Wie funktioniert Windkraft

Die Nutzung der Windkraft hat sich rasant entwickelt und ist zu einem wichtigen Pfeiler für die zufünftige Energieversorgung geworden. Die Windkraft wird zu einem wichtigen Energielieferanten. Spätestens seit Fukushima liegt es auf der Hand – die Zukunft der Energieversorgung liegt in der erneuerbaren Energie. Der größte Hoffnungsträger auf diesem Gebiet ist die Windkraft. Sie hat in den letzten Jahren große Zuwächse erzielt und in ihr steckt noch sehr viel Potenzial. Die Technik, die hinter der Nutzung der Windenergie steckt, ist schon sehr gut entwickelt und sie wird laufend verfeinert. Noch vor wenigen Jahren belächelt, sind die Windräder mittlerweile ein Stützpfeiler für die zukünftige Energieversorgung geworden.

Funktion und Wirkung von Windkraftanlagen

Genügend Wind ist das Um und Auf in der Windenergie. Ab einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von vier bis fünf Meter in der Sekunde beginnt sich eine Anlage zu lohnen. Der Wind wird in einer Höhe von zehn Meter gemessen. Je höher man geht, desto stärker wird der Wind. Er treibt die Rotorblätter an, die sich automatisch am Wind ausrichten. Sie sind so gebaut, dass sie auch bei unterschiedlicher Windstärke immer dieselbe Drehzahl erreichen. Windkrafträder haben meist drei Rotorblätter, diese Bauweise hat sich am besten bewährt. Die Rotorblätter treiben eine langsame Antriebswelle an. Bei größeren Anlagen beträgt die Drehzahl etwa 20 bis 30 Umdrehungen pro Minute. Ein Getriebe setzt diese langsame Drehbewegung in eine hohe Drehzahl von etwa 1500 Umdrehungen pro Minute um und treibt damit über die schnelle Antriebswelle den Generator an, welcher schließlich den Strom erzeugt. Je besser Rotordurchmesser, Generatorgröße und Windgegebenheiten aufeinander angestimmt sind, desto optimaler ist die Wirkung.

Arten von Windkraftanlagen und ihre Einsatzgebiete

Die Nutzung der Windkraft hat eine lange Geschichte, schon im frühen Mittelalter wurden Windmühlen gebaut und im vergangenen Jahrhundert wurde immer wieder versucht, mit der Kraft des Windes Elektrizität zu erzeugen. Dementsprechend groß ist die Zahl der verschiedenen Modelle. So gibt es Windräder mit vertikaler oder horizontaler Achse, es gibt welche mit nur einem Rotorblatt, andere mit zwei oder mit drei Rotorblättern. Bei Leeläufern bläst der Wind von hinten auf den Rotor, bei Luvläufern von vorne. Die meisten modernen Windkraftanlagen haben eine horizontale Achse, einen Dreiblattrotor und sind Luvläufer.

Die Größe einer Windkraftanlage wird in der Regel mit ihrer Nennleistung angegeben, das ist die maximal mögliche Leistung. Die tatsächliche Leistung liegt meist zwischen 20 und 30 Prozent dieses Wertes. Eine ein Megawatt Anlage kann, wenn alle 8760 Stunden des Jahres ausreichend starker Wind wehen würde, 8760 Megawattstunden Strom erzeugen, tatsächlich reicht der Wind in der Regel für etwa 2000 Megawattstunden. Der Trend geht zu immer leistungsstärkeren und größeren Anlagen. Lag die durchschnittliche Nennleistung noch vor wenigen Jahren deutlich unter einem Megawatt, so liegt sie heute bei fast allen neuen Anlagen bei eineinhalb Megawatt und mehr.

Die optimalsten Windverhältnisse für Windkraftanlagen herrschen am Meer. Deshalb wird seit Jahren verstärkt in sogenannte Offshore-Anlagen investiert, die bis zu 60 Kilometer vom Land entfernt und bis zu einer Meerestiefe von 35 Meter errichtet werden. Die Anlagen sind, mit bis zu fünf Megawatt Nennleistung, wesentlich größer als jene am Land, und die Windausbeute ist am Meer etwa um 40 Prozent höher.

Im Schatten der Großwindkraftanlagen hat sich auch ein Markt für Kleinwindanlagen etabliert. Das sind Anlagen bis zu einem Nennwert von etwa 100 Kilowatt. Diese werden oft in Gebieten eingesetzt, wo kein Stromnetz vorhanden ist, wie in Ferienhäusern oder Forschungsstationen. Meist ist es jedoch Idealismus, der zum Aufstellen solcher kleinen Anlagen bewegt, der wirtschaftliche Nutzen ist eher fraglich.

Daten und Zahlen rund um die Windkraft

Weltweit stieg der Anteil der Windkraft an der Stromversorgung in den letzten Jahren rasant an. In der EU sind derzeit 84.074 Megawatt Windkraft am Netz, das sind 5,3% des gesamten Stromverbrauchs und es ist eine Steigerung von 12,2% innerhalb eines Jahres. Deutschland liegt hier mit 27.214 Megawatt, was beinahe sieben Prozent des gesamten Stromverbrauchs sind, über dem EU-Schnitt. Ziel ist es, bis zum Jahr 2030 25% des Stromverbrauchs mit Windkraft zu erzeugen. Die Preise für Windkraftanlagen sind in den letzten Jahren deutlich gesunken. Große Anlagen kosten 800 bis 1000 Euro pro Kilowatt Nennleistung, kleinere Anlagen können bis zu 2500 Euro pro Kilowatt kosten. Die Stromerzeugungskosten sind vom Standort abhängig, sie liegen derzeit bei fünf bis neun Cent pro Kilowattstunde.

Vereinzelt gibt es auch Kritik an der Nutzung der Windkraft. Die Anlagen würden zu viel Platz in Anspruch nehmen und lästige Geräusche verursachen, sie würden nicht ins Landschaftsbild passen, sie seien zu teuer, sie würden eine Gefahr für die Vogelwelt darstellen und der Wind sei ein unzuverlässiger Energielieferant. Ein Teil dieser Kritik mag überzogen sein, ein Teil berechtigt, aber die Kraft des Windes, der Tag für Tag über unsere Lande und Küsten bläst, einfach ungenützt vorüberziehen lassen, wäre angesichts von Klimawandel und Energieknappheit ein sträfliches Unterfangen.

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