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Windkraftanlage

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Windenergie ist die Bewegungsenergie des Windes, die mit Rotoren in mechanische Drehenergie umgewandelt wird. Früher wurde sie direkt in Windmühlen mechanisch genutzt, heute wird damit meist ein elektrischer Generator angetrieben mit dem die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.


In den letzten Jahren erlebte der Bau von Windenergieanlagen eine Renaissance, da bessere Materialien (u. a. im Bereich der Leistungselektronik) verfügbar wurden. Ganz entscheidend für den Boom der Windenergie in der BRD war auch das Energieeinspeisungsgesetz, das den Betreibern von Windkraftanlagen weit über Marktniveau liegende Vergütungen (bis zu 7 Cent/kWh über Börsenwert des Stroms) zusichert.

Windkraftwerk
Windenergieanlage

Typen von Windrädern

Windkraftanlagen mit horizontaler Rotationsachse können nach verschiedenen Kriterien unterschieden werden. Zum einen ist die Flügelzahl ein Kriterium. Üblich sind bei modernen Windkraftanlagen drei Flügel, in der Aufbruchszeit (Mitte der 1970er Jahre bis weit in die 1980er Jahre) wurden auch größere Anlagen mit ein- oder zwei Flügeln gebaut. Bei diesen Anlagen handelt es sich um sogenannte Schnellläufer. Parallel dazu gibt es schon wesentlich länger die sogenannten Langsamläufer, bekannt zum Beispiel aus Westernfilmen, die über die gesamten Rotorfläche viele Rotorblätter haben. Hierbei handelt es sich um Anlagen, die aufgrund des höheren Drehmoments gut geeignet für das Verrichten von mechanischer Arbeit sind. Eine übliche Anwendung ist das Heben von Wasser (Pumpen).

Ein weiteres Kriterium bei Anlagen mit horizontaler Achse ist, ob sich der eigentliche Antriebs-Rotor auf der dem Wind zugewandten Seite (Luvläufer) oder auf der dem Wind abgewandten Seite (Leeläufer) befindet.

Windkraftanlagen mit vertikaler Rotationsachse haben einen Savoniusrotor, einen Darrieus-Rotor oder einen Flettner-Rotor. Diese Typen sind, mit Ausnahme von Windgeschwindigkeitsmeßgeräten, eher selten zu sehen.

Staatliche Förderung

Wie praktisch alle Energieformen direkt oder indirekt subventioniert werden, wird auch die Windenergie in den meisten Staaten staatlich gefördert.

In Deutschland profitiert die Windenergie in erster Linie durch das 1991 eingeführte Stromeinspeisungsgesetz (StrEG), das die Stromnetz-Betreiber zur Abnahme des erzeugten Stroms verpflichtet. Diese Förderung wurde von der seit 1998 bestehenden Rot-Grünen Bundesregierung im Jahr 2001 mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) noch einmal verstärkt. Eine Folge davon ist, dass etwa zwei Drittel der europäischen Windkraftanlagen in Deutschland stehen.

Windkraft in der Diskussion

Vor allem in Deutschland, bedingt durch die im Vergleich zu anderen Staaten intensive Förderung, ist die Energieerzeugung aus Windkraft ein stark umstrittenes und oft auch ideologisch diskutiertes Thema.

Umweltschützer betonen dabei, dass diese Energieform besonders schonend sei, da Wind eine erneuerbare Ressource ist und somit dauerhaft zur Verfügung steht (im Gegensatz zu Kohle oder Erdöl). Zudem berge die Windenergie weniger Risiken als die Kernkraft.

Ein weiteres Argument der Befürworter ist die weltweite Verfügbarkeit von Wind. Von einer Förderung der Windenergie versprechen sie sich mehr Gerechtigkeit, da auf diese Weise auch Staaten ohne Rohstoffvorkommnisse eine unabhängige Energieversorgung aufbauen könnten.

Als Hauptnachteil der Windenergie gilt - im Vergleich zu Energie aus herkömmlichen Atom- und Kohlekraftwerken - ihre Unzuverlässigkeit. Da die Leistung von Windenergieanlagen von der Windgeschwindigkeit abhängig ist, sind diese nicht in der Lage, kontinuierlich die gleiche Energiemenge abzugeben.

Insbesondere in dicht besiedelten Ländern können Windenergieanlagen auch Mensch und Natur beeinträchtigten. Aufgrund ihrer starken Geräuschentwicklung (im niederfrequenten Bereich) und um eine maximale Wirkung zu erzielen, werden solche Anlagen meist an exponierten Stellen errichtet. Über die Beeinträchtigung des Landschaftsbildes hinaus, werden hier auch die Interessen des Naturschutzes tangiert.

Um diese Probleme zu vermeiden, werden Windparks auch im offenen Meer errichtet. Doch auch dieser Standort gilt nicht als vollkommen unproblematisch, da solche Anlagen die Meeresströmung beeinflussen.

Die Forschung beschäftigt sich derzeit intensiv mit diesen Problemen und versucht, die Technologie weiterzuentwickeln. Hauptziele sind dabei die Verringerung der negativen Auswirkungen auf Mensch und Natur sowie ein höherer Nutzungsgrad.

Statistik

Statistiken zur Windenergie in Deutschland 2001 2002
Stromverbrauch gesamt 580.500 GWh 581.700 GWh
Windenergieanlagen (ohne Prototypen) 11.407 13.654
Stromerzeugung 10.700 GWh (1,8 %) 16.500 GWh (2,8 %)
installierte Anlagenleistung 8,7 GW 11,8 GW
Quelle: http://www.iwr.de

Internationale Rekorde

  • derzeit größte Windenergieanlage
    • 4,5 MW Anlage bei Magdeburg Enercon E 112
    • 120 m hoher Betonturm, 52 m lange Rotorblätter, Gondel 440 Tonnen
  • ertragreichste Windenergieanlage
    • Vestas V90 3 MW Anlage Zweiflügler Matilda auf Gotland
  • größter Offshore Park
    • Dänemark Windpark Horns Rev
    • 80 Anlagen des Typs Vestas V80
    • geplanter Jahresenergieertrag 600 GWh
  • kleinste kommerzielle Windenergieanlage
    • Rutland 913
    • 220 W Leistung
  • erste Windenergieanlage zur Wechselstromerzeugung
    • Vester Egesborg, Dänemark Gedser
    • Südspitze der Insel Falster in Dänemark.
    • Leistung von 200 kW gebaut in den Jahren 1956-57 von J. Juul
  • älteste kommerzielle Windenergieanlage
  • älteste funktionstüchtige Windmühle
  • höchstgelegene Windenergieanlage:
    • Im Sommer 2002 wurde z.B. auf dem Gütsch, nahe Andermatt (Schweiz) auf 2300 Metern über Meer die weltweit höchstgelegene Windenergieanlage in Betrieb genommen. Sie wird über das Jahr verteilt 1,5 Mio kWh elektrische Energie liefern. Sie ist dafür ausgelegt trotz stark wechselnder Windgeschwindigkeiten störungsfrei zu arbeiten, da auf ein Getriebe verzichtet wurde. Stattdessen wird direkt ein variabler niederfrequenter Wechselstrom erzeugt, der gleichgerichtet wird und der dann mit einem Wechselrichter in den üblichen 50-Hz-Wechselstrom umgerichtet wird. Es handelt sich gewissermassen um ein elektronisches Getriebe.

Siehe auch: Aufwindkraftwerk

Forschung

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