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Sturmschutz

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  1. Sturmschutz

    Autor: Ach 05.11.15 - 13:18

    Sieht nicht mal nach mehr Material aus als bei einem Windrad mit Fundament, das ist schon mal gut. Nachteilig dagegen die vielen Ankerkabel. Da müssen Schiffe einen großen Bogen um den Windpark machen, und Wartungsschiffe müssen sich sehr vorsichtig zwischen den WK Türmen bewegen. Wie weit sich diese Anlagen bei einem Jahrhundertsturm zur Seite neigen, das wäre noch interessant zu wissen, oder überhaupt, wie der Sturmschutz dieser Anlagen angedacht ist. Auch was für eine Generatortechnik da oben verbaut ist frag ich mich, weil es von der Physik her gesehen von großem Vorteil sein dürfte, die Gondel so leicht wie möglich zu konstruieren.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 05.11.15 13:20 durch Ach.

  2. Re: Sturmschutz

    Autor: notthisname 05.11.15 - 14:11

    Vielleicht haben sie auch den Generator sehr tief angesetzt und die Kraft wird bis dahin mechanisch übertragen, wäre wahrscheinlich wartungsfreundlicher, falls der Generator mal Probleme hat und hat den Vorteil des niedrigeren Schwerpunktes.

  3. Re: Sturmschutz

    Autor: Ach 05.11.15 - 15:21

    Ganz allgemein für Offshore WK habe ich mir tatsächlich genau das selbe überlegt und aus genau den selben Gründen, Schwerpunkt und Wartung. Die Anlage im Video mit ihrer normalgroßen Gondel lässt dagegen aber doch wieder auf eine klassische Konstruktion schließen. Ich kann mir das nur so erklären:

    Die Kräfte die so ein Rotor abgibt sind ja ziemlich ungünstig entgegenzunehmen, weil die zwar sehr langsamdrehend mit ca. 40 U/min aber dafür mit einem umso höherem Dremoment ankommen. Wollte man diese Kräfte durch den Turm nach unten leiten, müsste man die entweder auf eine Kette übertragen oder umlenken auf eine senkrecht rotierende Welle.

    Vielleicht müssten 1., die Kraft aufnehmenden und -übertragenden Teile dabei so stabil ausgelegt werden, dass man gewichtsmäßig nicht viel gewinnt, vielleicht würde 2. durch die Umlenkung zuviel Energie verloren gehen und der Verschleiß wäre zu hoch, vielleicht haben 3., die Konstrukteure aber auch einfach einen Heidenrespekt vor dieser technischen Herausforderung und arbeiten zunächst mal mit dem was sie kennen, ich weiß es nicht, ich weiß nur, dass es einer dieser Gründe seine muss, weshalb der Generator langweiliger Weise oben bleibt :].

    Es gibt da zwar noch die Möglichkeit, schon in der Gondel mit einem Getriebe die Drehzahl zu erhöhen und somit die Kräfte und damit die benötigten Materialstärken zu senken(ja genau, genauso wie beim Verhältnis Stromstärke/Spannung/Kabeldurchmesser), aber das Getriebe selber ist ja gerade das mit Abstand schwerste Bauteil in der Gondel, man würde also wieder nichts gewinnen. Ich bin mal gespannt. Früher oder später werden Berichte und umfangreiche Infos über das Vorhaben im Netz auftauchen. Am schicksten wäre natürlich eine interessante Videodoku :].

  4. Re: Sturmschutz

    Autor: notthisname 05.11.15 - 15:49

    Halt mich auf dem Laufenden! :D

  5. Re: Sturmschutz

    Autor: Eheran 05.11.15 - 16:35

    Warum genau sollte der Generator nicht oben an der Nabe sein, so wie es auf Bild 3 mit dem "Häuschen" augenscheinlich der Fall ist?

  6. Re: Sturmschutz

    Autor: notthisname 05.11.15 - 16:53

    Um den Schwerpunkt und damit den nötigen Gewichtsausgleich niedriger zu setzen, dort oben kann auch einfach nur eine Kraftumsetzung von Horizontal auf Vertikal geschehen. Wenn dort trotzdem der Generator sitzt, von mir aus. Die Wissen schon was sie tun.

  7. Re: Sturmschutz

    Autor: acl 05.11.15 - 17:35

    Wenn sie die Mühlen in dem gerenderten Video der Realität nachempfunden haben, werden sie wohl Siemens Anlagen verwenden.Vermutlich D7
    Die haben eine Leistung von 6-7MW und drehen mit 5-11 Umdrehungen / Minute.
    Entsprechend hoch sind die Drehmomente auf der langsamen Welle.

    Diese Umlenkung von horizontal auf Vertikale Achse hatte man in den Anfängen der Windindustrie versucht, aber dann doch schnell wieder vergessen. Es ist dann doch zu schwierig. Zum einen verliert man wohl zu viel Leistung. Zum anderen ist es nicht so optimal eine Lange Welle zu haben (Stichwort Triebstrangschwingungen etc. pp.)

  8. Re: Sturmschutz

    Autor: Ach 05.11.15 - 20:21

    Damit wäre die Frage wohl so ziemlich geklärt :]. Danke für die Info. In dem Golem Link zur Demonstrationsanlage findet sich auch ein Video, dass noch einige Details beleuchtet. So verwendet man z.B. schon bei der Demonstrationsanlage eine Siemensturbine. Aus reiner Neugierde würde mich ja mal noch interessieren, was für Dimensionen wohl ein Kettentrieb hätte, wollte man das Problem auf diese Weise lösen.

  9. Re: Sturmschutz

    Autor: Ach 05.11.15 - 20:39

    >Halt mich auf dem Laufenden! :D

    Wenn es dann nicht zu lange her sein sollte, schicke ich dir sehr gerne eine Nachricht :]. Mann kann ja davon ausgehen, dass die Firma ihr Projekt in jedem Fall präsentieren wird, und eben diese Präsentationen werden dann oft in Youtube gestellt.

    Wenn es ganz allgemein um interessante Spielereien in der Windkraft geht, da ist mir z.B. folgende spannende Präsentation eines Stanford Forschungsprojekts zum Schwarmverhalten von WK Anlagen nachhaltig in Erinnerung geblieben:


    John Dabiri | Energy@Stanford & SLAC - September 10, 2015

  10. Re: Sturmschutz

    Autor: Eheran 05.11.15 - 21:59

    Naja, wenn wir von 7MW ausgehen bei 10U/min, dann ergibt das ein Drehmoment von etwa 6'700'000Nm.
    Wenn Nabe und Generator 1m Durchmesser haben sind das entspechend auch 6,7MN Kraft, die eine Kette/Riemen übertragen müsste. Also 680 tonnen.
    Wenn man sie mit 250N/mm² belasten will ist ein Querschnitt von 27'000mm² bzw. 270cm² nötig, das wäre ein Kreis mit 18cm Durchmesser. Und 100m davon aus Stahl würden 21 tonnen wiegen :D

  11. Re: Sturmschutz

    Autor: Ach 05.11.15 - 22:32

    Das hört sich im ersten Moment vielleicht dramatisch an, aber die Gondel eines Modernen WK Turms wiegt alleine schon zwischen 40 und 170 Tonnen. Also so schlecht wären die 21 Tonnen Kettengewicht da nicht mal :]. Wenn man den Durchmesser des Kettenrades vergrößert, dann sinkt linear dazu auch der Drehmoment mit entsprechend steigender Bahngeschwindigkeit natürlich.

  12. Re: Sturmschutz

    Autor: Eheran 05.11.15 - 22:42

    Doch, das ist "so" schlecht.
    Enorme Mehrkosten, Salz+Stahl verträgt sich nicht, Effizienzverlust, ...

    Ne Welle von mehreren m Durchmesser macht es übrigens auch nicht besser :D

  13. Re: Sturmschutz

    Autor: Ach 05.11.15 - 22:49

    Verstehe ich jetzt nicht. Die Kette würde ja geschützt im trockenem Innerem des Turms laufen.

  14. Re: Sturmschutz

    Autor: RvdtG 06.11.15 - 08:26

    Im Umfeld ist trotzdem zu viel Salz.

    Wäre der hohe Schwerpunkt ein so großes Problem, dass man es nicht einfach durch mehr Ballast lösen kann wären vermutlich Darrieus-Rotoren verwendet worden.

  15. Re: Sturmschutz

    Autor: Ach 06.11.15 - 10:19

    >Im Umfeld ist trotzdem zu viel Salz.

    Würde ich nicht sagen. Im Innern schweben ja keine salzhaltigen Wassertröpfchen umher wie rund um den Turm, die Atmosphäre dürfte eher der eines Maschinenraums in einem großem Schiff gleichen. Die Kette wäre zudem gefettet bzw. geölt, im schlimmsten Fall könnte man die sogar kapseln. Ehrlich gesagt sehe ich da keine Nachteile außer dem Wartungsaufwand, denn eine Kette ist ein Verschleißteil. Dem gegenüber stünden der geringere Wartungsaufwand für den Getriebe/Generatorteil, die bessere Gewichtsverteilung und die Möglichkeit einer Übersetzung, die man mit unterschiedlichen Ritzelgrößen bereits in den Kettentrieb einbringen könnte(identisch zur Drehzahlerhöhung beim Fahrrad) und wohl auch würde. Durch diese Vorübersetzung würde das schließliche Getriebe wiederum einfacher und kleiner(etwa entspräche eine 3:1 Übersetzung einem getritteltem Drehmoment, einer Verdreifachung der Drehzahl und damit einem über den Daumen gepeilt, auch 3x kleinerem Getriebe). In Anbetracht dessen könnte ich mir den Kettentrieb sogar als tatsächliche und sehr ernsthafte Alternative zur Generatorgondel vorstellen.

    >Wäre der hohe Schwerpunkt ein so großes Problem, dass man es nicht einfach durch mehr Ballast lösen kann wären vermutlich Darrieus-Rotoren verwendet worden.

    Eins nach dem Andern :]. Der Darrieus-Rotor repräsentiert eine von einer ganzen Reihe interessanter WK-Techniken, aber das Springen von einer Idee zur nächsten beantwortet nun mal keine Fragen :].

  16. Re: Sturmschutz

    Autor: RvdtG 06.11.15 - 13:17

    Ach schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > >Im Umfeld ist trotzdem zu viel Salz.
    >
    > Würde ich nicht sagen. Im Innern schweben ja keine salzhaltigen
    > Wassertröpfchen umher wie rund um den Turm, die Atmosphäre dürfte eher der
    > eines Maschinenraums in einem großem Schiff gleichen.

    Der Innenraum benötigt wahrscheinlich trotzdem eine Entlüftung, und anders als in einem Maschinenraum eines Schiffes heizt kein Großdiesel und die Mannschaft zum schrubben fehlt ebenso.

    > Die Kette wäre zudem
    > gefettet bzw. geölt, im schlimmsten Fall könnte man die sogar kapseln.
    > Ehrlich gesagt sehe ich da keine Nachteile außer dem Wartungsaufwand, denn
    > eine Kette ist ein Verschleißteil.

    Ein zu ersetzendes Verschleißteil ist kein zusätzlicher Wartungsaufwand?

    > Dem gegenüber stünden der geringere
    > Wartungsaufwand für den Getriebe/Generatorteil,

    Woher kommt der geringere Wartungsaufwand? Nur, weil die ganze Installation tiefer liegt?

    > die bessere
    > Gewichtsverteilung und die Möglichkeit einer Übersetzung, die man mit
    > unterschiedlichen Ritzelgrößen bereits in den Kettentrieb einbringen
    > könnte(identisch zur Drehzahlerhöhung beim Fahrrad) und wohl auch würde.
    > Durch diese Vorübersetzung würde das schließliche Getriebe wiederum
    > einfacher und kleiner(etwa entspräche eine 3:1 Übersetzung einem
    > getritteltem Drehmoment, einer Verdreifachung der Drehzahl und damit einem
    > über den Daumen gepeilt, auch 3x kleinerem Getriebe). In Anbetracht dessen
    > könnte ich mir den Kettentrieb sogar als tatsächliche und sehr ernsthafte
    > Alternative zur Generatorgondel vorstellen.
    >
    > >Wäre der hohe Schwerpunkt ein so großes Problem, dass man es nicht einfach
    > durch mehr Ballast lösen kann wären vermutlich Darrieus-Rotoren verwendet
    > worden.
    >
    > Eins nach dem Andern :]. Der Darrieus-Rotor repräsentiert eine von einer
    > ganzen Reihe interessanter WK-Techniken, aber das Springen von einer Idee
    > zur nächsten beantwortet nun mal keine Fragen :].

    Das war natürlich ein Sprung, aber er soll ja auch nur verdeutlichen, dass es funktionierende Alternativen gibt, bei denen der angesprochene Nachteil nicht besteht. Diese wurden allerdings nicht durchgeführt.
    Meine persönliche Vermutung ist, dass der zusätzlich notwendige Ballast mit einer modifizierten Seriengondel wesentlich günstiger ist als eine erst zu entwickelnde Darrieus-Großanlage.

  17. Re: Sturmschutz

    Autor: Ach 06.11.15 - 16:54

    >Der Innenraum benötigt wahrscheinlich trotzdem eine Entlüftung, und anders als in einem Maschinenraum eines Schiffes heizt kein Großdiesel und die Mannschaft zum schrubben fehlt ebenso.

    Ja ja, von einem Thema keinen blassen Schimmer besitzend aber mit Vermutungen statt Argumenten seine an den Haaren herbeigezogene Meinung egal wie, aber unbedingt in den Raum gestellt haben wollend, oder kurz: Kindergarten Plumperquatsch! Wenn du dir dagegen mal selber überlegst wie so etwas überhaupt ausgelegt sein könnte, dann kommen dir die entkräftenden Antworten von ganz alleine und schon zu Beginn. Das ist nicht mein Job, und deshalb nur mal ein paar Gegenfragen: Wofür brauchst du da eine Entlüftung? Und an welcher Stelle der Konstruktion würdest du wenn, wie, was für einen Öffnung positioniere? In welcher Höhe würdest du den Innenraum und die Eingangstür mindestens konstruieren wenn du ein schlauer Ingenieur wärst, und welcher konstruktive Vorteil ergibt sich dabei gegenüber einem Schiff? Als Letzter Punkt, da rechne mal die sich bei einem Wirkungsgrad von großzügigen 95% und einer anstehenden Leistung von 3MW ergebenden Verlust-, sprich, die sich ergebende (Ab-)Wärmeleistung der Anlage aus.

    >Ein zu ersetzendes Verschleißteil ist kein zusätzlicher Wartungsaufwand?

    Da hast du aber etwas verpasst. Vielleicht liest du den Text einfach ein zweites mal.

    >Woher kommt der geringere Wartungsaufwand? Nur, weil die ganze Installation tiefer liegt?

    Ja so ist das, sprich: probiere mal auf einem schwankendem Turm auf See und in 60m Höhe in einer engen Kabine eine schwere Lagerschale auszutauschen statt auf Meereshöhe. Gerade auf dem Meer ist die Wartung einer der hauptsächlichen Kostentreiber. So ein mittleres Kranschiff das man für so eine Reparatur eventuell braucht, kostet da z.B. ganz schnell mal 100.000 ¤ Tagesmiete! Da würde man auf Meereshöhe oder genauer, auf Höhe des Schiffsdecks vielleicht einfach den kompletten Getriebeblock mit einem Ersatzgerät auswechseln und den Originalblock dafür an Land reparieren.

    >Das war natürlich ein Sprung, aber er soll ja auch nur verdeutlichen, dass es funktionierende Alternativen gibt, bei denen der angesprochene Nachteil nicht besteht. Diese wurden allerdings nicht durchgeführt.
    >Meine persönliche Vermutung ist, dass der zusätzlich notwendige Ballast mit einer modifizierten Seriengondel wesentlich günstiger ist als eine erst zu entwickelnde Darrieus-Großanlage.

    "Persönliche Vermutungen" werden von der Physik grundsätzlich und immer bestraft, und dieses "mit dem Geldbeutel denken" gibt schon mal am wenigsten irgendwelche Anhaltspunkt darüber wieder, welche Gesetze und welche Potenziale eine bestimmte Technik umschreiben, vielmehr ist genau jenes der Grund, weshalb die meisten Ökonomen solche katastrophalen Techniker ausmachen. Das einzige auf was man sich für eine brauchbare Beurteilung berufen kann, ist eine ungebrochen physikalische Kausalkette, und erst ganz am Schluss nimmt man die Wirtschaftlichkeit mit dazu, sprich: versuch doch erst mal herauszufinden, welche technischen Gründe für, und welche gegen Vertikal-, bzw. Horizontalrotoren sprechen, welches Raumleistungsverhältnis, welches Gewichtsleistungsverhältnis, welche Druck- und Hebelkräfte, sprich welcher Verschleiß, welche Angriffsmöglichkeiten des Seewassers, wie ist die Wartbarkeit. Mit vielleicht mittelmäßigem Detailgrad der Antworten und ohne Verschwörungstheorien bitte, und erst wenn du diese Eckpunkte überschlagen kannst, dann beginnen Wirtschaftlichkeitsüberlegungen überhaupt erst einen Sinn zu ergeben.

    Wie gesagt sind die Vertikalrotierenden WKs ein komplett anderer Film für mich, und auch die Leute in der Offshorebranche, als wenn die jetzt schon anfangen würden sich ihre Rendite auszurechen, mann! Die sind ganz einfach noch gute 10 bis 20 oder mehr Vorschungsjahre von dieser Technik entfernt. Ich wollte dagegen einfach nur wissen, welche Dimensionen so ein Kettentrieb haben würde und welche Vorteile und (physikalisch nachvollziehbare und nicht vermutete!)Nachteile sich für den finden.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 06.11.15 17:10 durch Ach.

  18. Re: Sturmschutz

    Autor: Eheran 06.11.15 - 17:26

    >Ja ja, von einem Thema keinen blassen Schimmer besitzend
    Habe ich was verpasst? Warum plötzlich so ein rauer Ton?

    Übrigens: Wer ausgehend von einer Leistung und Drehzahl nicht selbst die Dimensionen eines kraftübertragenend Teils grob abschätzen kann, der sollte sowieso nicht so eine Keule schwingen.

  19. Re: Sturmschutz

    Autor: Ach 06.11.15 - 17:35

    Ehran, immer schön auf den Boden bleiben. Das ist toll dass du da eine Drehmoment Dreisatzrechnung durchgeführt hast, das bedeutet aber nicht dass das andere nicht auch könnten, das bedeutet nur, dass eben du die Rechnung ausgeführt hast. Ich gönne dir das auch gerne, aber bitte nicht arrogant werden. Bis zum profilabhängen Biegemomentrechnung (Rechnung in vierter Potenz) habe ich das in der Ausbildung eigentlich alles inklusive.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 06.11.15 17:41 durch Ach.

  20. Re: Sturmschutz

    Autor: Eheran 06.11.15 - 18:03

    >nicht arrogant werden.
    Ja ne...
    Auch hier: Eigene Nase und so.

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