Windenergieanlagen (WEA) ─ Definitionen und Kennwerte / Wind Turbines (WT) ─ Definitions and Indicators (eBook)

Die Anfänge der Windenergienutzung liegen weit über 3000 Jahre zurück. In der Zeit zwischen Mittelalter und Ende des 19. Jahrhunderts hatte die Windenergienutzung einen ersten Höhepunkt. Die Energiekonverter waren entweder Windmühlen, die die Antriebskraft für Mahlwerke etc. lieferten oder, vor allem in den USA, die sogenannten Westernräder, die vorwiegend zum Pumpen von Wasser eingesetzt wurden. Schnelllaufende Systeme mit aerodynamisch geformten Blättern wurden erst in den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelt. Mit diesen Systemen war erstmals die Einspeisung elektrischer Energie in das öffentliche Netz möglich. In den letzten Jahrzehnten wurden große Fortschritte in der Entwicklung leistungsfähiger Windenergieanlagen gemacht. In windgünstigen Gebieten (Küstennähe, Hochebenen, Mittelgebirge) werden inzwischen Anlagen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten betrieben.

Weltweit wird der Windenergienutzung insbesondere wegen des Klimawandels und dessen Konsequenzen eine besondere Bedeutung für die nachhaltige Energieversorgung beigemessen. Z. B. in Deutschland wird der Ausbau der Windenergie seit 2011 verstärkt vorangetrieben, so dass Ende 2014 in Deutschland bereits fast 40 GW Windleistung on- und offshore installiert waren.

Während in Energieversorgungssystemen die Windenergieanlagen mit einem geringeren Anteil an der Gesamterzeugung bis dato im Wesentlichen ertragsorientiert und ausschließlich in Abhängigkeit vom Windaufkommen betrieben wurden, muss zukünftig mit steigendem Anteil ein nachhaltiger Betrieb sowohl die technischen Anforderungen des Versorgungssystems als auch die Markt- und Netzlastanforderungen berücksichtigen. Dazu ist wie bei den bisherigen konventionellen Wärmekraftwerken unter anderem eine Optimierung der Instandhaltung erforderlich, um möglichst lange Lebensdauern unter optimalen Betriebsbedingungen realisieren zu können und damit einen maximalen Ertrag aus der Windkraft zu ermöglichen.

Das vorliegende Heft stellt hierfür die grundlegenden Definitionen und Kennzahlen zur Beschreibung von Zuständen bereit und sichert deren einheitliche Verwendung und damit deren Eindeutigkeit. Basis sind die bereits in der Heftenreihe der VGBStandards erschienen Hefte zu Elektrizitätswirtschaftlichen Grundbegriffen (VGB-S-002-T-01), Wärmekraftwerken (VGB-S 002-03), Wasserkraftwerken (VGB-S 002-02) und Photovoltaik (VWEW-ISBN 3-8022-0622-3) sowie spezifische Normen und Definitionen der Windenergie.

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People started using wind energy over 3000 years ago. In the time between the middle ages and the 19th century, wind energy use had its first peak. The energy converters were either wind mills, which powered grinding plants etc., or, above all in the USA, so-called western windmills, which were primarily used for pumping water. High-speed systems with aerodynamically designed blades were first developed in the 1950s. These systems enabled the supply of electrical energy to the public network for the first time.
In recent decades, great progress has been made in the development of high performance wind turbines. In high-wind areas (coastal areas, high plains and low mountain ranges) plants are now operated from a commercial perspective.
Worldwide, particular importance is attached to wind energy usage for sustainable energy supply, above all due to climate change and its effects. For example, the expansion of wind energy plants has boomed in Germany since 2011, with the result that, at the end of 2014, almost 40 GW of wind power was installed in on and offshore plants in Germany.
While wind turbines, providing only a small share of the total energy generated in energy supply systems, have up to now primarily been operated around yield and depending exclusively on wind levels, with an increasing share, sustainable operation must in future take into account the technical requirements of the supply system as well as the market and network load requirements. On top of this, as with the previous conventional thermal power plants, maintenance optimisation, amongst other things, is necessary in order to achieve the longest possible service life under optimum operating conditions and therefore to allow the maximum yield from the wind power.
This publication provides the basic definitions and parameters for describing conditions and ensures their consistent usage and therefore their clarity. The basis for this are the publications already issued in the VGB standards series of publications on Basic Terms of the Electric Utility Industry (VGB-S-002-T01), Thermal Power Plants (VGB-S-002-03), Hydropower Plants (VGB-S-002-02) and Photovoltaics (VWEW ISBN 3802206223) in addition to the specific standards and definitions for the wind energy sector.