Energie · Gebäude · Umwelt (EGU)
Refine
Publication Type
- Report (23) (remove)
Keywords
- wind energy (2)
- wind turbine (2)
- Akustik (1)
- Alden turbine (1)
- Beleuchtung (1)
- Bestandsaufnahme (1)
- Big bubble curtain (1)
- CO2 (1)
- Circular economy (1)
- Fensterlüftung (1)
Faculty
Originally this article was supposed to be a comparison between the technological differences of bottom-fixed offshore wind turbines (BOWT) and floating offshore wind turbines (FOWT). However, several authors already contributed to this topic and came to the conclusion that the higher levelized costs of energy (LCOE) prevent FOWTs from successfully entering the energy market. Multiple sources seem to agree on this conclusion but often do not provide the reader with further information regarding the LCOE. This is the reason why this article understands itself as an in depth cost comparison between BOWTs and FOWTs. For this purpose, individual LCOE are calculated for the upcoming FOWT technologies such as spar-buoy (SPAR), tension-leg platform (TLP) and semi-submersible platform (semi-sub) as well as conventional BOWTs using the wind turbines hours of full utilization (HOFU). The resulting functions are visualized graphically in order to determine break-even points between BOWTs and FOWTs. Finally, a sensitivity analysis is carried out to determine the influence of the weighted average costs of capital (WACC).
The impact of hydro-power plants on the ecosystem was studied with focus on the fish mortality and types of damage for many years. The fish mortality have a wide range of causes. Types of damage can be different and are caused by different parts of the power plant. The most dangerous part of the system are the fast moving turbine blades. They can cause blade strike and barotrauma due to the high speeds. Different types of turbines were developed for a better survival rate. Five different types of different research groups and manufacturers are presented in this paper. By considering those newly developed turbine designs, a fish survival rate from 96 % to 100 % is achieved.
There are many hydropower turbines for low heads or low flows on a small scale. Many technologies are unsuitable for developing countries because equipment or materials are limited, high-tech machines are to expensive or spare parts are not readily available. This review combines currently available technologies with the requirements of developing countries in small, micro and pico hydropower. In small hydropower a propeller turbine from Thailand has a high efficiency of 70 to 80 percent at calculated production costs of around $ 513 per kW. Pumps as turbines are suitable for developing countries in micro hydropower due to readily availability, low price and an large number of standard sizes. In pico-scale, a low-cost Turgo wheel can be made of spoons for $ 48 and yields acceptable values in comparison to a 3D printed Pelton wheel for $ 822. While the Turgo wheel is suitable for high heads, a homemade siphon turbine can be used for low heads. The siphon turbine generates up to 200 W, is made of materials that are available anywhere in the world, and costs less than $ 50.
With floating offshore wind turbines, new sources of wind energy can be used, which cannot be tapped into by bottom-fixed wind turbine systems. However, due to their design, they experience additional motion caused by wind and wave loads. The motions that are induced into the system have an oscillating course. This affects the aerodynamic properties of the wind turbine and leads to changes in the thrust force and power output of floating wind turbines compared to bottom-fixed wind turbines. Furthermore, the motions lead to an earlier breakdown of the helical wake structure behind the wind turbine and moreover lead to a decreased reliability of the rotor blades. Differences in the effects of wind and wave loads on the aerodynamic performance of floating offshore wind turbines supported by different platform systems were found.
Auf Basis der Wirtschaftschulen und der Technischen Schulen des Kreises Steinfurt wurde im Laufe des Forschungsprojektes ein Konzept zur integralen Sanierung von Schulen erarbeitet. Zu Beginn des Projektes wurde eine umfangreiche Bestandsaufnahme der betrachteten Schulen vorgenommen. Hierzu erfolgten messtechnische Untersuchungen in ausgewählten Räumen der Schulen als auch Befragungen der am Schulbetrieb beteiligten Gruppen. Die messtechnischen Untersuchungen umfassten die Raumluftsituation, die Raumtemperatur, die Akustik und die Beleuchtungssituation. Mittels Fragebogen wurde das subjektive Emp-finden der Schüler und Lehrkräfte bezüglich der Raumluft, Akustik, Beleuchtung und Behag-lichkeit erfasst. (Abschnitt 1.1.6, S. 14 und Abschnitt 1.3 bis 1.5, ab S. 33) Die Raumtemperaturen, die Akustik und die Beleuchtungssituation zeigten sich sowohl bei den Messungen als auch in den Befragungen überwiegend als nicht auffällig. Eine gravieren-de Ausnahme hiervon stellten die Raumtemperaturen in den EDV-Räumen der Wirtschaft-schulen dar. Die inneren Wärmelasten durch den Betrieb der Computer lassen die Tempera-tur in den Räumen im Sommer auf unerträgliche Temperaturen ansteigen. Im Rahmen des Projektes wurde daher in einem EDV-Raum die Wirksamkeit einer Kühldecke und einer Schwerkraftkühlung messtechnisch untersucht. Beide Kühlsysteme wurden mittels Kühlwas-ser aus Erdsonden betrieben und waren in der Lage, die Temperatur im EDV-Raum im akzeptablen Bereich zu halten. (Kapitel 5, S. 143) Im Hinblick auf die Überhitzung der Räume und den Stromverbrauch von Computern als Ein-zelplatzlösung wurden die Vorteile des Green-IT bezüglich der Behaglichkeit, des Stromver-brauchs und der Wirtschaftlichkeit im Zusammenhang mit Schulen herausgestellt. (Abschnitt 6.2.1, S. 187) Die Raumluftsituation stellte sich in fast allen untersuchten Situationen als mangelhaft her-aus. Das Ergebnis bestätigt Untersuchungsergebnisse anderer Institutionen im In- und Aus-land und verlangt einen Paradigmenwechsel bezüglich der Belüftung von Schulräumen. Wei-tergehende messtechnische Untersuchungen an einem Proberaum der Technischen Schulen zeigten, dass auch die Lüftung über gekippte Fenster unzureichend ist (Abschnitt 1.3.5, S. 44 bzw. Abschnitt 6.2.5, S. 200). Alles in allem ist bei normaler Personenzahl in einem Klassen-raum eine mechanische Lüftung unerlässlich. In den Technischen Schulen werden diese Er-kenntnisse durch den Einbau von lüftungstechnischen Anlagen umgesetzt. Nach Abschluss von Sanierungsmaßnahmen an den Wirtschaftsschulen wurden erneut akus-tische Messungen in Klassenräumen durchgeführt. Es zeigte sich, dass die vor der Sanierung guten Ergebnisse sich durch akustisch wirksame Wandpaneele erneut einhalten lassen. Das Ergebnis bestätigt, dass pflegeleichte, schallharte Böden in Kombination mit durchdachten akustischen Maßnahmen problemlos funktionieren. Die energetische Sanierung von Gebäuden setzt einen bekannten Ist-Zustand des spezifischen Energieverbrauchs voraus, um Zielstellungen für die durch die Sanierung zu erwartenden Einsparungen formulieren zu können. Erhebungen bei den kommunalen Schulträgern sollten dazu dienen, diesen Ist-Zustand der Schulen zu beschreiben und den energetischen Erfolg bereits durchgeführter Sanierungen zu dokumentieren. Es stellte sich heraus, dass die Dokumentation der entsprechenden Daten bei den Schulträgern in den überwiegenden Fäl-len nicht vorliegen und auch nicht bereitgestellt werden können. Wesentliche Ursachen hier-für sind die Personalsituation und fehlendes Energiemanagement in den Verwaltungen. Der im Arbeitsplan vorgesehenen Erstellung einer Datenbank zu Sanierungsauswirkungen auf den Energieverbrauch von Schulen fehlte damit die Basis. Die zeitliche Entwicklung der spezifischen Energieverbräuche konnte für einige Schulen zusammengetragen werden. (Ab-schnitt 1.2, S. 23; Kapitel 1, S. 85 und Kapitel 3, S. 103) Die Erstellung des Sanierungskonzeptes für die Wirtschaftsschulen war zu Projektbeginn be-reits erfolgt. Im Rahmen des Projektes wurden die anstehenden und darüber hinausgehen-den Sanierungsschritte mittels dynamischer Simulationsrechnungen hinsichtlich ihrer ener-getischen Auswirkungen beurteilt und wirtschaftlich bewertet. Darüber hinaus konnten mit der dynamischen Simulationsrechnung Energieeinsparpotenziale aufgezeigt werden, die mit-tels Optimierung der Betriebstechnik erreicht werden können. (Abschnitt 6.1.4, S. 168) Im Rahmen des Sanierungskonzeptes der Technischen Schulen wurde für die Frischluftzufuhr und Temperierung der Klassenräume nach einem kombinierten, alternativen System ge-sucht. Daraus entwickelte sich die Klimawand. Diese benötigt aufgrund der flächigen Ausfüh-rung in Verbindung mit unterstützenden Konvektionsströmungen in Konvektionsschächten zur Temperierung nur geringe Über- bzw. Untertemperaturen. Gleichzeitig wird die Klimawand für die Frischluftzufuhr mit einem zentralen Belüftungssystem kombiniert. Die Klimawand ist unauffällig, robust mit geringem Platzbedarf und ist somit weitestgehend aus dem Wirkungsbereich der Schüler ausgenommen. (Abschnitt 6.2.3, S. 192) Das Sanierungskonzept der Technischen Schulen wurde im Rahmen des Projektes erstellt. Die jetzt beginnende bautechnische Umsetzung des Konzeptes beinhaltet die wesentlichen Ergebnisse des Projektes. Der Einbau von lüftungstechnischen Anlagen sowie die mittels dy-namischer Simulation erarbeitete bauphysikalische Optimierung sind Ergebnisse der Projekt-arbeit. Die dynamische Simulation hat sich als starkes und wichtiges Werkzeug bezüglich der Erstellung von Sanierungskonzepten erwiesen (Abschnitt 6.1.2, S. 157 und Abschnitt 6.1.4, S. 168). Durch die Sanierung wird der spezifische Primärenergiebedarf der Technischen Schulen von 73 auf rund 25 kWh pro Quadratmeter und Jahr sinken.
Self-build small wind turbines are used for rural electrification in the developed and developing world as well as for educational purposes. To give an overview about self-build small wind turbines a systematic literature review was conducted. The identified literature deals with two different vertical and horizontal axis turbine designs. The vertical axis turbines are both prototypes while one of the horizontal axis designs, the design by Piggott is widely used in rural electrification projects. Different papers dealing with the optimization of the Piggott design exist. In retrospect the conduction of a holistic review was not possible due to limited resources and length of this review. Nevertheless it can give a quick overview and a starting point for further research.
Wind energy has steadily gained importance in the generation of renewable energy over the last 25 years. A wind turbine has an average life expectancy of about 25 years. After that, thermoplastic composite materials from the rotors, among other things, accumulate and have to be recycled. Previous methods, such as landfilling, incineration and pyrolysis, have not yet proven to be effective in terms of the circular economy because the recycled material cannot be reused for equivalent products. The use of thermoplastic materials can be a sensible alternative, as thermoplastic resins can be recycled almost without loss of value due to their properties. Recycling of fibreglass is also possible with less loss of stiffness. In the future, it will be crucial to scale up thermoplastic rotor blades and create a market for the recycled material.
Wind energy conversion systems have attracted considerable attention as a renewable energy source due to depleting fossil fuel reserves and environmental concerns as a direct consequence of using fossil fuel and nuclear energy sources. The increasing number of wind turbines increases the interest in efficient systems. The power output of a wind energy conversion system depends on the accuracy of the maximum power tracking system, as wind speed changes constantly throughout the day. Maximum power point tracking systems that do not require mechanical sensors to measure the wind speed offer several advantages over systems using mechanical sensors. In this paper four different approaches that do not use mechanical sensors to measure the wind speed will be presented; the assets and drawbacks of these systems are highlighted, and afterwards the examined algorithms will be compared based on different characteristics. Finally, based on the analysis, an evaluation is made as to which of the presented algorithms is the most promising.