Off-Grid-Windkraftanlagen-Systemanalyse

Ein Windkraftsystem zur Stromerzeugung außerhalb des öffentlichen Netzes ist ein unabhängig vom öffentlichen Stromnetz arbeitendes Stromerzeugungssystem. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Analyse eines solchen Systems.

Systemaufbau

1. Windturbinengenerator Anlage: Dies ist das zentrale Systemkomponente, bestehend aus einer Windkraftanlage, einem Generator und einem Turm. Die Windkraftanlage nutzt die Windenergie und wandelt diese in mechanische Energie um, welche anschließend über eine Welle übertragen wird, um den Generator anzutreiben und elektrische Energie zu erzeugen.

2. Energiespeichergeräte: Aufgrund der Schwankungen und Unbeständigkeit der Windenergie benötigen Windkraftanlagen außerhalb des Netzes Energiespeichergeräte (wie z. B. Batteriebänke), um die kontinuierliche Stromversorgung sicherzustellen.

3. Wechselrichter: Wandeln den in der Batteriebank gespeicherten Gleichstrom in Wechselstrom um, der anschließend über Leitungen an die Verbraucherlast abgegeben wird.

4. Steuerungssysteme: Beinhalten Windladeregler, Gleichstromzentralen, Steuerungsschränke und andere Komponenten, um die verschiedenen Systemteile zu verbinden und zu integrieren sowie die automatische Steuerung von Ladung und Entladung des Batteriesystems durchzuführen. Das Steuerungssystem passt kontinuierlich den Betriebszustand des Batteriesystems basierend auf der Windgeschwindigkeit und Laständerungen an.

Arbeitsprinzip

Netzunabhängige Windkraftanlagen wandeln Windenergie mithilfe von Windturbinen zunächst in mechanische Energie um, welche Generatoren antreiben, um elektrischen Strom zu erzeugen. Der erzeugte Strom wird in stabile Gleichspannung (DC) gleichgerichtet, um Gleichstromverbraucher zu versorgen, und zudem in Drehstrom (AC) umgewandelt, um Wechselstromverbraucher zu bedienen. Überschüssiger Strom wird in Batteriespeichern gespeichert und kann in windstillen Perioden oder bei Spitzennachfrage abgerufen werden.

Anwendungen

1. Energieversorgung für abgelegene Gebiete

In abgelegenen Bergregionen, Grasländern und auf Inseln, die weit vom Hauptstromnetz entfernt sind, ist das Verlegen von Stromleitungen kostspielig. Netzunabhängige Windkraftanlagen kann Strom für die lokale Bevölkerung bereitstellen und grundlegende Bedürfnisse wie Beleuchtung, Heizung und den Gebrauch von Haushaltsgeräten decken.

2. Spezielle Anwendungen

In Orten wie Forschungsstationen im Feld, Grenzwachtstützpunkten und Kommunikationsbasisstationen besteht ein Bedarf an einer gewissen Unabhängigkeit und Eigenständigkeit bei der Stromversorgung. Netzfremde Windkraftanlagen können mit anderen Energiequellen wie Solarenergie kombiniert werden, um für diese Standorte eine zuverlässige Stromversorgung bereitzustellen.

3. Landwirtschaft und Tierzucht

In der Landwirtschaft können netzunabhängige Windkraftanlagen Strom für Bewässerungseinrichtungen, Beleuchtungs- und Temperaturregelungssysteme in Gewächshäusern sowie weitere Anwendungen bereitstellen. In der Tierzucht können netzunabhängige Stromsysteme Elektrizität für Zäune, Beleuchtung und Tränksysteme für Nutztiere sowie andere Bedürfnisse bereitstellen.

4. Außenarbeiten und Bauwesen

Für Outdoor-Explorationsstandorte, Ölbohrplattformen, Bergbaubetriebe sowie Baustellen für Straßen und Gebäude können netzunabhängige Windkraftanlagen zuverlässige elektrische Unterstützung bereitstellen.