Leistungskurve
Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe und elektrischer Leistung einer Windkraftanlage; zusammen mit der Windgeschwindigkeitsverteilung ergibt sie den Jahresenergieertrag.
Eine Leistungskurve hat vier Bereiche: keine Leistung unterhalb der Einschaltgeschwindigkeit (etwa 3 m/s), ein steiler, ungefähr kubischer Anstieg bis zur Nenngeschwindigkeit (10–13 m/s), ein flacher Abschnitt bei Nennleistung und schließlich Abschaltung oder sanftes Herunterfahren bei der Abschaltgeschwindigkeit (etwa 25 m/s).
Hersteller veröffentlichen garantierte Kurven, gemessen nach IEC 61400-12-1. Die Norm schreibt einen Messmast 2–4 Rotordurchmesser windaufwärts vor, 10-Minuten-Mittelwerte und Klassen von 0,5 m/s, normiert auf eine Referenzluftdichte (meist 1,225 kg/m³). Bei geringerer Dichte, etwa in großer Höhe oder in warmem Klima, verschiebt sich die Kurve nach rechts.
Der Jahresenergieertrag (AEP) ergibt sich aus der Kurve und der Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit am Standort, in der Regel einer Weibull-Verteilung:
Das Ergebnis ist der Brutto-AEP. Für den Netto-AEP zieht man Nachlaufverluste (5–15 %), Verfügbarkeit (2–5 %), elektrische Verluste (1–3 %), Blattalterung, Vereisung und Abregelung ab. In bankfähigen Gutachten sind Gesamtverluste von 15–20 % üblich.
Im Betrieb weicht die Leistung von der garantierten Kurve ab, wegen Turbulenzintensität, Windscherung über die Rotorfläche, Anströmwinkel und Erosion der Blattvorderkanten. Turbulenz hebt die Leistung meist am Knick der Kurve an und senkt sie in der Nähe der Nenngeschwindigkeit.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Einschaltwindgeschwindigkeit
Niedrigste Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe, bei der eine Windkraftanlage netto Strom erzeugt; bei modernen Anlagen typischerweise 2,5 bis 4 m/s.
- Nennwindgeschwindigkeit
Die niedrigste Windgeschwindigkeit, bei der eine Windkraftanlage ihre Nennleistung erreicht; bei modernen Großanlagen typischerweise 10 bis 13 m/s.
- Abschaltwindgeschwindigkeit
Windgeschwindigkeit, bei der eine Anlage abschaltet oder herunterregelt, um sich vor zu hohen Lasten zu schützen; bei großen Anlagen typischerweise 25 m/s (10-Minuten-Mittel).
- Weibull-Verteilung
Zweiparametrige Wahrscheinlichkeitsverteilung, die beschreibt, wie häufig an einem Standort welche Windgeschwindigkeit auftritt; definiert durch Skalenfaktor c und Formfaktor k.
- Betz-Grenze
Der theoretisch höchste Anteil der Bewegungsenergie, den ein frei umströmter Rotor dem Wind entziehen kann: 16/27, also etwa 59,3 %.
- Kapazitätsfaktor
Verhältnis der Energie, die ein Kraftwerk in einem Zeitraum tatsächlich erzeugt, zur Energie, die es bei durchgehendem Betrieb mit voller Nennleistung erzeugt hätte.