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Glossar · Wind

Nennwindgeschwindigkeit

Die niedrigste Windgeschwindigkeit, bei der eine Windkraftanlage ihre Nennleistung erreicht; bei modernen Großanlagen typischerweise 10 bis 13 m/s.

Zwischen Einschalt- und Nenngeschwindigkeit arbeitet eine Anlage im „Bereich 2“: Die Regelung passt die Rotordrehzahl so an, dass die günstigste Schnelllaufzahl erhalten bleibt und möglichst viel Leistung entnommen wird. Die Leistung steigt dabei ungefähr mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit. Oberhalb der Nenngeschwindigkeit („Bereich 3“) begrenzt die Pitchregelung die Leistung auf den Nennwert und lässt die überschüssige Windenergie ungenutzt.

Die Nenngeschwindigkeit folgt aus dem Verhältnis von Generator- zu Rotorgröße, oft angegeben als spezifische Leistung (Nennleistung in W pro m² Rotorfläche):

Prated = ½ ρ A Cp vrated³
  • Hohe spezifische Leistung (400–450 W/m²): Nennwind bei etwa 12,5–13,5 m/s, geeignet für Starkwindstandorte der IEC-Klasse I
  • Niedrige spezifische Leistung (200–300 W/m²): Nennwind bei etwa 9,5–11 m/s, an Land seit etwa 2015 der vorherrschende Trend
  • Offshore (300–400 W/m²): Nennwind bei etwa 10,5–12 m/s

Je niedriger die Nenngeschwindigkeit, desto öfter läuft die Anlage mit voller Leistung. Das hebt den Kapazitätsfaktor und glättet die Erzeugung, kostet aber einen größeren und schwereren Rotor pro MW. Laut Auswertungen des Berkeley Lab für US-Projekte geht ein Großteil des Anstiegs der Kapazitätsfaktoren an Land im letzten Jahrzehnt auf diesen Trend zu niedrigerer spezifischer Leistung zurück.

Verwandte Begriffe

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  • Leistungskurve

    Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe und elektrischer Leistung einer Windkraftanlage; zusammen mit der Windgeschwindigkeitsverteilung ergibt sie den Jahresenergieertrag.

  • Einschaltwindgeschwindigkeit

    Niedrigste Windgeschwindigkeit auf Nabenhöhe, bei der eine Windkraftanlage netto Strom erzeugt; bei modernen Anlagen typischerweise 2,5 bis 4 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).

  • Rotorfläche (überstrichene Fläche)

    Die Kreisfläche, die die Rotorblätter einer Windkraftanlage überstreichen; die Leistung ist ihr direkt proportional und wächst mit dem Quadrat des Rotordurchmessers.

  • Kapazitätsfaktor

    Verhältnis der Energie, die ein Kraftwerk in einem Zeitraum tatsächlich erzeugt, zur Energie, die es bei durchgehendem Betrieb mit voller Nennleistung erzeugt hätte.

  • Pitchregelung (Blattverstellung)

    Drehen der Rotorblätter einer Windkraftanlage um ihre Längsachse, um den Anstellwinkel zu ändern; damit wird die Leistung oberhalb der Nennwindgeschwindigkeit begrenzt und der Rotor angefahren und gestoppt.