Josef-Durler-Schule Rastatt
Klein-Windenergieanlage der Josef-Durler-Schule
Seit Jahren ist die Josef-Durler-Schule vorbildlich in der Anwendung erneuerbarer Energien.
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Foto: Die Windenergieanlage und ihre Ersteller
Seit dem 1. März 2011 setzt die Schule nicht nur auf die Sonne, sondern auch auf den Wind: Auf dem Dach des Hauptgebäudes dreht sich seither der Rotor einer dreiflügeligen Windturbine, die in das Stromnetz der Schule einspeist. Die weithin sichtbare Klein-Windenergieanlage mit einer Nennleistung von 1000 Watt entstand ebenfalls bei Projektarbeiten, deren Anfang auf das Schuljahr 2008/2009 zurückgeht. Im Fach Sondergebiete der Technik der TG-Eingangsklassen beschäftigten sich Schüler mit der Anlagentechnik, den rechtlichen Voraussetzungen, der Wirtschaftlichkeit und der baulichen Realisierung.
Umgesetzt wurde das Projekt schließlich in Kooperation von Elektronikern und Metallbauern in der dualen Berufsausbildung. Während die Elektroniker die erforderlichen elektrischen Komponenten konzipierten und deren Verdrahtung durchführten, planten und fertigten die Metallbauer den Mast und dessen Befestigung. Die Anlagenkosten in Höhe von rund 5000 Euro wurden mit Prämien des Fifty-Fifty-Projektes der Schule beglichen.
Prinzipschaltbild
Das dreiflügelige Windrad ist fest mit der Welle eines permanent erregten Drehstrom-Synchrongenerators verbunden. Entsprechend der auftretenden Windkraft dreht sich das Windrad unterschiedlich schnell, so dass der Generator eine Dreiphasenwechselspannung mit variabler Höhe und variabler Frequenz erzeugt. Um mit dieser variablen Spannung elektrische Energie in das Wechselstromnetz der Schule einspeisen zu können, ist ein Frequenzumrichter zwischen Generator und Netz geschaltet, der die variable Generatorspannung in 230 Volt netzkonforme Wechselspannung umformt. Die Ausrichtung in den Wind geschieht konstruktiv durch die so genannte Windfahne.
Ab einer Windgeschwindigkeit von 14 m/s neigt sich die Turbine bis zu 60 Grad nach oben, in die so genannte Helikopterstellung und beschleunigt dadurch nicht mehr. Sinkt die Windgeschwindigkeit wieder, so sorgt ein Federmechanismus für das Zurückkippen in die Normalstellung.
Für Wartungsarbeiten kann die Turbine mittels eines Stopp-Schalters angehalten werden. Dabei werden die Generatorklemmen kurzgeschlossen. Der Generator wirkt dann wie eine Wirbelstrombremse und hält den Rotor magnetisch fest. Über einen Windwächter wird ab einer Windgeschwindigkeit von 18 m/s ebenfalls dieser Stoppmechanismus ausgelöst, so dass die Turbine gegen Sturm gesichert ist. Mit einem elektronischen Zähler werden elektrische Energie sowie Leistung erfasst und gespeichert. Ein IP-Gateway dient zum Übertragen der Zählerdaten auf einen Laptop, wo sie mittels Software ausgewertet werden können.
| Technische Daten | |
|---|---|
| Rotor | 3 Glasfaserblätter, kohlenfaserverstärkt, Ø 2,09 m |
| Generator | Permanentmagnet erregter Synchrongenerator, 8-polig |
| Magnetwerkstoff | Neodyn |
| Spannung | Drehstrom 48 V, in Höhe und Frequenz variabel |
| Leistung | 1000 W bei 13 m/s |
| Start-Windgeschwindigkeit | 3 m/s |
| Nenn-Windgeschwindigkeit | 13 m/s, Wegkippen in Helikopterstellung bei 14 m/s |
| Gewicht | 17 kg |
Pädagogischer Aspekt
Das Thema Erneuerbare Energien ist schon viele Jahre Bestandteil der schulischen Lehrpläne. Es ist daher von Vorteil, eine eigene Anlage als Anschauungsobjekt als auch zum Sammeln von Erfahrungen im Hause zu haben.
Aufgrund der guten Zugängigkeit über das Treppenhaus kann die Anlage gefahrlos besichtigt werden. Da die Messdaten von einem Datenspeichergerät erfasst werden, können diese jederzeit ausgelesen und interpretiert werden. Dies ist besonders im Zusammenhang mit der gleichzeitigen Erfassung der Windgeschwindigkeit über eine Daten speichernde Wetterstation interessant.
Kosten und Finanzierung
Die entstandenen Kosten in Höhe von rund 5000 € wurden mit Mitteln aus dem Fifty-Fifty-Projekt getragen. Die gesetzliche Einspeisevergütung nach dem EEG ist mit 9,2 C zu gering. Die Anlage reduziert mit ihrer eingespeisten Energie den Strombezug der Schule, was einem Ertrag von rund 20 C/kWh entspricht.
Aufgrund der eher ungünstigen Windverhältnisse auf dem Schuldach (Schwachwindgebiet, Verwirbelungen durch das Gebäude) wird mit eher bescheidenen Einspeisewerten gerechnet.
Beteiligte
Schulklassen:
TG-E Schuljahr 08/09
E3EB Schuljahr 09/10
E2EG Schuljahr 10/11
M2MK Schuljahr 10/11
Lehrer:
TOL Marc Schnepf (Metalltechnik),
OStR August Wieland (Elektrotechnik)