Leistungskurve einer Windkraftanlage

Die Leistungskurve einer Windkraftanlage beschreibt die erzeugte elektrische Leistung in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit.

Wie in Abbildung 1 dargestellt, kann die Leistungskurve in vier Bereiche unterteilt werden. Im ersten Bereich liegt die Windgeschwindigkeit unter der Einschaltgeschwindigkeit. Diese liegt für konventionelle Anlagentypen im Bereich von 3 bis 4 m/s. Da sich der Rotor nicht dreht, erzeugt die Windkraftanlage in diesem Bereich keine elektrische Energie.

Der zweite Bereich wird nach dem Überschreiten der Einschaltgeschwindigkeit erreicht. Ab dieser Geschwindigkeit erzeugt die Windkraftanlage elektrische Energie. In Abbildung 1 wird gezeigt, dass die theoretisch nutzbare Windleistung unterhalb der maximalen Windleistung liegt. Nach dem Betzschen Gesetz können nur 59,3% der im Wind enthaltenen kinetischen Energie in mechanische Energie umgewandelt werden. Zusätzlich wird die Leistung durch Verluste am Rotor gemindert. Somit liegt die tatsächliche Leistung unter der theoretisch nutzbaren Leistung. Ein Anstieg der elektrischen Leistung mit steigender Windgeschwindigkeit liegt solange vor, bis die Nennleistung der Windkraftanlage erreicht wird. Dieser Punkt charakterisiert den Beginn des dritten Bereichs der Leistungskurve.

Die Dimensionierung einer Windkraftanlage und somit die Festlegung der Nennleistung erfolgt anhand der Auslegung und Abstimmung der einzelnen Anlagenkomponenten, wie beispielsweise des Generators. Nach Erreichen der Nennleistung bleibt die abgegebene elektrische Leistung an das Netz auch mit zunehmender Windgeschwindigkeit konstant. Eine konstante Leistungsabgabe mit zunehmender Windgeschwindigkeit wird durch eine Stallregelung oder Pitchregelung ermöglicht.

Erreicht die Windgeschwindigkeit einen Wert oberhalb der Abschaltgeschwindigkeit, muss die Anlage abgeschaltet werden. Für Großwindenergieanlagen liegt diese im Bereich von etwa 25 m/s. Um Schäden zu verhindern, wird in diesem vierten Bereich demnach keine elektrische Leistung mehr erzeugt.

Synonym(e):

Leistungskennlinie einer Windkraftanlage

Englische Übersetzung(en):

performance curve of a wind power plant