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Pirouetten für die Energiewende

02.12.16 | Autor: Pressestelle

Mit einer preisgekrönten Idee sorgt der Windenergieprofessor Clemens Jauch für ein träges Stromnetz – und stellt die Versorgung mit erneuerbaren Energien für die Zukunft auf sichere Füße.  

Was kunstvolle Sprünge und Pirouetten  auf der Eisbahn mit der Energiewende zu tun haben? Wenig bis gar nichts trifft es wohl ziemlich genau. Doch Clemens Jauch hat eine Eiskunstläuferin zur Patin seiner Idee gemacht, die erheblichen Einfluss auf die weitere Entwicklung und das Gelingen der Energiewende haben könnte. 

Clemens Jauch ist Professor für Windenergietechnik am Institut für Windenergietechnik (WETI) der Hochschule Flensburg. Hier  beschäftigt er sich unter anderem damit, wie das Stromnetzt aussehen muss, soll es künftig nur noch durch Windenergieanalagen, Solaranlagen oder andere Erzeuger regenerativer Energien versorgt werden. Vor dem Hintergrund der Diskussion um Speichermöglichkeiten, den Bau von Stromtrassen von Nord- nach Süddeutschland und immer neuer Ökostromtarife scheint die Energiewende im Stromnetz schon weit vorangeschritten zu sein. „Dem ist aber nicht so“, sagt Jauch, „im Schatten der Energiewende hat sich ein Problem entwickelt, das bisher kaum wahrgenommen wird.“ Dabei geht es um die schwindende Trägheit im Netz. 

Damit die meisten unserer elektrischen Geräte funktionieren, muss die Netzfrequenz bei 50 Hz liegen, was nur erreicht werden kann, wenn die erzeugte Leistung dem Verbrauch entspricht. Wird plötzlich mehr oder weniger Strom verbraucht, ändert sich die Frequenz. Das Ungleichgewicht muss ausgeglichen werden, mittels sogenannter Primärregelkraftwerke. Bis diese jedoch die geforderte Leistung aufgebracht haben, verhindert die Systemträgheit eine inakzeptable Veränderung der Netzfrequenz. „Stellen Sie sich vor, sie fahren bei gleichbleibender Stellung des Gaspedals mit dem Auto plötzlich bergauf“, sagt Jauch, „da bleiben Sie ja nicht sofort stehen, sondern werden allmählich langsamer.“ 

Die Trägheit resultiert aus den rotierenden Massen der am Netz befindlichen Maschinen, zum Beispiel den Turbinen. Solche gibt es in einem Netzt, das ausschließlich mit erneuerbaren Energie versorgt wird, kaum noch. Wie kann man also Windenergieanlagen dazu bringen, dass sie das Netz mit der nötigen Trägheit versorgen? Hier kommt die Eiskunstläuferin ins Spiel. „Dreht sich eine Eiskunstläuferin mit ausgestreckten Armen, hat sie eine große Trägheit und dreht sich langsam“, erklärt Jauch. Ziehe sie die Arme an, beschleunigen sich die Drehungen, da sie weniger träge ist. „Dieses Prinzip habe ich auf den Rotor einer Windenergieanlage übertragen“, sagt Jauch kurz und knapp. Gerade ist er für diese Entwicklung beim Ideenwettbewerb Schleswig-Holstein mit dem Sonderpreis Green Economy ausgezeichnet worden. 

Die Jury wie auch die Fachwelt sind begeistert von dem Vorhaben, im Rotorblatt zwei Kolbenspeicher – einen außen (nahe der Blattspitze), einen innen am Rotor (nahe der Nabe) – einzubauen und diese mit einer Hydraulikflüssigkeit zu befüllen. „Wird die Flüssigkeit nach außen geschoben, wird, wie bei der Eiskunstläuferin, die ihre Arme austreckt, das Massenträgheitsmoment groß und Rotationsenergie wird eingelagert.“, erklärt Jauch. Wird zu einem anderen Zeitpunkt zusätzliche Leistung im Netz gebraucht, wird die Hydraulikflüssigkeit in die inneren Kolbenspeicher gedrückt. Das ist dann so wie wenn die Eiskunstläuferin ihre Arme anzieht, was dazu führt, dass sie sich schneller dreht. Das beschleunigende Drehmoment wir in der Windenergieanlage jedoch nicht dazu genutzt, um die Drehzahl der Anlage zu erhöhen, sondern die entstehende Leistung wird ins Netzt gespeist, um kurzzeitig einen zu abrupten Frequenzabfall zu verhindern – bis die Primärregelkraft Verbrauch und Leistung wieder in Gleichklang bringen. „Leistung bei einer Windkraftanlage abzuregeln, ist einfach. Aber mit dieser Methode können wir schnell Leistung ins Netz bringen“, sagt Jauch. Das Netz wird träge.

Jauchs Idee hat aber noch einen mindestens ebenso wichtigen Zusatznutzen: Durch den verschiebbaren Masse können Windenergieanlagenhersteller auch das Problem der Materialermüdung durch die Schwingung der Anlage abmildern. Windenergieanlagen sind hochgradig schwingungsfähige System. Moderne Windenergieanlagen mit ihren langen und schlanken Rotorblättern und Türmen sind sogar so von schädlichen Schwingungen bedroht, dass man sie aktiv vor Beschädigung durch zu große Schwingungen schützen muss. „Wir können mit den verschiebbaren Massen Resonanzen verhindern. Das heißt, wir können verhindern, dass sich die Schwingungen etwa eines Rotorblattes zu sehr aufschaukeln – und dieses im Extremfall bricht beziehungsweise zu schnell ermüdet“, sagt Jauch.

Opening Session MASTER OF WIND ENGINEERING - wednesday 14 september 3-4 pm

There will be an opening session for all new students giving you information for your first semester at our institute. 
We are looking forward to seeing you at the Wind Energy Technology Institute
on wednesday, 14 september 2016, 3-4 pm, Nordstr. 2, 24943 Flensburg
(1&1 Versatel building), ground floor, room: V 1.12.

 

 

Systeme und Entwicklungen in der Windenergie - Generatoren und Netzintegration - Ein Bericht zur Ringvorlegung am 13.06.2016

16.06.16 | Autor: WETI

Am vergangenen Montag endete mit dem Vortrag von Prof. Dr. Siegfried Heier, einem Pionier aus der Windenergiebranche, die Ringvorlesung „Windenergie“ des Sommersemesters 2016. Im Mittelpunkt des Abends standen die Themen Generatoren und Netzintegration von Windkraft-anlagen.

Heier, der seit über 35 Jahren in dieser Branche tätig ist und als einer der ersten Professoren für Windenergie gilt, konnte das Auditorium mit seinem weitgefächerten Wissen von sich überzeugen. Er berichtete von spannenden Forschungsprojekten und Dissertationen, die er bisher betreut hat. ...weiterlesen...

10jähriges Jubiläum des WindEnergieZirkel Hanse e.V.- Robert Rudolf vom WETI erhält Förderpreis

01.06.16 | Autor: WETI

Robert Rudolf, Doktorand am Wind Energy Technology Institute (WETI) der Hochschule Flensburg, wurde mit dem Förderpreis WIND 2016 für sein Industrieprojekt zum Thema “Abgespannte Turm-Auslegung via Metamodell-Optimierung“ anlässlich des 10-jährigen Jubiläums des WindEnergieZirkel Hanse e.V. (WEZ) im Übersee-Club in Hamburg ausgezeichnet.

Überreicht wurde der Förderpreis von Prof. Dr.-Ing. Torsten Faber, geschäftsführender Vorstand des WEZ und Leiter des WETI und Herrn Stefan Sievers, Gesellschaft für Energie und Klimaschutz Schleswig-Holstein (EKSH) und Hauptfinanzierer der Forschungsarbeit von Herrn Rudolf. Rudolf ist als Deutschamerikaner eigens für den internationalen Masterstudiengang in die Fördestadt gezogen. „Norddeutschland ist ein Leader in der Wind-Energie-Ausbildung“, so Rudolf, „ und die gemeinsame technische und finanzielle Unterstützung der lokalen Industrie und Hochschule hier sind einzigartig“. ...weiterlesen...

Ein neuer Blick auf Offshore-Anlagen

26.05.16 | Kategorie: Pressestelle | Autor: Pressestelle

Einen anderen Blick auf Offshore Anlagen zu erhaschen, wird in der nächsten Ringvorlesung „Windenergie“ möglich sein. Denn am Montag, den 30. Mai 2016, wird der große Windkraftanlagen Hersteller Senvion mit einen Gastvortrag zu der Veranstaltungsreihe beitragen.

Dr.-Ing. Martin Knops ist Vice President Subsystems & Technology im Unternehmen und wird dem Auditorium zum Thema „Offshore-Pioneer Senvion - Stand und neue Entwicklungen“ die beste Möglichkeit geben, aktuelle Neuigkeiten aus diesem noch relativ jungen und Bereich zu erfahren. Das Unternehmen, welches eines der erfolgreichsten der Branche ist, stammt aus Schleswig–Holstein und ist auch als Stifter des Wind Energy Technolgy Instituts (WETI) der Hochschule Flensburg engagiert. ...weiterlesen...

Ein einzigartiges Zentrum für maritime und windenergiespezifische Ausbildung - Bericht zur Ringvorlesung am 18. April 2016

19.04.16 | Autor: WETI

Am 18. April 2016 begann die Ringvorlesung zum Thema „Windenergie“ in diesem Semester. Eröffnet wurde sie mit dem stets präsenten und immer wichtiger werdenden Thema der Arbeitssicherheit im Bereich der Windkraftanlagen.

Zum ersten Vortrag war Klaus Loesmann, einer der Geschäftsführer der OffTEC Base GmbH, eingeladen. Das an der Nordseeküste Schleswig-Holsteins liegende Unternehmen, welches auch eines der Stiftter des Windinstituts ist, beschäftigt sich mit maritimer windenergiespezifischer Ausbildung. Es ist auf die Aus-und Weiterbildung von Arbeitskräften, die auf oder an Windkraftanlagen im On- und Offshore Bereich arbeiten spezialisiert. Sie werden im Thema Arbeitssicherheit geschult und auf alle Arten von Notfällen vorbereitet. Im Vortrag wurde dem Auditorium bewusst gemacht, dass das Training, das nach Spaß und Sport aussieht, ganz ernste Hintergründe hat. ...weiterlesen...