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OpenSCAD

Das Programm OpenSCAD ist ein 3D CAD Programm, mit dem es möglich ist, STL Dateien zu erzeugen, die von Rapid Prototyping Maschinen gelesen werden können. Das sehr übersichtlich geschriebene Handbuch für OpenSCAD befindet sich bei Wikibooks. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Programmiersprache, um einen Körper zu erstellen:

Die Befehle

// Kommentar
a = 1;
b = 1;
c = 1;
x = 10;
y = 0;
z = 0;
translate ([x,y,z])
cube([a,b,c], center=true);

zeichen einen Quader mit den Abmessungen 1 x 1 x 1 mm, der um 10 mm in x-Richtung verschoben ist. Mit der Taste F5 wird der Quader automatisch gezeichnet und kann mit der Maus gedreht und von allen Seiten betrachtet werden. Dieses Programm läßt sich mit der Ausgabe des mathematischen Programms Scicoslab ideal kombinieren, so dass mit diesen beiden Programmen die Ergebnisse aus mathematischen Simulationen direkt in 3D CAD und dann sofort in eine maschinenlesbare Datei umgewandelt werden können. Scicoslab schreibt die mathematischen Ergebnisse als Variablen in eine Textdatei, die dann direkt in OpenSCAD geladen und ausgeführt werden kann. Die Befehle, die in Scicoslab hierfür notwendig sind lauten:

// Schreiben der Parameter in eine Datei
fd = mopen(Pfad +  ‚Dateiname.scad‘,’w‘);
mfprintf(fd, ‚%s \n‘,’a = ‚+string(a)+‘;‘);
mfprintf(fd, ‚%s \n‘,’b = ‚+string(b)+‘;‘);
mfprintf(fd, ‚%s \n‘,’c = ‚+string(c)+‘;‘);
mclose((Pfad +  ‚Dateiname.scad“);

Zu Scicoslab habe ich in diesem Blog bereits etwas geschrieben. Die Programmiersprache von OpenSCAD und Scicoslab sind sich sehr ähnlich, was das Programmieren mit beiden Programmen vereinfacht.

 

Windrad in Pillnitz

Im Rahmen des Projekts „Sustainable Campus“ an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Dresden wurde ein Savonius-Rotor konstruiert und vom Modell über Versuche im Windkanal bis zum fertigen Windrad realisiert. Im Zuge des Projekts wurde im Windkanal auch ein Modell eines Canstein-Rotor vermessen. Das Konzept des Canstein-Rotors wurde von dem Erfinder Carl von Canstein entwickelt.

 

100_5320-klein

Windkanal

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Modell des Canstein-Rotors

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Gebläse

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Positions- und Drehmomentmessung

Canstein-Rotor-Kennlinie-5mm

Leistungsbeiwert cp und Momentenbeiwert cm des Canstein-Rotors bei einer Blattneigung von 6°

Savonius-Rotor-Kennlinie

Leistungsbeiwert cp und Momentenbeiwert cM des Savonius-Rotors

Canstein-Skizze

Profilform des Canstein-Rotor Modells

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Modell des Savonius-Rotors

 

IMG_2376-klein-Windrad-ges

Realisierter Savonius-Rotor

 

Ein besonderer Dank gilt auch der Firma BOREAS Energie GmbH für die freundliche Unterstützung.

 

Betrachtungen zum Klimawandel

Im Bereich des Klimawandels hat sich mittlerweile so etwas wie eine Religion herausgebildet, die sich auf die Naturwissenschaft beruft. Aus diesem Grund möchte ich den Klimawandel naturwissenschaftlich betrachten, ohne die Absicht, den Klimawandel zu erklären. Erklärungen fallen in den Bereich des Glaubens und der Glaube ist die Angelegenheit jedes einzelnen Menschen für sich.

Verdunstung der Landflächen
Angenommen, in Sachsen fallen durchschnittlich 600 mm/a  Niederschlag auf den Erdboden. 1)
Des weiteren  wird angenommen, dass die Globalstrahlung in Sachsen durchschnittlich 1100 W/(m² a) beträgt. 2)
Angenommen, die Menge des verdunsteten Wassers schwankt zwischen 380 l/(m² a) bei Grasflächen, 480 l/(m² a) bei Buchen und Eichenwäldern und 580 l/(m² a) bei Kiefernwäldern . 3)
Die Verdunstung von Wasser benötigt Energie. Die Verdampfungsenthalpie von Wasser beträgt 2459 kJ/kg beziehungsweise 0,683 kWh/kg bei einer Temperatur von 17,5°C.  Das bedeutet eine Verdampfungsenthalpie auf die Fläche bezogen von 259 kWh/(m² a) bei Grasflächen, 327 kWh/(m² a) bei Buchen und Eichenwäldern und 395 kWh/(m² a) bei Kiefernwäldern.
Bezogen auf die auftreffende Globalstrahlung bedeutet dies, dass zur Verdunstung folgende Anteile der eintreffenden Globalstrahlung notwendig sind: 23,6% bei Grasflächen, 29,7% bei Buchen und Eichenwäldern und 35,9% bei Kiefernwäldern.
Über die Niederschlagsmenge, die als Regen oder Nebel nieder geht und den Erdboden nicht erreicht, kann hier keine Aussage getroffen werden.

Infrarotstrahlung der Wolken
CO2 Absorbiert die Infrarotstrahlung, die vom Boden ausgehend gegen den Himmel strahlt. Die Strahlung kann somit nicht vollständig in den Weltraum entweichen und wird in der Atmosphäre absorbiert. Die Erde wird so vor einem zu starken Wärmeverlust geschützt. Wenn feuchte Luft vom Boden aus nach oben steigt und der Luftdruck sinkt, sinkt auch die Temperatur der Luft und der Wasserdampf kondensiert zu Wolken. Die Wolken, die sich in großer Höhe über der dichten Luft am Boden befinden, haben über sich lediglich eine Luftschicht mit sehr dünner Luft und somit wenig CO2 und können mehr Infrarotstrahlug in den Weltraum abgeben. Dies ist sehr schön auf Infrarotaufnahmen der Wettersatelliten zu sehen. Die Wolken strahlen im Infraroten Bereich und sind auf der Aufnahme weiß. Trockene Gebiete, wie z.B. die Sahara, sind vor allem tagsüber schwarz, senden also weniger Infrarotstrahlung in den Weltraum.

Transport von CO2 Richtung Boden
Die Wassertropfen in den Wolken bilden zusammen mit dem CO2 der Luft Kohlensäure. Die Kohlensäure wird über den Regen in Richtung Boden transportiert. Aus diesem Grund ist zu erwarten, dass der CO2 Gehalt der Luft mit der Höhe über dem Boden abnimmt.

Fazit
Es gibt einige Dinge, die man jetzt schon sagen kann, ohne die Welt zu erklären:

  1. Die Sache mit dem Klimawandel ist auf jeden Fall ein Riesen Geschäft, bei dem eine Menge Geld verdient wird.
  2. Unsere Böden und die Vegetation beeinflussen den Wasserhaushalt und somit das Klima wesentlich. Wir sollten sorgsam mit ihnen umgehen.
  3. Wenn Flugzeuge große Mengen CO2 oberhalb der Wolken in großer Höhe verteilen, wird die thermische Regulation des Klimas durch die Infrarotstrahlung der Wolken verringert. In welchem Maße sich das auswirkt, wäre ein Gegenstand von zukünftigen Forschungen.

Hier sei noch auf einen Artikel im Online-Magazin von „Spektrum der Wissenschaft“ verwiesen, in dem die Auswirkungen der Verdunstung von Wasser durch die Regenwälder betrachtet wird.

 

 

 

 

 

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4) Cerbe, G; Wilhlems, G: Technische Thermodynamik. Hanser Verlag. München, 2008

Honorar für Ingenieure

Hintergrund
Vor einigen Tagen hatte ich die Frage bezüglich der Höhe des Honorars von einem jungen Ingenieur, der gerade dabei ist, ein Ingenieurbüro zu gründen. Viele Ingenieure wissen nicht, dass das Honorar für Ingenieure gesetzlich geregelt ist, um Dumpingpreise zu verhindern. Die sächsische Ingenieurkammer hat hierzu einen schönen Artikel in ihrer in der Septemberausgabe 2010 der Zeitschrift „Sachsen. Land der Ingenieure“ veröffentlicht. Aus einer Statistik, die dort veröffentlicht ist geht hervor, dass sich das durchschnittliche Honorar für Ingenieurbüros bei ca 60€/h bewegt. Dabei fällt auf, dass die Gruppe der Einzelunternehmer mit 37€/h besonders niedrig bezahlt wird. Ich persönlich vermute, dass die Gruppe der Einzelunternehmer wenig Projekte parallel bearbeiten kann und deshalb nur schwer schlecht bezahlte Aufträge abschlagen kann.

Interessant ist auch noch ein Faltblatt der Architektenkammer Berlin aus dem Jahr 2012

Bezahlung nach jeder Projektphase
Ein Auftrag oder ein Projekt untergliedert sich nach HOAI in folgende Projektphasen:

  1. Grundlagenermittlung
  2. Vorplanung, Planungsvorbereitung
  3. Entwurfsplanung, System- und Integrationsplanung
  4. Genehmigungsplanung
  5. Ausführungsplanung
  6. Vorbereitung der Vergabe
  7. Mitwirkung bei der Vergabe
  8. Objektüberwachung und Bauüberwachung
  9. Objektbetreuung, Dokumentation

Alle diese Projektphasen müssen gleich nach Abschluss der einzelnen Projektphasen vom Auftraggeber bezahlt werden. Ich rate jedem Ingenieur davon ab, sich erst nach Ende des gesamten Projekts, sprich Phase 9 bezahlen zu lassen. Das führt dazu, dass es während der Auftragsausführung selbst am Essen im Kühlschrank mangelt.

Eine kurze Schätzung
Meiner Erfahrung nach arbeitet ein freiberuflicher Ingenieur ca 20 .. 30 h/Woche direkt an Kundenaufträgen. Der Rest der Zeit ist notwendig für den Unterhalt des eigenen Ingenieurbüros, inklusive Organisation, Buchhaltung, Erholungstage, Weiterbildung, Netzwerkpflege und der Pflege der eigenen Ressourcen.

Angenommen, ein Ingenieur benötigt Einnahmen in Höhe von 2500 €/Monat für den Unterhalt seines Ingenieurbüros. Angenommen, er arbeitet 40 h/Woche, davon ca 20 .. 30 h/Woche konkret für Kundenaufträge. Der Ingenieur aus dem Beispiel müsste ein Stundenhonorar von 20,83 .. 31,25 €/h verlangen, damit er gerade so überleben kann. Dabei darf kein unvorhergesehenes Ereignis wie eine längere Krankheit oder irgendein Fehler vorkommen. Ein Ingenieur, der dieses scheinbare Mindesthonorar verlangt, lebt auf Kosten seiner Zukunft, ohne dass er es zum jetzigen Zeitpunkt merkt. Erst wenn ein Ingenieur ein höheres Honorar verlangt, kann er Rücklagen für außergewöhnliche Belastungen und für das Rentenalter bilden. Ich kenne Ingenieure, die im Rentenalter noch arbeiten müssen, oder die sich nicht einmal eine ordentliche zahnärztliche Behandlung leisten können, weil sie ihr ganzes Berufsleben lang keine Rücklagen zur Seite legen konnten. Diese Ingenieure dienen mir immer als warnendes Beispiel.

Meiner Erfahrung nach benötigt ein Ingenieur für den Unterhalt seines Ingenieurbüros mindestens 3200 € /Monat (Stand 21.04.2013). Das Bedeutet bei einer Wochenarbeitszeit von 20 .. 30 h/Woche ein Mindesthonorar von 26,60 .. 40,00 €/h. Mit diesem Honorar kann ein Ingenieur dann von der Hand in den Mund leben, wenn er für seine Arbeit lebt und nicht irgendwelche „Freizeitaktivitäten“ vor hat wie, z.B. irgendwann einmal eine Familie mit Frau und Kind zu gründen. Auch reicht dieses Honorar nicht, um eine längere Auftragsflaute überstehen zu können. Auch muss dieser Ingenieur sich in der Steuererklärung so arm rechnen, dass er kaum Einkommensteuer bezahlt.

Wird eine Einkommensteuer von ca 20 % angenommen, so ist ein monatliches Honorar von ca. 3840 €/Monat notwendig. Das Bedeutet bei einer Wochenarbeitszeit von 20 .. 30 h/Woche ein Honorar von 32 .. 48 €/h.

Meiner Erfahrung nach ist ein Honorar von ca. 55 €/h ein Honorar, von dem man bescheiden und dennoch gut leben kann. (Stand 21.04.2013)  Zu beachten ist hierbei, dass bei einer jährlichen Inflation  von 3% das Honorar jedes Jahr mit dem Faktor 1,03 multipliziert werden muss. Das Honorar muss von Jahr zu Jahr steigen:
55.00 €/h; 56,65 €/h; 58,35 €/h; 60,10 €/h; 61,92 €/h; 63,76 €/h; 65,67 €/h; 67,64 €/h; 69,67 €/h; 71,76 €/h.

Kosten für den Betrieb eines Ingenieurbüros

  • Wohnung
  • Strom
  • Wasser
  • Essen
  • Kleidung
  • Alltagsgegenstände wie Möbel, Haushaltsgeräte etc.
  • Berufshaftpflichtversicherung
  • Berufsunfähigkeitsversicherung
  • Krankenversicherung, Krankenzusatzversicherung
  • Rentenversicherung
  • Hausratversicherung
  • Telefonkosten Mobiltelefon
  • Internetanschluss
  • Webseite
  • Kosten für Messen und Tagungen
  • Abschreibung für Computer, Messgeräte, Werkzeuge, Arbeitsmaterialien
  • Fahrkosten für die Erledigung von Aufträgen
  • Fahrtkosten für die Netzwerkpflege
  • Fahrzeugkosten
  • Reisekosten
  • Fachliteratur
  • Kammerbeiträge
  • Vereinsbeiträge
  • Spenden
  • Buchhaltung
  • Steuerberater
  • Bürodienstleistungen
  • Vorfinanzierung neuer Projekte
  • Ausbügeln von Fehlern
  • Fehlinvestitionen
  • Krankentage, Urlaubstage
  • Rücklagen für unvorhersehbare Ereignisse
  • Rundfunkzwangsbeitrag (GEZ) soweit nicht durch Boykott abwendbar


Dumpingpreise boykottieren

Ingenieure müssen Aufträge boykottieren, die mit einem nicht ausreichenden Honorar bezahlt werden. Ich kannte Ingenieure, die ihr Honorar aus Angst bis ins bodenlose herunter drücken ließen, nur weil ein Geldgeber mit seiner Krawatte und seinem Anzug damit gedroht hat, dass es nun mal keine anderen Aufträge gibt. Diesen Ingenieuren möchte ich gerne eine eine andere Bedrohung nennen, damit sie, wenn nicht durch Mut, wenigstens durch Angst ein angemessenes Honorar verlangen.  Wenn die Schulden bei der Bank steigen, wird die Bank auf jeden Fall bedrohlicher als irgendein Auftraggeber. Das merkt man dann, wenn man etwas zu Essen kaufen möchte und das Konto gesperrt ist. Hunger zu leiden, ist eine sehr interessante Erfahrung. Wenn man sich aus Geldmangel keinen Arztbesuch leisten kann, kann ein Kranker Körper auch sehr bedrohlich wirken. Ein Zahn, der dringend eine Wurzelfüllung braucht, aber nur mit Zement provisorisch geflickt ist und stinkt, wenn er fault, ist auch eine sehr interessante Erfahrung.

Wenn die HOAI von politischer Seite her ausgehöhlt wird, wie zum Beispiel durch die Abschaffung des Zeithonorars, muss der Boykott von unterbezahlten Aufträgen durch die Ingenieure als tragfähige Säule für angemessene Honorare wachsen. Man kann nicht verlangen, das jeder Ingenieur mutig ist, aber die Angst vor schleichender Armut sollte als Triebfeder genügen.

 

Projekt „Ein Tag in Deutschland“

Die Fotografin Linda Dreisen begleitete für das Projekt des Fotographenverbandes FREELENS „Ein Tag in Deutschland“ das Addlogic-labs Team bei der Forschungsarbeit an der Hydrothermalen Carbonisierung. Dabei sind Bilder entstanden, die einen Eindruck vermitteln, wie Forschungsarbeit in der Praxis aussehen kann.

Ein Tag Forschungsarbeit

Messungen mit dem Geigerzähler Bausatz

 

Geigerzähler-Bausatz (mightyohm.com)

Auf dem Chaos Communication Congress in Berlin hatte ich in einem Workshop einen Geigerzähler-Bausatz zusammengebaut und mit diesem Geigerzähler dann Messungen durchgeführt. Dabei habe ich den Geigerzähler an unterschiedlichen Orten auf den Boden gelegt und dann für einen bestimmten Zeitraum die Impulse des Geigerzählers gezählt. Die Messergebnisse der im Kongresscenter in Berlin durchgeführten Messungen und die Messergebnisse der Messungen aus Heidenau bei Dresden (Germany) befinden sich in folgender Libre Office Datei:

Geigerzaehler-Messungen-CCC-111229.ods

Diagramm der Messwerte aus dem Congress-Center in Berlin

Berlin Congress-Center 28.12.11

 

Diagramm der Messwerte in Heidenau bei Dresden

Heidenau near Dresden (Germany) 31.12.11

 

Messungen in Altenberg (Germany)

Geigerzaehler-Messungen-Altenberg-120122.ods

Altenberg, Sachsen, Germany, Skipiste, oberes Ende Kinderlift, Unterstellhäuschen 22.01.12

 

Messungen in Kirchberg (Sachsen), Dresden und Bad Schlema

Geigerzaehler-Messungen-Url-120122-120129.ods

Messung in Kirchberg (Sachsen) vom 27.01.12 bis 29.01.12

Messung in Kirchberg (Sachsen) vom 27.01.12 bis 29.01.12

 

Messungen in Dresden und Bad Schlema von 22.01.12 bis 25.01.12

 

Die Technischen Daten des Geigerzähler-Bausatzes kann man unter mightyohm.com finden. Bei dem Geiger-Müller Zählrohr handelt es sich um ein SBM-20. Die technischen Daten sind unter sovtube.com oder unter gstube.com erhältlich.

Die Messungen selbst sagen nur etwas über die Anzahl der gemessenen Impulse aus, jedoch nichts über die Art der Strahlung und über die Energie der Teilchen sowie über die Art und den Aggregatzustand von vorhandenen radioaktiven Elementen. Der Geiger-Müller-Sensor registriert Beta- und Gammastrahlung, jedoch keine Alphastrahlung. Um genauere Aussagen über die gemessene Strahlungsleistung zu machen, müsste der Geigerzähler zuerst mit einer Referenz-Strahlenquelle kalibriert werden.

Über die Wissenschaft

Das Thema Naturwissenschaft ist sehr vielfältig, weshalb ich nur einige wenige Aspekte in stichpunktartiger Form darlegen möchte. Diese Stichpunkte möchte ich in Form von Fragen erläutern.

Was ist Naturwissenschaft?
Ich habe mal einen schönen Spruch gehört, der die Frage nach der Naturwissenschaft auf den Punkt bringt: „Naturwissenschaft ist die Summe aller möglichen Experimente.“

Was ist ein Experiment?
Die Beantwortung dieser Frage führt zu der Aussage, wie ein wissenschaftliches Experiment aufgebaut sein muss und welche Anforderungen es erfüllen muss: „Ein Experiment ist eine genau definierte, präparierte Situation, bei der alle störenden Variablen ausgeschaltet oder kontrolliert werden und eine unabhängige Variable durch den Experimentator gezielt verändert wird. Ziel des Experiments ist die Beobachtung der Auswirkungen der Veränderung der unabhängigen Variable auf alle anderen abhängigen Variablen.“

Was ist das Wesen eines Experiments?
Unser Verständnis der Natur ist begrenzt. Gerade die Tatsache dieses begrenzten Verständnisses macht das Experiment für uns so wertvoll. „Im Experiment beobachtet man immer das gesamte Universum. Gerade die Experimente mit einem unerwarteten Ergebnis sind besonders wertvoll, weil sie die Grenzen des Wissens erweitern.“

Was bedeutet Messen?
„Jede Maßeinheit ist das Ergebnis eines genau definiertes Experiments. Messen ist nichts weiter als der Vergleich einer beobachteten Größe mit dem Ergebnis des Experiments, das die Maßeinheit definiert.“ Selbst wenn wir die Natur nicht verstehen, können wir sie durch das Messen beschreiben.

Was ist eine physikalische Größe?
„Eine physikalische Größe ist das Produkt aus einer Zahl und einer Maßeinheit.“

Was ist eine Theorie?
„Eine Theorie ist ein Modell, mit dem die Beobachtungen in einem Experiment erklärt werden können. Es kann hierbei nur die Aussage getroffen werden, dass eine Theorie in einem konkreten Experiment zutreffend oder nicht zutreffend war, mehr nicht.“ Theorien werden oft dazu genutzt, um Vorhersagen über den Ausgang von Experimenten zu machen. Im Grunde genommen handelt es sich hierbei nie um Vorhersagen sondern um Schätzungen. Die Schätzungen können zutreffend sein, wenn keine anderen Störgrößen auftreten, die durch die verwendete Theorie nicht beschrieben werden.

Experimentelle Praxis in vielen Unternehmen
Viele Unternehmen stürzen sich im Blindflug in Vorhaben, ohne jemals ihre Vorhaben auf eine wissenschaftlich experimentelle Basis gestellt zu haben. Wie oft habe ich den Satz schon gehört „Das was wir vorhaben, kann man sowieso nicht berechnen. Wir müssen das einfach ausprobieren.“ So werden in vielen Unternehmen Experimente sträflich vernachlässigt. Entweder werden Experimente einfach nicht durchgeführt oder wenn sie durchgeführt werden, werden vermeintlich aus Zeitmangel die Störfaktoren in Experimenten nicht gesucht, nicht erkannt, nicht ausgeschaltet und nicht kontrolliert. Die Versuchsapparaturen werden nicht dokumentiert. Die Messgeräte werden schlecht behandelt, nicht gewartet, nicht regelmäßig geeicht. Experimente werden oft einfach so nebenbei im stressigen Alltag halbherzig ausgeführt.

Vorteile einer wissenschaftlich experimentellen Basis im Alltag
Der Philosoph Epikur hat es schön formuliert: „Der überwindet die Unsicherheit gegenüber seiner Umwelt am besten, der sich so weit als möglich mit ihr vertraut macht und, wo dies unmöglich ist, dafür sorgt, dass sie ihm nicht fremd ist. Mit allem aber, bei dem ihm nicht einmal dies gelingt, lässt er sich gar nicht ein und stützt sich nur auf das, was ihm hilft, sicher zu werden.“

Das, was wir wirklich wissen, ist letztendlich das, was wir im Experiment beobachten können. Erst durch Wissen und Erkenntnis sind wir in der Lage, mit komplexen Sachverhalten zurechtzukommen, ohne zu viele Erfahrungen in Form von Rückschlägen teuer bezahlen zu müssen.

Flache Heatpipe

Eine Heatpipe ist ein Wärmeübertrager, der Wärme bei kleinen Temperaturdifferenzen mit hoher Leistungsdichte über weite Strecken transportieren kann. Heatpipes beruhen meist auf geschlossene zweiphasige Systeme. Die Verdampfungsenthalpie wird vom Ort der Verdampfung an den Ort der Kondensation übertragen.

Funktionsweise einer Heatpipe

 

Flache Heatpipe

Dicke der Heatpipe: 3 mm

 

Eiserkennungssystem für Windkraftanlagen

Das Eiserkennungssystem für Windkraftanlagen ist eine gemeinschaftliche Entwicklung des Ingenieurbüros für Wärme- und Stoffübertragung und der Heiko Meier Nachrichtentechnik GmbH mit freundlicher Unterstützung der Firma Gantner Instuments Test & Measurement GmbH. Es besteht aus zwei Modulen, einem Sensormodul und einem Steuermodul.


Das Sensormodul enthält Sensoren für Lufttemperatur, relative Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit, Niederschlag und einen Probekörper-Nebelsensor zur Ermittlung des Massenstroms des Eiswachstums. Das Steuermodul errechnet aus den Sensorwerten, ob Wetterbedingungen vorliegen, die zur Eisbildung an der Windkraftanlage führen können. Liegen Wetterbedingungen vor, die zur Eisbildung an der Windkraftanlage führen so schaltet das Eiserkennungssystem die Windkraftanlage ab. Das Eiserkennungssystem berechnet anhand der Daten des Probekörper-Nebelsensors sowie anhand der Daten des Niederschlagsmessgerätes die Wachstumsgeschwindigkeit der Eisschicht. Durch das Abschalten der Windkraftanlage wird die Wachstumsgeschwindigkeit der Eisschicht an den Rotorblättern stark verringert. Wenn keine Wetterbedingungen mehr vorliegen, die zur Eisbildung führen, berechnet das Eiserkennungssystem den Abbau der Eisschicht durch Schmelzen und Sublimation. Ist die Eisschicht an der Windkraftanlage abgebaut, so nimmt das Eiserkennungssystem die Windkraftanlage wieder in Betrieb.
Das Steuermodul dokumentiert die Wetterbedingungen sowie die ausgegebenen Meldungen. Die aufgezeichneten Daten liegen so zur späteren Auswertung vor. Die Daten können über ein Modem mit Telefonanschluss oder Wahlweise über eine Internetverbindung aus dem Steuermodul von der Leitzentrale aus gelesen werden.

Sensoren

Sensoren

Schaltkasten

Durch seine Sensoren ist das Eiserkennungssystem in der Lage, gefrierenden Nebel, den für den Eisansatz relevanten Flüssigwasseranteil des gefrierenden Nebels, Schneefall, Eisregen und Hagel, aber auch den Abbau der Eisschicht durch Schmelzen und Sublimation zu erkennen.

Sensormodul und Steuermodul sind so aufgebaut, dass sie an den Kunden schon fertig zusammengesetzt geliefert werden. Bei der Installation muss das Steuermodul in der Gondel der Windkraftanlage an einer geeigneten Stelle befestigt werden, das Sensormodul wird auf der Gondel an den bestehenden Sensormast montiert. Sämtliche Anschlüsse der Verbindungskabel sind mit genormten Steckverbindungen versehen, wodurch langwierige Installationsarbeiten außerhalb der Gondel in luftiger Höhe vermieden werden. Die Verbindungskabel werden, bereits mit Steckverbindungen geliefert, so dass Lötarbeiten während der Installation in der Gondel ebenfalls vermieden werden.

Eisbildung an Windkraftanlagen

Die Eisbildung an Windkraftanlagen ist ein Problem, dass bei Windkraftanlagen während der Wintermonate auftreten kann. Ursache für den Eisansatz an Windkraftanlagen sind gefrierender Nebel, Eisregen oder Schnee bei Temperaturen oberhalb von 0°C. Innerhalb einer Stunde kann so während des Betriebes der Windkraftanlage eine beachtliche Eisschicht an den Rotorblättern oder am Turm der Windkraftanlage entstehen. Bei Gefrierenden Nebel sind Eisschichtdicken von 30 cm keine Seltenheit. Abbrechende Eisstücke mit einer Masse von einigen Kilogramm können mehrere Hundert Meter weit geschleudert werden. Durch diesen Eisabwurf werden Personen, Gebäude oder der Straßenverkehr gefährdet. Zudem stellt das Gewicht des Eises eine zusätzliche Belastung für die Lager der Windkraftanlage dar, welche wiederum die Lebensdauer der Lager verkürzt.

 

 Literatur

  • Seifert, H; Technical Requirements for Rotor Blades Operating in Cold Climate. DEWI Deutsches Windenergie Institut
  • Seifert, Henry; Richert, Frank: A recipe to estimate aerodynamics and loads on iced rotor
    blades: Paper presented at Boreas IV Conferenz in Enontekiö, Finland, 31.03. to
    02.04.1998.
  • I. Paraschivoiu, F. Saeed; „Aircraft Icing“ ; A Wiley-Interscience Publication; John Wiley&Sons, Inc.
  • Knut Harstveit ; “Using routine meteorological data from airfields to produce a map of ice risk zones in Norway” ; Norwegian Meteorological Institute ; http//:arcticwind.vtt.fi
  • H.-E. Hoffmann, J. Demmel; „Flugzeugvereisung und Taupunktdifferenz bei DLR-Vereisungsflügen“; Oberpfaffenhofen, Februar 1994