Windkraftanlagen
Windenergie deckt einen hohen Strombedarf
Geschichte und Notwendigkeit der Windkraftanlagen
Im Jahr 1973 kam es zur ersten Ölkrise in Europa. Diese Krise verdeutlichte zum ersten Mal, dass Ressourcen zur Energieerzeugung begrenzt sind. Seither wurde fortlaufend nach neuen Möglichkeiten zur unabhängigen Energiegewinnung gesucht. Da Kraftwerke, die zur Stromerzeugung fossile Brennstoffe einsetzen, zudem eine hohe Belastung für Umwelt und Klima darstellen, war die Suche nach umweltfreundlichen Energiequellen umso wichtiger. Die wichtigsten Techniken, die in den letzten vierzig Jahren entwickelt wurden, waren daher
- Windkraftanlagen,
- Photovoltaikanlagen,
- Wasserkraftwerke.
Mit Ausnahme der Nutzung der Sonne zur Stromgewinnung waren diese Techniken schon länger bekannt, denn erste Windkraftanlagen versorgten schon im 19. Jahrhundert Gebäude in ländlichen Regionen eingeschränkt mit Strom. Auch die noch heute vorhandenen Wasserkraftwerke wurden teilweise schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts errichtet.
Moderne Windkraftanlagen haben mit den ursprünglichen Windrädern wenig gemeinsam, jedoch ist die grundlegende Überlegung dieselbe, wie sie schon bei historischen Windmühlen angewendet wurde. Mit dem Erlass des Stromeinspeisegesetzes von 1991 erlebte die Windenergie in Deutschland einen großen Aufschwung.
Funktionsweise von Windkraftanlagen
Die Funktionsweise von Windkraftanlagen ist auf den ersten Blick relativ einfach. Um jedoch eine möglichst effektive Ausnutzung der teuren Anlagen zu gewährleisten, ist eine komplizierte Technik erforderlich. Im Prinzip werden die Rotorblätter der Windräder durch den Wind angetrieben und erzeugen durch ihre Drehbewegungen eine Bewegungsenergie, die an einen Generator weitergeleitet und dort in elektrische Energie umgewandelt wird. Wichtig für einen möglichst hohen Stromertrag ist ein optimales Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Windes an den Rotorblättern und der Windgeschwindigkeit sowie der Drehzahl der Rotorblätter.
Moderne Windkraftanlagen sind daher grundsätzlich mit drei verstellbaren Rotorblättern ausgestattet und erlauben eine variable Drehzahl. Der Kopf des Windrads ist horizontal in jede beliebige Windrichtung drehbar. Die Windrichtung wird durch einen integrierten Windrichtungsgeber ermittelt, der über elektronische Steuerungen mit Hilfe von Stellmotoren die Ausrichtung der Rotoren regelt. Lediglich Windräder mit der Technik eines Leeläufers kommen ohne diese komplizierte Technik aus, da die Rotoren allein durch den Wind in die richtige Richtung gedreht werden.
Die Grenzen von Windkraftanlagen
Die Nutzung der Windenergie durch Windkraftanlagen hat Grenzen, denn Wind lässt sich nur zur Stromgewinnung einsetzen, wenn er in ausreichender Stärke vorhanden ist. Aus diesem Grund finden sich Windräder vorwiegend in windreichen Regionen am Meer oder als Offshore-Anlagen auf dem offenen Meer sowie auf Gebirgskämmen oder in ausgedehnten Ebenen. Der Wind kann aber auch zu stark für den Antrieb der Windräder sein und Schäden verursachen. Je nach Größe und Bauart der Windräder müssen sie daher ab einer gewissen Windstärke abgeschaltet werden. Aufgrund der Windabhängigkeit kann die Windenergie nicht allein den allgemeinen Strombedarf decken, sondern es ist immer eine zweite zuverlässige Energiequelle erforderlich.
Windkraftanlagen erzeugen Strom zwar grundsätzlich ohne CO2-Belastungen, jedoch nicht ohne Umwelteinwirkungen. Windräder stellen zum Beispiel eine Gefahr für die Vogelwelt dar, denn durch die Rotorblätter kommt es zum sogenannten Vogelschlag, der zahlreiche Vögel und Fledermäuse das Leben kostet. Vielfach werden auch das Windgeräusch der Windräder, der Schattenwurf und die Einflüsse auf das Landschaftsbild als störend empfunden.
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