Die maxcap 141 ist eine technologisch fortschrittliche Multi-MW Windkraftanlage (WEA).
Die maxcap 141 zeichnet sich insbesondere durch einen vergleichsweise sehr hohen Kapazitätsfaktor aus.
Die maxcap 141 erreicht auch an Standorten mit geringer durchschnittlicher Jahreswindgeschwindigkeit (< 6,5 m/s) eine hohe Anzahl an Volllaststunden.
maxcap - Alleinstellungsmerkmale (USPs)
Grundlastoptimierung – bedeutet gleichmäßigere Stromerzeugung
Die maxcap Windenergieanlage ist optimiert für den Grundlastbetrieb.
Die Kombination eines verhältnismäßig großen Rotors mit einem kostenoptimiertem Generator aus der 2,5 MW- Klasse ist einzigartig.
Daraus ergibt sich, dass die maxcap-Turbine ihre Nennleistung bereits bei geringen Windgeschwindigkeiten von zirka 7,5 m/s erreicht.
Häufiger Nennleistung bedeutet geringere Volatilität und garantiert damit eine gleichmäßigere Stromerzeugung.
Das schont die Netzinfrastruktur und begünstigt die Wasserstofferzeugung, die Meerwasserentsalzung und die Nutzung von Batteriespeichern!
Der Kapazitätseffekt - erhöht den ROI
Im Vergleich zu konventionell ausgelegten Windenergieanlagen produziert die maxcap WEA bis zu 45% häufiger auf Nennleistung – die Kapazität der maxcap wird deutlich höher ausgeschöpft.
Vergleichsweise niedrige Investitionskosten und eine erhöhte Kapazitätsauslastung wirken sich positiv auf den ROI (Anlagenrentabilität) aus.
Der Glättungseffekt - geringere Volatilität
Durch das Erreichen der Nennleistung bei niedrigen Windgeschwindigkeiten wird die Fluktuation der Energieproduktion geglättet.
Mit entsprechende geglätteter Volatilität bei der Stromeinspeisung lassen sich Projektkosten beim Netzausbau, bei den Reserveleistungen oder auch bei den Energiespeicherkapazitäten signifikant reduzieren.
Exaktere Prognosen bei der Stromproduktion - erhöht die Planungssicherheit
Die verringerte Volatilität der Stromerzeugung der maxcap WEA erhöht die Prognosegenauigkeit für die erwartete Energieproduktion.
So lässt sich die produzierte Energie an Intraday-, Spot- und Regelenergiemärkten deutlich besser vermarkten.
Für Investoren erhöht sich die Planungssicherheit, da die reduzierte Fluktuation, insbesondere in windschwachen Jahren, deutlich weniger zu Buche schlägt.
Reduzierte strukturelle Belastungen - längere Lebensdauer
Das frühzeitige Abregeln der maxcap WEA bei niedrigen Windgeschwindigkeiten verringert auch die strukturelle Belastung der Turbine.
Sobald die maxcap WEA ihre Nennwindgeschwindigkeit erreicht, werden die Rotorblätter über das Pitchsystem in Richtung Fahnenposition gedreht. Damit reduziert sich der Schub auf die Blätter und auf den Turm.
Beim Vergleich einer maxcap WEA mit einer konventionell ausgelegten WEA wird dieser Betriebspunkt bei deutlich niedrigeren Windgeschwindigkeiten erreicht. Somit liegt das dimensionierende Lastniveau der maxcap WEA deutlich unter dem einer herkömmlichen Windenergieanlage.
Diese reduzierten strukturellen Belastungen, die auf die maxcap-WEA einwirken, korrelieren mit der Erhöhung der zu erwartenden Lebensdauer der maxcap WEA.
Optimierte Flächennutzung - erweiterte Chancen auf Baugenehmigungen
Die maxcap WEA lässt sich mit einer Gesamthöhe von <170m an vielen Standorten realisieren, an denen größere Multi-MW-WEA aufgrund des Kriteriums „optisch bedrängende Wirkung“ oftmals nicht installiert werden können.
Dieses Kriterium erfordert in der Regel einen Mindestabstand vom 2,5- bis 3-fachen der Gesamthöhe.
Die maxcap-WEA ist eine grundlastoptimierte Schwachwindanlage, die auch an Standorte mit begrenzter Fläche oder naher Bebauung errichtet werden kann.
Dezentrale Installation - kurze Übertragungswege
Die Gesamthöhe der maxcap ermöglicht eine Errichtung in räumlicher Nähe zu den Verbrauchern. Die räumliche Nähe begünstigt die effektive Nutzung der erzeugten Energie.
Mit kurzen Übertragungswegen für die elektrische Energie werden Energieverluste minimiert.
Eigenstromversorgung wird extrem wirtschaftlich. Die maxcap-Technologie stellt nicht nur die eigene Energieversorgung sicher, sondern reduziert, insbesondere bei energieintensiven Unternehmen, signifikant die Produktionskosten.
Verbesserter Parkwirkungsgrad - erhöht in Summe die "Energieernte"
Es ist Aufgabe einer WEA die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie zu wandeln. Logisch, dass damit die Entnahme von Energie aus dem Wind verbunden ist.
WEA in zweiter Reihe eines Windparks stehen im „Windschatten“, im sogenannten Nachlauf der WEA in erster Reihe.
In größeren Windparks führt der sogenannte Parkwirkungsrad zu signifikanter Reduktion der Leistung im Vergleich zum nominellen Wert der WEA. Frühzeitiges Abregeln reduziert nicht nur strukturellen Belastungen für die WEA, sondern auch den sogenannten Schub und somit den Anteil der entnommenen Leistung aus dem Wind.
WEA im Nachlauf einer WEA, die frühzeitig abregelt (maxcap-Technologie), können so mehr Energie ernten.
Parkwirkungsgrade können auf diese Weise standortspezifisch um zirka 1,5% – 3% verbessert werden.
Reduzierte Schallemissionen - diverse Betriebsmodi möglich
Die geringere Drehzahl der maxcap führt zu einer niedrigeren Rotorblattgeschwindigkeit. Hieraus ergeben sich reduzierte Schallemissionen der maxcap-WEA.
In Kombination mit sogenannten Serrations an der Rotorblattspitze, die den Strömungsabriss deutlich verbessern, kann die Schallemission signifikant reduziert werden.
Diese Serrations haben grundsätzlich keinen Einfluss auf die Leistungs- oder Schubkurve der WEA. Sie sind nur zur Optimierung des Strömungsabrisses und damit zur Reduktion des Schallleitungspegels vorgesehen.
Die Schallemission im normalen Betrieb der maxcap-WEA liegt bei < 104 dB(A).
Es gibt bei der Auslegung der maxcap-WEA zusätzliche Betriebsmodi, in denen die Schallemission weiter reduziert werden kann. Diese können standort- und tageszeitspezifisch ausgewählt werden.
Optimiertes elektrisches Konzept - erhöhter Wirkungsgrad
Die Leistung der maxcap-WEA wird über einen Vollumrichter an die Frequenz und Spannungsanforderung des elektrischen Netzes angepasst.
Die „Netzseite“ des Vollumrichters ist mit IGBT-Halbleitern aufgebaut. Diese ermöglichen mit optimierter Regelung die Erfüllung verschiedenster Netzregularien.
Der Generator ist als elektrisch erregte Synchronmaschine ausgeführt. Diese wird über eine sogenannte Erregermaschine geregelt, weshalb der generatorseitige Umrichter als passiver Dioden-Gleichrichter ausgeführt werden kann und keine Regelungsaufgaben zu übernehmen braucht. Diese Diodenbauteile sind erheblich robuster als IGBT-Halbleiter und verbessern den elektrischen Gesamt-Wirkungsgrad des Umrichters um zirka 1%.
IPS - Individual Power Supply - ermöglicht Autarkie
Die modulare Bauweise des Umrichtersystems ermöglicht eine Steuerung, die in der Lage ist, auch bei geringen Windgeschwindigkeiten oder im Trudelbetrieb genügend Energie für die Eigenstromversorgung der WEA zu erzeugen. So können Netzausfälle überbrückt werden. Diese Funktionalität wird IPS (Individual Power Supply) genannt.
Zudem sind es die Bremswiderstände im Zwischenkreis des Umrichters, die den Betrieb der maxcap-WEA verbessern. Sie unterstützen die notwendige individuelle Steuerung in schwachen Netzen.
Diese Funktionalitäten zusammen, empfehlen die maxcap-Turbine als optimalen Energielieferanten nicht nur für einen Elektrolyseur zur Wasserstofferzeugung, sondern auch für die Stromeinspeisung in eine Meerwasserentsalzunganlage zur Gewinnung von Trinkwasser.
Die IPS und die Bremswiderstände mit der netzbildenden Kapazität des netzseitigen Umrichters garantiert, dass die maxcap-WEA im Inselnetz, d. h. zumindest eine Zeit lang autark, betrieben werden kann.
Robustes Kühlkonzept - Sicherheit ist wichtig!
Das Kühlkonzept ist sehr robust auf Wasserbasis ausgeführt.
Eine Zentralpumpe regelt die Wasserkühlung für Getriebe, Generator, Umrichter und Transformator in Kombination mit einem passivem Dachkühler und einer leistungsstarken Wasserheizung für eventuelle Kaltstart-Situationen.
Mit dem Wasserkreislauf wird über einen Plattenwärmetauscher auch die Öl-Kühlung und damit die Schmierung des Hauptgetriebes realisiert.
Der Generator wird über eine Mantelkühlung mit innerer Luftzirkulation gekühlt. Die leistungsführenden Elemente des Umrichters sind auf entsprechenden wasserdurchströmten Kühlkörpern montiert.
Die Kühlung des geschlossenen Traforaumes erfolgt über einen Luft-Wasser-Wärmetauscher.
Die leistungsführenden Umrichtersysteme sind in staubdichter und spritzwasser-geschützter Bauart ausgeführt. Durch die Integration eines Luft-Luft-Wärmetauschers wird das Eindringen von Staub, Flüssigkeits- oder anderen korrosiven Partikel vermieden. Ein installiertes Trocknungssystem verhindert die Bildung von Kondensat im Schrank und führt Feuchtigkeit ab.
Eine gute und ununterbrochene Kühlung der kritischen Bauteile in einer WEA minimiert das Risiko beim Thema „Überhitzung“. Mit der maxcap-Technologie setzt windwise auf erhöhte Sicherheitsstandards, die für den Schutz von Mensch und Material unverzichtbar sein sollten.
Etablierte Lieferanten - für extrem hohe Qualtitätsansprüche
Gerade bei den sensiblen Bauteilen setzen die windwise-Ingenieure auf Qualität und Zuverlässigkeit von etablierten Lieferanten. Die Auswahl der Bauteile und auch der Lieferanten wurde sehr sorgfältig überlegt. Im Wesentlichen sind bei der maxcap WEA bewährten Systeme namhafter Anbieter, die seit Jahren in der Windindustrie in großen Stückzahlen eingesetzt werden, verbaut.
In Zeiten von Lieferengpässen und Resourcenmangel gewinnen Aspekte, wie Qualität, Zuverlässigkeit und vor allem auch Verfügbarkeit stetig an Bedeutung.
Mit der Auswahl unserer Lieferanten können wir dazu beitragen, die heimischen Märkte zu stärken und Schlüsseltechnologien im eigenen Land zu produzieren.
Bewährte Antriebstechnik - kompakt und leistungsstark
Zwanzig Jahre oder 175 000 Stunden Betrieb bei turbulenten Umgebungsbedingungen und hoch dynamischen, unregelmäßigen Belastungen: Das sind die Anforderungen, die an die Komponenten des Antriebsstrangs einer Windenergieanlage gestellt werden müssen.
Die maxcap-Technologie verfolgt bei der Auslegung des maxcap-Triebstranges in der Antriebstechnik bewährten Ansatz „Getriebe kombiniert mit einem Generator“.
Das Getriebe der maxcap WEA ist als zwei-stufiges Planetengetriebe ausgeführt. Der Planetenträger der ersten Stufe ist fest mit der Hauptwelle über eine Schrumpfscheibe verspannt.
Der Generator ist direkt mit dem Getriebe verbunden.
Die Leistungsumwandlung erfolgt durch einen mittelschnell laufenden, elektrisch erregten Synchrongenerator und einem Vollumrichter-System.
Das Vollumrichter-System besteht aus einer Diodengleichrichter-Einheit auf der Generatorseite und einem voll regelbaren IGBT-Umrichter auf der Netzseite.
Der Transformator befindet sich im hinteren Teil der Gondel.
Die Rotorlagerung besteht aus einer Hauptwelle und zwei unabhängigen Lagern:
- einem Kegelrollenlager, das Schub- und Radiallast aufnimmt, und
- einem Loslager, das die resultierende Radiallastkomponente aufnimmt.
Die Betreiber von Windenergieanlagen sind sehr an günstigen Anlagenkosten, hohen Wirkungsgraden und minimalem Wartungsaufwand interessiert. Eine bewährte und ausgefeilte Antriebstechnik, wie sie in der maxcap WEA verbaut ist, kann diesen Ansprüchen genügen.
Stahl- statt kostenintensiver Betontürme
Die serienmäßig angebotenen Nabenhöhen der maxcap WEA von 107 m und 126 m können standortspezifisch angepasst werden.
Die Türme der maxcap WEA sind als kostengünstige konventionelle Stahlrohrtürme mit maximal 4,4 m Durchmesser ausgelegt.
Dies führt zu erheblichen Investitionseinsparungen, vor allem im Vergleich zu Systemen in Hybridbauweise mit Betonsockel oder reinen Betontürmen.
Energie sparen - graue Energie reduzieren
Fest steht: Beton und der darin enthaltene Zement sind in ihrer Herstellung besonders energieintensiv und setzen bei der Produktion besonders viele Emissionen frei. Allein die Zementindustrie ist für acht Prozent der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich.
Deshalb ist die Forderung von Klimaschützern, graue Energie und graue Emissionen zu reduzieren, nur verständlich.
Der Stahlrohrturm der maxcap-WEA sichert der Turbine die unbedingt notwendige Standsicherheit ist aber vergleichsweise weniger energieintensiv herzustellen als die Alternative eines Betonturmes.
Nachhaltigkeit - auch beim Rückbauprozess
Am Ende des Lebenszyklus steht auch bei der maxcap WEA der Rückbau.
Mit dem Grundsatzes „Verwertung vor Beseitigung“ unterstützt das maxcap-Konzept den strategischen Klimaschutz.
Insbesondere der Stahlrohrturm eignet sich für die Reststoffverwertung. Stahl lässt sich einschmelzen, während ein Betontürme lediglich abgerissen und entsorgt werden müssen.
Für einen Investor wird sich aus dem potenziellen Ertrag für den Stahlschrott ein positiver Nebeneffekt ergeben.
WINDWISE GMBH
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