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Wind- und Wasserkraft

Stand: 19. Okt 2017

Die Videos lassen sich von https://www.j3L7h2.de/videos/p.html mit eingerenderten Anmerkungen herunterladen. Beim Herunterladen von YouTube gehen dagegen die Sprechblasen mit den Anmerkungen verloren! Viele der nicht-technischen Videos sind mit eingebetteten Quizzen außerdem in den Online-Kursen https://mooin.oncampus.de/windtechmooc bzw. https://mooin.oncampus.de/windumweltmooc zu finden.

Die wichtigsten Videos haben ein * vor dem Namen. Diese bitte vor dem jeweiligen Termin ansehen.

17. Okt 17: Physikalische und elektrotechnische Grundlagen

* Wind- und Wasserkraft, Themenüberblick 12:41
*
Unterschiede Wind- und Wasserkraft 5:39
Weltbevölkerung mittels Windenergie versorgen 18:22
Aufstellungsdichte der Windturbinen für Vollversorgung 4:48
Deutschland mittels Wasserkraft versorgen 19:00
*
grundlegende Formeln Wind- und Wasserkraft 4:26

* Zeigerdiagramme; komplexe Wechselstromrechnung 11:32
*
Kondensator und Induktivität als komplexe Widerstände; Zeigerdiagramm 10:55
Verschiebungsfaktor für Widerstand und Kondensator parallel 7:07
Warum Drehstrom; Summe; Summe der Quadrate 11:02
Wiederholung Zeigerdiagramm, Blindwiderstand, Impedanz 29:05
*
Wirk-, Schein- und Blindleistung 24:55
Verschiebungsfaktor für R parallel C, Leistung gegeben 6:31
Spule in Reihe mit Kondensator und Widerstand parallel; komplexe Wechselstromrechnung 11:47

* Satz von Bernoulli; Druck und Geschwindigkeit 15:44
*
Beispiele für Satz von Bernoulli; horizontales Rohr 10:51
Energie in fließendem Wasser 2:47
Energie in ruhender Wassersäule 4:14
Leistung in einem Wasserstrahl aus 1500 m Höhe 7:27
Jahresenergieertrag eines vereinfachten Gezeitenkraftwerks 15:13
Geschwindigkeitsmessung über Druckdifferenz an Verengung 7:12

* Elektromagnetismus ohne Formeln 16:53
Nord- und Südpol an einer Spule 2:50
Kräfte auf einen Magneten in einem Magnetfeld 17:27
Kraft auf bewegte Ladung oder Induktion durch veränderliches Magnetfeld 7:04

24. Okt 17: Wind
vorverlegt auf Fr 20. Okt 17, 13:00, Raum F219

* Windentstehung; Überblick, Grundbegriffe 5:33
*
Windentstehung; Coriolis-Kraft; Wolkenbildung und Niederschlag 17:39
*
Passat-Winde, Hadley-Zellen 22:38
*
Winde zwischen Land und See 3:39
*
Hochs und Tiefs; geostrophischer Wind 9:40
Drehrichtung eines Tornados 3:33
Windrichtung aus Isobaren schließen 7:27
Kraft auf Luft durch Druckunterschied 11:03
Warum Windstatistik; Windenergieberechnung mit Tabellenkalkulation 24:20
*
Weibull- und Rayleigh-Verteilungen für Windgeschwindigkeit 19:41
*
Windprofil logarithmisch und als Potenzgesetz 15:19
Rauigkeitslänge aus Windgeschwindigkeiten in zwei Höhen 12:21
Jahresenergieertrag einer Windkraftanlage mittels Windstatistik 14:44
Windentstehung, Monsun, Passat, Hoch und Tief 10:13
Corioliskraft, rotierendes Koordinatensystem 24:50
Corioliskraft auf Wasser im Abfluss 9:08
Geschwindigkeit des geostrophischen Winds 12:54
Wind auf Inertialkreisen 8:48
Gradientenwind; Entstehung von geostrophischem Wind; subgeostrophischer Wind 15:42
Rayleigh-Verteilung als einfaches Modell der Windstatistik 21:58
Windprofil; Nabenhöhe und Leistung einer WKA 10:22
Zentrifugalkraft auf 1 m³ Luft 5:59
Gradientenkraft auf Luft 12:20
*
Corioliskraft, geostrophischer Wind 15:27
schnell zu Formeln für Corioliskraft und Zentrifugalkraft 8:33
Windstatistik, Rayleigh-Verteilung 22:24
*
Änderungen im Windprofil durch EEG 2017 12:50

31. Okt 17: Aerodynamik; Rotor
Bitte die Videos mit * trotz Feiertag ansehen.

Grundideen Fluiddynamik; Euler-Gleichungen 39:51
*
Auftrieb; warum ein Flugzeug fliegt 16:53
*
Luftwiderstandand und Auftrieb; Beiwerte 18:10
Endgeschwindigkeit mit Fallschirm 3:30
Flugzeug vs. Senkrechtstarter-Bus 3:24
gegen den Wind segeln 5:49
Drehmoment eines Schalen-Anemometers 10:05
*
Gleitzahl und Gleitflug 9:23
*
Anstellwinkel, Strömungsabriss 5:34
Amsel und Airbus A380, Skalierung von Größe und Geschwindigkeit 22:24
Strömungsabriss beim langsamen Flug in horizontaler Richtung 3:24
Starten und Landen mit oder gegen Wind 1:32
Auslenkung einer Kugel durch Wind 8:22
Fallgeschwindigkeit eines stromlinienförmigen Objekts 4:30
Segelflugzeug und Wasserballast 11:42
Sieben Begriffe aus der Aerodynamik 5:06

* maximaler Leistungsbeiwert einer Windturbine; Betzsches Gesetz 34:31
Durchmesser der Windturbine ändern, wenn Generator stärker 6:09
Windgeschwindigkeit aus Leistung der Windturbine 5:46
Schubkraft auf den letzten Meter eines Rotorblatts 10:53
*
Schnelllaufzahl einer Windturbine 15:55
optimale Form der Rotorblätter einer Windturbine 26:52
Kräfte auf ein Rotorblatt einer Windturbine 39:28
Betzscher Leistungsbeiwert auf die Schnelle 11:19
Schnelllaufzahl und Skalenverhältnisse 9:16
Winddreieck, Blattprofil, Auftrieb, Strömungswiderstand 10:22
Messung an Windturbine vs. Betz 3:51
*
Schubkraft auf Windkraftanlage mit Betz schätzen 12:29
Rotor einer WKA skalieren; Masse, Leistung, Schnelllaufzahl 2:51
Windenergie aus Strömungswiderstand; Leistungsbeiwert 19:37
Leistungsbeiwert mit bodennah gemessener Windgeschwindigkeit 7:20

7. Nov 17: Geschichte; Anlagenaufbau; Windparks und Offshore

* kurze Geschichte der Windenergienutzung 10:14

* mechanische Komponenten einer Windkraftanlage 8:20
Schwingungen einer Windkraftanlage; Campbell-Diagramm 18:34
Übersetzung des Getriebes einer Windkraftanlage 8:01
Wärmeabfuhr aus Getriebe einer Windkraftanlage 11:25
nötige Getriebeübersetzung für Windkraftanlage 3:46
Mechanische Komponenten einer WKA; Blattverstellung, Pitchwinkel 11:09
Beispielrechnungen Generatorfrequenz und Getriebeübersetzung 7:59
Masse des Betonturms für eine Windkraftanlage; Modell für Statik 31:12

Größe von Windkraftanlagen skalieren 7:18
Skalierung von Ertrag und Kosten von Windkraftanlagen, Grenzen des Square-Cube Law 22:22

Windparks, offshore 17:47
Windpark-Layout 6:07

14. Nov 17: Generator

* Synchrongenerator, über- und untererregt, Blind- und Wirkleistung 31:34
*
Synchrongenerator mit zwölf Polen, elektrisch oder permanent erregt 13:32
*
Synchrongenerator mit Umrichter 6:44
*
Asynchrongenerator, Schlupf 8:07
*
Prinzip des Asynchrongenerators; Käfigläufer 23:59
Ersatzschaltbild des Asynchrongenerators 21:26
*
weitere Asynchrongeneratoren, doppelgespeister Asynchrongenerator 7:33
Generatorkonzepte für Windenergie 7:24
Einfacher Synchrongenerator; Induktion, Lenzsche Regel, Lorentz-Kraft 18:00
Beispielrechnung Verschiebungsfaktor 7:23
*
Generatorkonzepte für Windkraftanlagen, kurzgefasst 4:27

21. Nov 17: Netzanschluss

* WKA, Mittelspannung, Transformator 14:27
*
WKA am Mittelspannungsnetz; Technische Richtlinie 35:21
*
Spannungsanhebung durch Einspeisung 35:17
Spannungsanhebung durch Einspeisung; Beispielrechnung 27:35
Spannungsanhebung bei Einspeisung; Wirkung der Blindleistung 55:33
Komplexe Last am Generator 14:28
Kabel; Herleitung der Leitungsgleichungen mit Zeigern 24:54

28. Nov 17: Betrieb; Ertragsprognose

* Windkraftanlage regeln; Stall und Pitch 31:23
Regelung einer Windkraftanlage anhand der Windgeschwindigkeit 27:13
Regelung einer Windkraftanlage anhand der Drehzahl 22:13

* Jahresenergie aus einfacher Windstatistik 5:39
Energieertrag WKA mit gleichem Rotor, aber verschiedener Nennwindgeschwindigkeit 7:38
*
Ertragsprognose für eine Windkraftanlage 47:14
Jahreserträge mit viel zu einfacher Windstatistik vergleichen 4:25
*
Regelung einer WKA; Leistung, Drehzahl, Pitchwinkel 6:55

5. Dez 17: Materialien und Energiebilanz; Schall

* Energiebilanz von Windenergie, Einführung 3:58
*
Der Erntefaktor als dehnbare Kennzahl 10:58
*
Energetische Amortisationszeit 8:34
*
Materialien und CO2-Bilanz eines Windparks 34:59
*
Neodym in Windturbinen 7:36

* Wirkungen einer Windkraftanlage auf die Umwelt und umgekehrt 12:32
*
Schallimmissionen, dB(A), Abfall mit Entfernung 31:28
Entfernung bestimmen für 20 dB weniger Lärm 11:09
Entfernung ändern, damit um 1 dB lauter 9:32
Schalldruckpegel um 12 dB senken; Änderung der Schallleistung 9:40
Stelle mit gleichem Schallpegel zwischen zwei Schallquellen 18:52
Linien gleichen Schalldruckpegels um WKA 6:03
Überlagerung des Schalldruckpegels zweier WKA 11:49
Schallintensität einer und mehrerer Windturbinen; Kohärenz 5:22
Warum es nachts und in Windrichtung lauter ist 6:09
Verringerung der Schallemissionen von WKA 5:54
*
Schalleistungspegel und Schalldruckpegel, Teil 1 13:15
*
Schalleistungspegel und Schalldruckpegel, Teil 2 13:46
ebene Schallwelle; Schalldruck, Schallintensität, Schallschnelle 34:25
*
Infraschall und Windenergie 3:30

12. Dez 17: Licht und Schatten

* Schattenwurf in Abhängigkeit von Jahres- und Tageszeit 33:11
Größe der Sonnenscheibe im Vergleich zu Fingernagel 5:09
längster und kürzester Schatten mittags 12:57
*
Schattenrichtung am 21. Juni morgens berechnen 33:34
Schattenrichtung am Äquator am 21.12. bei Sonnenuntergang 3:16
Schattenlänge am 21. März mittags; Schattenverlauf über das Jahr 12:38
*
Entfernung, damit WKA-Rotor so groß wie Sonnenscheibe 4:17
Licht und Schatten an einer Windkraftanlage 3:54
Schattenwurf einer WKA; Sonnenscheibe 6:42
kürzester Abstand zwischen Turm und Rotorschatten einer WKA 3:29

19. Dez 17: Landschaft; Tiere; Brände und Unfälle

Windkraftanlage hinter Horizont verstecken 5:27
*
Windturbine hinter Horizont, trotz erhöhter Betrachtungsposition 8:44
Simulation des visuellen Eindrucks von Windkraftanlagen 17:35
*
Sichtbarkeit von Windkraftanlagen 9:50
*
Einige Faktoren der visuellen Wirkung von WKA 5:56
*
Einige rechtliche Vorgaben zu WKA und Abständen 9:37

* Habitat- und Artenschutz 9:15
*
Windenergie und Habitat- und Artenschutz 6:28
*
Windturbinen und Vögel 18:47
*
Windturbinen und Fledermäuse 7:42
*
Windturbinen und Schweinswale 9:59
Schalldruckpegel in Wasser auf Luft umrechnen 18:10

* Brände, Unfälle usw. an Windturbinen 1:19
*
Brände von Windkraftanlagen 13:37
*
Abreißen von Rotorblättern, Havarie von WKA 22:08
*
Unfälle durch Windenergie 9:37
*
Freisetzung von Schadstoffen durch WKA 3:03

2. Jan 18: Wasserkraft, Wasserturbinen

* Wasserkraft, Geschichte, Generatoren 4:45
*
Drei Arten Wasserkraft; Physik 14:28
spezifische Drehzahl n_q einer Wasserturbine; Typen 19:27
*
Wasserturbinen nach Pelton, Francis, Kaplan 36:10
*
Drehzahl Pelton-Turbine aus Fallhöhe 4:48
Verlauf von Druck und Geschwindigkeit bei Pelton- und Francis-Turbine 22:56
Drehzahl einer durchgehenden Pelton-Turbine 9:37
Physik der Wasserkraft; Kontinuität, Leistung, Bernoulli 23:25
Druck in Leitung; Bernoulli angewendet 3:40
Satz von Bernoulli in einer Rohrkonstruktion 10:36

9. Jan 18: Saugschlauch, Kavitation; Wasserkraft und Umwelt

* Staudruck, dynamischer Druck; Prandtl-Rohr, Saugschlauch 18:53
*
Kavitation 20:50
*
Saugschlauch, Bernoulli, Kavitation 12:10
*
Druck vor Saugschlauch eines Wasserkraftwerks 10:40
*
kritische Geschwindigkeit für Kavitation bei Turbine unterhalb Unterwasserspiegel 6:12

* Umweltaspekte der Wasserkraft 9:32

16. Jan 18: Pumpspeicherkraftwerke; Netzintegration von Windenergie

* Pumpspeicherkraftwerke am Beispiel Goldisthal 11:49

* Netzintegration von Windenergie 5:46
*
Windenergie und Regelleistung, Teil 1; Netzfrequenz und Regelungstypen 12:08
*
Windenergie und Regelleistung, Teil 2; Regelleistung aus Wind 5:22
*
Windenergie und Regelleistung, Teil 3; Trägheit und Instabilität 9:22
*
Windenergie und Regelleistung, Teil 4; Momentanreserve aus Windturbinen 8:47
*
Speicherung von Windenergie 10:19
*
Transport von Windstrom 5:12

23. Jan 18: Förderung

* Erneuerbare-Energien-Gesetz EEG, Stand Januar 2016 32:06
Förderung von Windkraft nach § 49 EEG 2014; Referenzertrag 35:43
*
EEG 2017, Änderungen im Erneuerbare-Energien-Gesetz 16:50

30. Jan 18: Ungewöhnliche Anlagen

* ungewöhnliche Arten von Windkraftanlagen 15:30
*
ungewöhnliche Arten von Wasserkraftanlagen 5:47
Spekulative Formen von Pumpspeicherkraftwerken 51:59
*
Beispiel für Auftrieb und Strömungswiderstand am Darrieus-Rotor 4:41
*
Gebäudeintegrierte Windturbinen 6:06
*
Aufwindkraftwerk 4:05
Rechenbeispiel Wellenenergie; Wasserverdrängung und Auftrieb 7:47
*
Wellenenergie aus pneumatischer Kammer; Wells-Turbine 8:20