In der vorliegenden Bachelorarbeit wird untersucht, inwiefern Kleinwindkraftanlagen in Nordrhein-Westfalen wirtschaftlich betrieben werden können. Dazu werden zunächst die physikalischen und technischen Grundlagen der Windenergie erläutert, die Definition einer Kleinwindkraftanlage vorgenommen und nachfolgend ein Überblick zu den verschiedenen Bauformen gegeben. Anschließend werden die für die Planung notwendigen Informationen herausgearbeitet.
In der abschließenden Wirtschaftlichkeitsanalyse werden die in Nordrhein-Westfalen vorhandenen Windverhältnisse berücksichtigt, um Energieerträge für verschiedene Anlagentypen in unterschiedlichen Preisklassen zu berechnen. Die schlussendliche Gegenüberstellung der Kosten im Vergleich zum Strombezug hat gezeigt, dass eine Investition einer Kleinwindkraftanlage sich unter Berücksichtigung bestimmter Randbedingungen als rentabel erweisen kann.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 1.1 Nutzung der Windkraft
- 1.2 Ziele und Vorgehensweise
- 2 Grundlagen und Definitionen
- 2.1 Folgen vom Klimawandel für den Wind
- 2.2 Physikalisches Prinzip der Windkraft
- 2.2.1 Höhenprofil der Windgeschwindigkeit
- 2.2.2 Rauigkeitsklassen der Erdoberfläche
- 2.3 Einordnung der Erneuerbaren Energien
- 2.4 Erneuerbare Energien Gesetz
- 2.5 Definition einer Kleinwindkraftanlage
- 3 Technik von Kleinwindkraftanlagen
- 3.1 Funktionsweise der Energieumwandlung
- 3.2 Leistung und Energieertrag
- 4 Bauformen von Kleinwindanlagen
- 4.1 Vertikale Drehachsen
- 4.2 Horizontale Drehachsen
- 5 Standortevaluierung
- 5.1 Geländebeschaffenheit
- 5.2 Gesetzliche und regulative Anforderungen
- 5.2.1 Genehmigungspflicht
- 5.2.2 Schallemissionen
- 5.3 Ermittlung der Windverhältnisse
- 5.3.1 Windkarten
- 5.3.2 Windmessung
- 5.3.3 Häufigkeitsverteilung
- 5.3.4 Jährlicher Energieertrag
- 6 Wirtschaftlichkeitsanalyse
- 6.1 Mittlere Windgeschwindigkeit in NRW
- 6.2 Investitionskosten
- 6.2.1 Kosten für Kleinwindkraftanlagen
- 6.2.2 Kosten für den Mast
- 6.2.3 Sonstige Kosten
- 6.2.4 Gesamtkosten
- 6.3 Ertragsprognose
- 6.4 Wirtschaftlichkeitsvergleich
- 7 Zusammenfassung und Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit untersucht die Wirtschaftlichkeit von Kleinwindkraftanlagen (KWEA) für Gewerbetreibende in Nordrhein-Westfalen. Ziel ist es, die Bedingungen zu identifizieren, unter denen eine Investition in eine KWEA wirtschaftlich sinnvoll ist. Dabei werden sowohl die technischen und physikalischen Grundlagen der Windenergie als auch die relevanten gesetzlichen Rahmenbedingungen berücksichtigt.
- Wirtschaftlichkeit von KWEA in NRW
- Technische Grundlagen der Windenergie
- Gesetzliche Rahmenbedingungen und Genehmigungsverfahren
- Standortfaktoren und Windmessung
- Investitions- und Betriebskosten
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung führt in die Thematik der Windkraftnutzung ein, beleuchtet deren historische Entwicklung und die aktuelle Bedeutung im Kontext der Energiewende. Sie definiert das Ziel der Arbeit – die Untersuchung der Wirtschaftlichkeit von Kleinwindkraftanlagen für Gewerbetreibende in NRW – und skizziert den methodischen Ablauf der Untersuchung.
2 Grundlagen und Definitionen: Dieses Kapitel behandelt die physikalischen Grundlagen der Windenergie, die Auswirkungen des Klimawandels auf Windverhältnisse, die Definition von Kleinwindkraftanlagen und die Einordnung dieser im Kontext des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG). Es erläutert das Prinzip der Windentstehung, das Höhenprofil der Windgeschwindigkeit, die Bedeutung von Rauigkeitsklassen und die verschiedenen Definitionen von Kleinwindkraftanlagen.
3 Technik von Kleinwindkraftanlagen: Dieses Kapitel beschreibt die Funktionsweise der Energieumwandlung in einer KWEA, beginnend mit der Umwandlung der Strömungsenergie in mechanische Rotationsenergie über den Rotor bis hin zur Erzeugung elektrischer Energie im Generator. Es erklärt den Betz'schen Faktor und die damit verbundenen Leistungsverluste. Der Einfluss von Rotordrehzahl, Rotorfläche und Windgeschwindigkeit auf die Leistung und den Energieertrag wird ausführlich erläutert.
4 Bauformen von Kleinwindanlagen: Hier werden verschiedene Bauformen von Kleinwindkraftanlagen vorgestellt, eingeteilt nach vertikaler und horizontaler Drehachse. Die Funktionsweisen von Widerstands- und Auftriebsläufern werden erklärt, sowie die Vor- und Nachteile der verschiedenen Rotorarten (Savonius, H-Rotor, Darrieus, Darrieus-Helix) detailliert gegenübergestellt.
5 Standortevaluierung: Das Kapitel beschreibt die Kriterien für die Auswahl eines geeigneten Standorts für eine KWEA. Die Bedeutung der Geländebeschaffenheit (Topographie, Rauigkeit), gesetzlicher Anforderungen (Genehmigungspflicht, Schallemissionen) und die Methoden zur Ermittlung der Windverhältnisse (Windkarten, Windmessung, Häufigkeitsverteilung, Weibull-Verteilung) werden detailliert behandelt. Es werden wichtige Faktoren wie Windhindernisse und deren Einfluss auf die Windströmung erläutert.
6 Wirtschaftlichkeitsanalyse: Dieses Kapitel präsentiert eine Wirtschaftlichkeitsanalyse von verschiedenen KWEA-Typen in NRW, basierend auf den in den vorherigen Kapiteln ermittelten Daten. Die Analyse berücksichtigt die mittleren Windgeschwindigkeiten in verschiedenen Regionen von NRW, Investitionskosten (Anlagenkosten, Mastkosten, Montage, etc.), Ertragsprognosen und einen Vergleich mit den Stromkosten für Gewerbetreibende. Es wird eine umfassende Kosten-Nutzen-Rechnung durchgeführt.
Schlüsselwörter
Kleinwindkraftanlagen, Wirtschaftlichkeit, Windenergie, Nordrhein-Westfalen, Erneuerbare Energien, EEG, Windmessung, Standortfaktoren, Investitionskosten, Energieertrag, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Horizontale und Vertikale Achsen, Rauigkeitsklassen, Betz'sches Gesetz, Weibull-Verteilung.
FAQ: Wirtschaftlichkeitsanalyse von Kleinwindkraftanlagen in Nordrhein-Westfalen
Was ist der Gegenstand dieser Arbeit?
Diese Bachelorarbeit untersucht die Wirtschaftlichkeit von Kleinwindkraftanlagen (KWEA) für Gewerbetreibende in Nordrhein-Westfalen. Das Hauptziel ist die Identifizierung der Bedingungen, unter denen eine Investition in eine KWEA wirtschaftlich sinnvoll ist. Die Arbeit berücksichtigt technische, physikalische und rechtliche Aspekte.
Welche Themen werden behandelt?
Die Arbeit umfasst die Wirtschaftlichkeit von KWEA in NRW, die technischen Grundlagen der Windenergie, gesetzliche Rahmenbedingungen und Genehmigungsverfahren, Standortfaktoren und Windmessung sowie Investitions- und Betriebskosten. Sie beleuchtet verschiedene Bauformen von KWEA, die Funktionsweise der Energieumwandlung und die Durchführung einer umfassenden Wirtschaftlichkeitsanalyse.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit ist in sieben Kapitel gegliedert: Einleitung, Grundlagen und Definitionen, Technik von Kleinwindkraftanlagen, Bauformen von Kleinwindanlagen, Standortevaluierung, Wirtschaftlichkeitsanalyse und Zusammenfassung und Fazit. Jedes Kapitel behandelt spezifische Aspekte der Thematik, beginnend mit einer Einführung in die Windkraftnutzung und endend mit einer detaillierten Wirtschaftlichkeitsanalyse.
Welche physikalischen Grundlagen werden erläutert?
Die Arbeit erklärt das physikalische Prinzip der Windkraft, das Höhenprofil der Windgeschwindigkeit, die Bedeutung von Rauigkeitsklassen der Erdoberfläche, den Betz'schen Faktor und die damit verbundenen Leistungsverluste. Sie beschreibt den Einfluss von Rotordrehzahl, Rotorfläche und Windgeschwindigkeit auf die Leistung und den Energieertrag.
Welche technischen Aspekte werden behandelt?
Die Arbeit beschreibt die Funktionsweise der Energieumwandlung in einer KWEA, von der Strömungsenergie über die mechanische Rotationsenergie bis zur elektrischen Energieerzeugung. Sie stellt verschiedene Bauformen von Kleinwindkraftanlagen vor, eingeteilt nach vertikaler und horizontaler Drehachse, und erklärt die Funktionsweisen von Widerstands- und Auftriebsläufern.
Welche rechtlichen und regulatorischen Aspekte werden berücksichtigt?
Die Arbeit behandelt die gesetzlichen und regulative Anforderungen an die Errichtung und den Betrieb von KWEA, einschließlich der Genehmigungspflicht und der Bestimmungen zu Schallemissionen. Sie berücksichtigt das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und seine Relevanz für Kleinwindkraftanlagen.
Wie wird die Standortevaluierung durchgeführt?
Die Standortevaluierung umfasst die Betrachtung der Geländebeschaffenheit, gesetzlicher Anforderungen und die Ermittlung der Windverhältnisse mithilfe von Windkarten, Windmessungen, Häufigkeitsverteilungen und der Weibull-Verteilung. Die Arbeit erläutert den Einfluss von Windhindernissen auf die Windströmung.
Wie wird die Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt?
Die Wirtschaftlichkeitsanalyse berücksichtigt die mittleren Windgeschwindigkeiten in NRW, Investitionskosten (Anlagenkosten, Mastkosten, Montage etc.), Ertragsprognosen und einen Vergleich mit den Stromkosten für Gewerbetreibende. Es wird eine umfassende Kosten-Nutzen-Rechnung durchgeführt, um die Wirtschaftlichkeit verschiedener KWEA-Typen zu bewerten.
Welche Schlüsselwörter sind relevant?
Wichtige Schlüsselwörter sind: Kleinwindkraftanlagen, Wirtschaftlichkeit, Windenergie, Nordrhein-Westfalen, Erneuerbare Energien, EEG, Windmessung, Standortfaktoren, Investitionskosten, Energieertrag, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Horizontale und Vertikale Achsen, Rauigkeitsklassen, Betz'sches Gesetz, Weibull-Verteilung.
- Quote paper
- Lucas Saretzki (Author), 2020, Wirtschaftliche Betrachtung von Kleinwindkraftanlagen für den Einsatz von Gewerbetreibenden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1324395
