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SuSi out of the box

Testtext

Einführung

Energiegewinnung aus   n i c h t   fossilen Energieträgern ( Holz, Kohle, Erdöl, Erdgas) ist jetzt schon und wird in Zukunft noch mehr zu einem Gebot der Vernunft. Allein die Tatsache, daß fossile Energieträger aus der Vergangenheit (Jahrmillionen) stammen und somit endlich (wann auch immer im Einzelnen) sind, gibt Anlaß alternative Wege zu beschreiten.

Als  n i c h t  fossile Energieträger kommen dabei insbesondere Wasser, Wind, Sonnenlicht und Sonnenwärme in Betracht; Energieformen die gern schönfärberisch als "erneuerbar" bezeichnet werden, in Wahrheit jedoch von niemandem "erneuert" (wieder hergestellt) werden können, sondern von der Sonne direkt ( Sonnenlicht oder Sonnenwärme ) und indirekt Wasserkraft oder Windkraft täglich "nachgeliefert" werden, und somit auf absehbare Zeit bei sinnvoller Nutzung unerschöpflich sind.
Auf dieser WEB-Site sollen besonders die Möglichkeiten zur dezentralen Nutzung von Windkraft vor Ort (vertikale Kleinwind(energie)anlagen VKWA ( engl. VAWT) im Vergleich zu zentralisierten großen Windanlagen, mit dann notwendigen Stromverteilertrassen, sowie zu dezentralen Sonnenlicht-( Photovoltaik-) Anlagen näher betrachtet werden.

GROSS-WINDANLAGEN - GROWIAN

Groß-Wind-Anlagen ( GROWIAN ) sind sattsam bekannt und auch in Betrieb. Ihre Akzeptanz in der Bevölkerung nimmt ständig weiter ab. ( siehe hierzu LINK: WISSENSWERTES ) GROWIANs müssen entweder einspeisen in ein überregionales Netz oder abgeschaltet werden, da eine sinnvolle Speichertechnik zum Überbrücken von beispielsweise Windflauten ( kein oder nur minimaler Wind ) für von diesen Anlagen gelieferte Strommengen Mega-Wattstunden gegenwärtig und wohl noch auf Jahre hinaus nicht zur Verfügung steht. Der Zwang zur Einspeisung oder Abschaltung liefert einen sehr schwer regulierbaren Energiebeitrag dessen ständiges Sichändern ( Flatterstrom ) zum regelmäßigen zusätzlichen Vorhalten von Reserve-Energie aus Kohle-/Gas-Kraftwerken zwingt; mit allen die Umwelt belastenden Faktoren.
Über eventuell gesundheitsgefährdende Nebeneffekte beim Betrieb von GROWIANs ( Propelleranlagen) gibt es mannigfaltige Untersuchungen sowie entsprechende Veröffentlichungen ( LINK: WISSENSWERTES ). Aufgrund dieser diskutierten und teilweise nachgewiesenen Gefahren nimmt die Akzeptanz für GROWIANs in der Bevölkerung ständig weiter ab.

KLEIN-WINDANLAGEN - KLEWIAN

Klein-Wind-Anlagen ( KLEWIAN ) haben sich bisher in der üblichen Bauform ( kleinerer Propeller auf kleineren Masten "Downsized GROWIAN") nicht recht durchsetzen können, da der mögliche Energieertrag im Vergleich zu den trotzdem ebenso wie bei den GROWIAN existierenden Problemen ( insbesondere die deutliche Lärmbelästigung im Betrieb ) potentielle Käufer manchmal vor, häufig jedoch nach dem Kauf solcher Anlagen schnell desillusioniert hat.
Der Prinzip-Fehler der GROWIANs mit horizontaler Propellerachse ist beim "Downsizing" der gleiche geblieben ( LINK: WISSENSWERTES ).

Grundsätzlich anders ist die Lage bei Kleinwindanlagen mit vertikaler Achse für das rotierende Element ( deutsch VKWA, englisch VAWT ). Solche Anlagen gab es in ihrer Urform schon im Altertum (Irak, Persien, Afghanistan). Sie zeichnen sich durch äußerste Robustheit, durch über Jahrzehnte störungsfreien ( wartungsfreien ) Betrieb und sehr geringe Geräuschbelastung der Umwelt aus.

TYPEN KLEINWINDANLAGEN HISTORISCH

Häufig wird als Ur-Typ die nach ihrem Erfinder als Savonius-Rotor (mehr bei Wikipedia : https://de.wikipedia.org/wiki/Sigurd_Savonius) bezeichnete Bauform genannt. Diese Bauform ist in praktisch jedem Windmeßgerät realisiert, funktionert einwandfrei, hat aber nur einen geringen Leistungswert (weniger als die Hälfte von horizontalen Propelleranlagen).
Als Alternative wird der Darrieus-Rotor (mehr bei Wikipedia : https://de.wikipedia.org/wiki/Darrieus-Rotor) eingesetzt, der zwar eine senkrechte Achse hat, somit windrichtungsunabhängig arbeitet, ansonsten aber als sogenannter Stromläufer die meisten Nachteile der Propeller-Anlagen hat, als da sind Lärm, relativ hoher Wartungsaufwand, spezielle Maßnahmen zur Sicherung bei Sturm.

DAS NEUE KONZEPT

Die wahre Alternative ist eine Bauform, die prinzipiell im Ansatz ähnlich ist wie ein Savonius-Rotor, aber die recht schwache Energieleistung dieser Bauform so nicht mehr aufweist. Diverse Versuche wurden hierzu schon veröffentlicht, die meisten verlieren bei den durchgeführten Modifikationen die Lautlosigkeit oder wirken optisch ungemein wuchtig, so daß auch hier die Akzeptanz in der Nachbarschaft selten gegeben ist.
Der Durchbruch kam vor einigen Jahren mit der Konstruktion einer Bauform, die bauformbedingt relativ die gleiche Leistung erreicht wie horzontale Propeller-Anlagen gleicher Leistungsklasse (0,4 - 4,8 KW), völlig geräuschlos arbeitet bei jeder Windgeschwindigkeit, weitestgehend durchsichtig ist, und aufgrund der verwendeten Materialien praktisch keinen ökologischen Fußabdruck aufweist. ( engl. ZEFP = zero ecological foot print ) erzeugen, im extremen Gegensatz zu sowohl den GROWIANs (Metall, Beton, Schmierstoffabfälle als auch regelmäßiger Vogelschlag) wie auch zu den in der jüngeren Vergangenheit gern verbauten billigen PV-Anlagen (Dünnschichtplatten aus den aktiven Komponenten Cadmium (Cd) und Tellur (Te), beide selbst in geringsten Konzentrationen akut toxisch und mittelfristig mutagen wie auch teratogen).
Die relativ geringe Einzelleistung von VKWAs ( s.o.) wird jedoch regelmäßig vor Ort, das heißt in unmittelbarer Nachbarschaft zum Energieverbraucher bereitgestellt; somit entfallen die bei GROWIANs üblichen Fernleitungsverluste ( bis zu 80% der eingespeisten Energie bei Wechselstromtrassen ).
So hätten beispielsweise 10 KLEWIANs ( ohne landschafts- und umweltstörende "Nebenwirkungen") die gleiche nutzbare Energiemenge wie ein 200KW GROWIAN mit massiver Landschaftsbildveränderung nebst ökologischen Folgeschäden für Flora und Fauna.
Wie sich aus obiger Betrachtung unmittelbar ergibt, ist bei maximaler Standardauslegung auf 4,8 KW-peak eine KLEWIAN grundsätzlich zur vorrangigen Eigenstromversorgung inklusive Aufladen eigener oder externer Speicher ( Beitrag zur E-Mobilität ) gedacht.
Allenfalls in Zeiten der Nichtnutzung im Verbrauch von Eigenstrom kann eine eventuelle Überstromeinspeisung in ein öffentliches Netz aktiviert werden.
Um die Eigenstromversorgung ( auch in windstillen wie windarmen Zeiten ) stabil zu gewährleisten, sollte die gesamte nutzbare Windenergie sinnvoll und ausreichend zwischengespeichert werden.
Im Gegensatz zu GROWIANs ist die Zwischenspeicherung der eingesammelten Energie bei KLEWIANs technisch einfach und kostengünstig möglich.

WIRTSCHAFTLICHKEIT

Das nachfolgende Beispiel ist ein theoretisches Beispiel, das in der Praxis nicht überall vollständig erreicht wird.
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Berechnungsbeispiel bei Annahme einer Windgeschwindigkeit von 10m/sek. vor Ort ( sogenannte Mittelwindlage ) und einer über die Zeit linearen Strompreissteigerung seitens des Versorgers :

VKWA VAWT mit installierter d.h. max. abgebbarer Leistung:               2,0 KW
mittlerer Leistungswert der VKWA VAWT bei ca. 10m/sec (35km/h):          1,2 KW
mittlere Windstundenzahl im Jahr :                                      1.200 - 1.700 Stunden ( im Inland nicht an der Küste!)
( Wind zwischen 5m/sec und 10 m/sec )
in Bayern wird mit 1.950 sogenannten Voll-Laststunden gemäß Bayerischem Energieatlas gerechnet (Link).

max. mittlere Jahres-"Energieausbeute":                                 1.450 - 2.050 KWh
( Kilowattstunden )

min. notwendige Zwischenspeichergröße:                                  3.000 Ah bei 12 Volt-Technik
( 2,1 * Energie-Entnahme pro Jahr )

( angenommene Strompreissteigerung pro Jahr 10%, Zins vernachlässigbar )
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Einsparung durch nicht gekauften Strom im ersten Jahr:                    500 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im zweiten Jahr:                   550 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im dritten Jahr:                   605 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im vierten Jahr:                   665 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im fünften Jahr:                   732 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im sechsten Jahr:                  805 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im siebten Jahr:                   886 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im achten Jahr:                    974 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im neunten Jahr:                 1.072 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im zehnten Jahr:                 1.179 €
--> Einsparung in 10 Jahren ab Anschaffung (Zwischensumme):             7.968 €   (->Breakeven = Gewinn kompensiert Aufwand für SuSi-8M )
Einsparung durch nicht gekauften Strom im elften Jahr:                  1.297 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im zwölften Jahr:                1.427 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im dreizehnten Jahr:             1.569 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im vierzehnten Jahr:             1.726 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im fünfzehnten Jahr:             1.899 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im sechzehnten Jahr:             2.089 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im siebzehnten Jahr:             2.297 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im achzehnten Jahr:              2.527 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im neunzehnten Jahr:             2.780 €
Einsparung durch nicht gekauften Strom im zwanzigsten Jahr:             3.058 €
--> Einsparung in den Jahren 11 - 20 (Zwischensumme):                  20.669 €   (-> Freuen !  Roh-Gewinn nach Abzug aller Kosten )
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--> Gesamtnutzen über 20 Jahre Gesamtlaufzeit:                         28.637 €
Ausgaben für Beschaffung VKWA + Akkuspeicher   ca:                   - 12.000 €   ( Kosten für VKWA SuSi 8M + Akkuspeicher (ca.20KWh)( s.o.))
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Gesamtnutzwert (linear) ohne jeden Zins/Zinseszins:                  + 16.637 €
                                                                                                                                          +            Schonung der Umwelt ( kein Vogelschlag )
                                                                                                                                          +            Schonung der Gesundheit ( keine Infraschall-Schäden )
                                                                                                                                          +            Schonung des Klimas ( keine Lufterwärmung durch Trassenverluste )
                                                                    
Noch wesentlich günstiger würde die Gesamtrechnung ausschauen, wenn beispielsweise auf schon vorhandene ( PV-Anlage ) Stromspeicher zurückgegriffen werden kann ( sogenannte "bi-valente" Anlage ) oder kein externer Montageaufwand anfällt (  D I Y  = Do It Yourself ).
Umgekehrt ist auch als Erweiterung zu einer bestehenden PV-Anlage eine VKWA-Anlage eine sehr nutzbringende Ergänzung, da der Wind üblicherweise genau dann weht, wenn die PV-Anlage wenig oder nichts liefert ( nachts, Schmuddelwetter, bedeckter Himmel, im Winter ).
Optimal sinnvoll sind "tri-valente" Konzepte, bei denen die VKWA den Strom liefert für eine geeignete Wärmepumpe (fl-fl) und das Ganze mit einer Wärme-Solar-Anlage, sowie einer PV-Anlage auf einen gemeinsamen Speicher gekoppelt wird, oder "multivalente" Anlagen, bei denen selbst der Abluftstrom von BHKWs noch als Antrieb für VKWAs genutzt wird.

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EURO-WINDPOWER - Verbraucherschutz

( Hinweise zum Schutz von Kaufinteressenten vor kostenträchtigen Fehlentscheidungen )

Vorbemerkung: "...von nichts kommt nichts  ... wo nichts hineingeht, kommt auch nichts heraus ..."

Wind als natürliche Energiequelle ist stark wechselnd ( volatil ) und wird in seiner Intensität regelmäßig, speziell in der kalten Jahreszeit, deutlich überschätzt.
Realistische Aussagen über erwartbare Windleistungen ( Energieergebnisse ) in Bodennähe Höhe <= 10m  sind ohne geeignete, mehrfache ( Integral-)Messungen vor Ort generell nicht machbar.
( Abschätzung ganz grob: dort wo Windsurfen oder Kite-Surfen gut möglich ist, ist auch eine SuSi-Kleinwindenergieanlage sinnvoll nutzbar.)
              
Angaben über installierte technische Leistungen ( Generatorkapazitäten ) von Kleinwindanlagen jeder Art geben allenfalls Auskunft über die technische maximale Auslegung der jeweiligen Anlage, nicht jedoch über den von dieser Anlage zu erwartenden Stromertrag.
Dieser ist regelmäßig deutlich geringer als der, der sich durch die simple Multiplikation der angegebenen maximalen Leistung mit der erwarteten Windstiundenzahl ergeben würde.

In obigem Berechnungsbeispiel ist eine Windsituation von 10m/Sek. an zumindest 1200 Stunden im Jahr vorausgesetzt ( sogenanntes "Mittelwindgebiet").

Betrachtete man die entsprechende Situation bei einer Windgeschwindigkeit von z.B. nur 5m/Sek so würde sicht aufgrund der Tatsache, daß die Windleistung mit der dritten Potenz der Windgeschwindgkeit steigt oder fällt nur noch ein 8-tel ( 1/23 ) des im obigen Beispiel errechneten Ertrages ergeben können.
Selbst wenn man zusätzlich annehmen würde, daß ein derart schwacher Wind von 5m/Sek. dafür umso häufiger auftritt, z.B. an 2000 oder mehr Stunden im Jahr, so würde dennoch gegenüber dem Vergleichsbeispiel  (s.o.) nur ca. ein 4-tel des Ertrages entstehen, d.h. keine Kostendeckung mehr innerhalb der zu erwartenden Nutzungszeit möglich sein.
              
Entscheidungsgründe für einen Kauf einer SuSi-Kleinwindenergieanlage müssen demzufolge eine ganze Reihe anderer / erweiterter Erwartungen / Kriterien eines Kaufinteressenten berücksichtigen ( s.u.).
              

ENTSCHEIDUNGS-AMPEL

R O T:

Erwartung: Kleinwindenergieanlagen als Investitionsobjekt mit guter Rendite
---------> falsch ( außer in Starkwindgebieten, dann ---> gelb )  
               Diese Erwartung ist ansonsten das allgemeine "dead-end" Kriterium für die Anschaffung von Kleinwindenergieanlagen, unabhängig von deren jeweiliger Bauform.

               ( Definitely  n o t  a "money making machine" with the exception of using it in heavy wind areas
.)
- - - - - > Spekulieren Sie stattdessen sinnvoller an der Börse oder verleihen Sie Ihr überschüssiges Geld privat zu möglichst hohen Zinsen!


GE L B:

Erwartung: Kleinwindenergieanlage soll zumindest ihre Anschaffungskosten "einspielen".
---------> fraglich ( Windmessung, Beratung  v o r  jeder Investition ), nur zu erwarten in Gebieten mit zumindest regelmäßigen Windgeschwindigkeiten >= 8 m/Sek = 29 km/h
- - - - - > Hören Sie bei einer Beratung genau zu, fragen Sie ggf. auch mehrfach nach. Prüfen Sie Standortalternativen auf dem fraglichen Grundstück. Überdenken Sie Ihre Erwartung(en).
Denken Sie über unterschiedliche Größen der Windeinfangeinheit nach:
SuSi-Kleinwindenergieanlagen sind modular und anpaßbar! Selbst nachträgliche Änderungen sind ohne großen Aufwand aufgrund des modularen Gesamtkonzeptes jederzeit möglich.
( Generatoraustausch zur Leistungsanpassung auf Kundenwunsch bis zu 3 mal - für den Kunden kostenfrei - ).

           
G R Ü N:

Erwartung: SuSi-Kleinwindenergieanlage soll als ökologisch einwandfreier Zusatz-Energieerzeuger dienen, um z.B. Installationen mit PV-Anlagen nachts oder in sonstiger lichtarmer Zeit ( Winter, Schmuddelwetter ) zu ergänzen.
---------> richtig ( SuSi-Kleinwindanlagen sind eine ideale Ergänzung zu existierenden PV-Anlagen wie auch zu thermischen Solaranlagen in jeder Kombination.)

Erwartung: SuSi-Kleinwindanlage(n) sollen in abgelegenen Gebieten ( Gebirge, Wüste, Insel ) als (teil)autarke Stromversogung dienen, beispielsweise als Energielieferant für thermischen  Frostschutz in Berghäusern, zur Strtomversorgung für Forsthäuser / Wochenend- / Ferienhäuser, auf Inseln, am Strand, als Energielieferant für beispielsweise das Nachladen von Golf-Caddys, auf landwirtschaftlichen Flächen oder Gebäuden ohne, oder als Ersatz für eine nicht vorhandene oder nicht ausreichende anderweitige Stromversorgung.
---------> richtig ( SuSi-Kleinwindenergieanlage(n) eignen sich bei geeigneter Speicher-Auslegung ( ausreichende Batteriepufferung ) für jeden der vorgenannten Zwecke.)

Erwartung: SuSi-Kleinwindenergieanlage soll als ansprechender, lautloser, bewegter Werbeträger ggf. mit Eigenbeleuchtung dienen.
---------> richtig ( SuSi-Kleinwindenergieanlagen sind optisch ansprechend, stören die Nachbarschaft nicht und sind bei allen Windstärken nicht zu hören ( im Gegensatz zu Anlagen mit horizontaler Achse - Propelleranlagen - oder zu sogenannten H-Rotoren ))           

Erwartung: SuSi-Kleinwindenergieanlage soll mechanische Überschuß-Energie sinnvoll ergänzend in Strom umwandeln, beispielsweise bei BHKWs.
---------> richtig ( SuSi-Kleinwindenergieanlagen eignen sich besonders gut zur nachgeschalteten Abluftstrombehandlung.)

Erwartung: SuSi-Kleinwindenergieanlage - mit geeigneter Batteriepufferung - soll als Stromausfallsicherung bzw. Notstrom-Lieferant dienen, bei Fällen von Stromausfall, hervorgerufen durch ( temporären ) Ausfall anderer Stromversorger oder als Folge von Unruhen ( Prepper denkt darüber nach ! D I Y !)
---------> richtig: ( Notstrom-Einsatz ( stationär wie mobil ) ist ein primäres Einsatzgebiet für alle SuSi-Kleinwindenergieanlagen.)

Schluss: Eine KLEWIAN ( VKWA SuSi ) ist in jedem der grünen ( gelben ) vorstehenden Fälle ein Gewinn, für einen selbst, wie auch für den Schutz der Umwelt.

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