Dänisches Konzept - mit passiver oder aktiver Stallregelung
Das so genannte „Dänische Konzept“ ist in den 1950er Jahren in Dänemark von Johannes Juul entwickelt worden. Die erste Windenergieanlage mit diesem Konzept wurde in den Jahren 1956/57 an der süddänischen Küste von Gedser installiert und hatte eine Nennleistung von 200 kW. Diese Anlage war für ihre Zeit eine technische Revolution und lange die größte der Welt.
Die direkte Netzeinspeisung ist ein wichtiges Merkmal des dänischen Konzeptes. Der Rotor ist durch ein Getriebe mit dem direkt auf das Netz geschalteten Asynchrongenerator verbunden und muss aufgrund der vom elektrischen Netz vorgegeben Frequenz (50 Hz in Europa) mit einer festen Drehzahl arbeiten. Dies lässt keine Anpassung an die Windverhältnisse zu und ermöglicht dem Rotor daher nur bei einer Windgeschwindigkeit optimal, das heißt mit bestmöglichem Wirkungsgrad zu arbeiten. Bei anderen Windgeschwindigkeiten kann die Anlage also nicht die maximale Leistungsausbeute liefern. Die Leistungsbegrenzung ist durch Strömungsabriss am Rotorblatt (auch Stall-Regelung genannt) gewährleistet.
Die Verwendung von zwei Generatoren oder eines polumschaltbaren Generators verbessert den Energieertrag. Bei schwachem Wind (circa vier m/s bis sieben m/s) ist ein kleiner Generator eingeschaltet. Weht der Wind stärker als sieben Meter pro Sekunde wird vom kleinen Generator auf eine große Leistungsstufe umgeschaltet. Dieser bleibt in Betrieb bis zur Abschaltgeschwindigkeit (rund 25 m/s). Wenn die Windgeschwindigkeit unter sieben Meter pro Sekunde sinkt, wird wieder auf den kleineren Generator umgeschaltet. Es ergeben sich zwei Arbeitsbereiche mit je einer optimalen Windgeschwindigkeit.
Dies verhält sich beim polumschaltbaren Generator ähnlich. Hier wird jedoch nicht zwischen zwei Generatoren geschaltet, sondern die aktive Polpaarzahl in einem Generator verändert. Somit ergeben sich auch beim polumschaltbaren Generator zwei Arbeitsbereiche, beziehungsweise optimale Betriebswindgeschwindigkeiten.
Die dänischen Windenergieanlagen sind einfach und robust. Sie stellten in den 1980er und Anfang der 1990er Jahre die große Mehrheit der verkauften Windenergieanlagen dar. Drei Probleme sind jedoch zu bemerken:
- Die feste Drehzahl und die zwei Generatoren ermöglichen einen optimalen aerodynamischen Betriebspunkt für nur zwei Windgeschwindigkeiten.
- Die Belastungen auf die Rotorblätter und im Triebstrang sind hoch (besonders bei böigem Wind)
- Die Asynchrongeneratoren und die direkte Einspeisung verursachen Blindleistungsbedarf und erfüllen nicht mehr die aktuellen Anforderungen an die Netzverträglichkeit
(Wegen dieser Probleme wird das dänische Konzept im netzgekoppelten Betrieb nicht mehr verwendet.)
