Windenergie

Windenergie – Definition

Um die Windenergie verstehen zu können, muss zunächst klar sein, was Wind überhaupt ist.

Die Kräfte vom Wind sind nicht zu unterschätzen. Deswegen nutzt der Mensch diesen auch zur Energiegewinnung. Dabei wird die Windenergie umgewandelt in Strom.

Bewegungsenergie wird auch kinetische Energie genannt, es wird bei der Energiegewinnung aus Wind die kinetische Windenergie in elektrische Energie umgewandelt. Dazu werden sogenannte Windkraftanlagen benötigt.

Windkraftanlage

Eine Windkraftanlage kann die Bewegungsenergie des Windes in elektrische Energie umwandeln. Windkraftanlagen können auf dem Land oder auf dem Küstenvorfeld der Meere stehen. Die Windkraftanlagen im Meer werden auch Offshore-Windparks genannt.

Es existieren aber auch andere, deutlich kleinere Windkraftanlagen, die meistens für den privaten Gebrauch in Einfamilienhäusern eingesetzt werden. Diese erzeugen dann weniger Strom, sind aber auch nicht so laut.

Umgangssprachlich können Windkraftanlagen auch Windräder genannt werden.

Windrad

Die gängigste Form der Windkraftanlage ist das Windrad.

Windräder bestehen aus mehreren Teilen, die alle ihre Aufgaben haben.

Ein Windrad steht auf einem Fundament, das dafür sorgt, dass das Windrad stehen bleibt und nicht im Boden versinkt. Zudem befindet sich unten auch der Mittelspannungstrafo. Dieser wandelt den Strom so um, dass er in das Stromnetz eingespeist werden kann.

Im Turm des Windrads befindet sich die Steuerungstechnik. Mit dieser kann das Windrad überwacht werden, Störungen gemeldet und unter anderem der Winkel der Rotoren verändert werden.

Der Turm kann bis zu 150 Meter hoch und aus verschiedenen Materialien bestehen. In ihm verläuft zudem eine Vielzahl von Kabeln.

Ganz oben befindet sich die Gondel mit dem Maschinenhaus und dem Generator, der die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt. Die Gondel ist drehbar und kann so dem Wind entsprechend ausgerichtet werden.

An der Gondel sind drei lange, leichte Rotorblätter befestigt. Diese können bewegt und für eine höhere Effizienz auch dem Wind entsprechend gedreht werden.

Der Stromertrag eines Windrads hängt von vielen Faktoren ab. Besonders mit der Höhe des Windrads nimmt der Stromertrag deutlich zu. Das liegt daran, dass in höheren Luftschichten die Kraft des Windes zunimmt. Gleichzeitig bestimmt die Größe der Rotorblätter und die Windgeschwindigkeit die Menge der gewonnenen Energie.

Ein durchschnittliches Windrad produziert 4 bis 7 Millionen Kilowattstunden pro Jahr.

Windpark

Eine Ansammlung von mehreren Windrädern nennt man Windpark. Um unter den Begriff Windpark zu fallen, müssen mindestens drei Windräder nahe beieinander angeordnet sein. Oft zählt man in Windparks circa zehn Windräder.

Der Zusammenschluss von vielen Windrädern an einem Ort kann drei Gründe haben:

1. Der Standort eignet sich besonders gut.
2. Der gewonnene Strom kann gut in das Stromnetz eingeschleust werden.
3. Der Bau und Betrieb der Windräder ist organisatorisch einfacher als an anderen Standorten.

Windenergie – Funktionsweise

Die Umwandlung von Windenergie zu Strom besteht aus mehreren Schritten.

Zuerst trifft der Wind in Form von kinetischer Energie auf die Rotorblätter der Windkraftanlage. Die Rotorblätter werden dadurch in Bewegung versetzt. Infolge der Rotation entsteht mechanische Energie, die zum Generator geleitet wird.

Mittels eines Magneten wird die Drehbewegung im Inneren des Generators zu elektrischer Energie umgewandelt. Die elektrische Energie wird mithilfe eines Kabels durch den Turm zum am Boden liegenden Mittelspannungstrafo geleitet. Dieser transformiert den Strom in Mittelspannung, sodass dieser ins Stromnetzwerk fließen kann. Das bedeutet aus Volt werden Kilovolt.

Windenergie – Vor und Nachteile

Die Windkraft als erneuerbare Energie bietet einige Vorteile, aber dennoch auch gewisse Nachteile, die man beachten sollte.

Windenergie – Vorteile

Ein großer Vorteil der Windenergie ist, dass sie nachhaltig ist. Wind muss nicht erst nachwachsen, sondern kommt immer wieder in der Natur vor. Zudem ist der Wind eine saubere Energiequelle und ist nicht durch den Ausstoß von klimaschädlichen Emissionen, wie CO₂ oder Methan, umweltbelastend.

Zudem ist Windenergie auch eine vielversprechende Möglichkeit für rohstoffarme Länder, die zum Beispiel kein Kohlevorkommen haben und so trotzdem Energie erzeugen können.

Die technische Entwicklung der Windenergie ist heutzutage auch so schnell, dass die Windkraftanlagen immer effizienter werden und somit mehr Strom erzeugen können.

Windenergie – Nachteile

Ein Nachteil der Windkraftanlagen ist unter anderem, dass der Wind nicht konstant weht. Somit kann der Wind nicht als hauptsächlicher Energielieferant genutzt werden. Wenn es zu manchen Zeiten windstill ist, wird trotzdem Strom benötigt, der dann aber nicht hergestellt werden kann.

Diese Tatsache führt gleich zum nächsten Nachteil. Der Wind kann nicht gespeichert werden. Wasser zum Beispiel kann in Stauseen angestaut werden, mit Wind ist das nicht möglich. Dieser muss sofort in Strom umgewandelt werden, was mehr Aufwand bedeutet.

Die Windkraftanlagen nehmen auch Einfluss auf ihr Umfeld. Die Geräusche einer Windkraftanlage erfordern einen Mindestabstand zu Wohngebieten, damit die Bewohner und Bewohnerinnen nicht gestört werden. Das Landschaftsbild wird jedoch auch trotz des Abstands verändert, was viele Anwohner und Anwohnerinnen stört.

Vor allem für Vögel entsteht zudem durch Windkraftanlagen eine Gefahr. Diese können mit den Rotorblättern der Windkraftanlagen kollidieren und dabei schwer verletzt werden.

Windenergie – Weltweit

Die Windenergie entwickelt sich in den verschiedenen Ländern unterschiedlich schnell. Im Jahre 2000 haben die fünf Länder Deutschland, Spanien, USA, Dänemark und Indien den meisten Strom mittels Windenenergie gewonnen.

Bis zum Jahr 2020 hat sich dies etwas verändert. China erzeugte in diesem Jahr den meisten Strom mittels Windenergie. Dänemark gehörte nicht mehr zu den Top 5 der Länder mit Nutzung von Windenergie. In Dänemark wurde zwar 2020 mehr Strom mittels Windenergie gewonnen als im Jahre 2000, aber andere Länder haben eine weitere Entwicklung¹.

Windenergie – Deutschland

Die Bundesregierung Deutschlands verfolgt das Ziel, von fossilen Energiequellen wegzukommen. Dabei setzt Deutschland vorwiegend auf erneuerbare Energien wie die Windenergie.

2021 nimmt diese rund 23 % der deutschen Stromversorgung ein². Weltweit liegt Deutschland damit auf Platz drei. Deutschland hatte zu diesem Zeitpunkt mehr als 28.000 Windräder in Betrieb². In Zukunft sollen weitere Windkraftanlagen gebaut werden.

Windenergie – Zukunft in Deutschland

Deutschland möchte immer mehr Strom mittels erneuerbarer Energie gewinnen, um das Klimaziel des Klimaschutzgesetzes zu erreichen. Darin geht es darum, die Treibhausgase zu minimieren und somit dem Klimawandel entgegenzuwirken.

Ohne die Treibhausgase und den damit entstehenden Treibhauseffekt ist ein Leben auf der Erde nicht möglich, da es zu kalt wäre. Zu viele dieser Gase erzeugen jedoch zu hohe Temperaturen, womit der Klimawandel verschlimmert wird. Deswegen ist es so wichtig, die Treibhausgase zu minimieren.

Die Energiegewinnung durch erneuerbare Energieträger spielt dabei eine große Rolle, weshalb mehr Windkraftanlagen gebaut werden sollen – vor allem auf dem Meer.

Bei den Offshore-Windparks im Meer ist der Vorteil, dass durch konstanten und stärkeren Wind mehr Strom erzeugt werden kann. Allerdings sind die Stromleitungen bis ans Land komplizierter und kostenaufwendiger zu verlegen als bei Windkraftanlagen auf dem Land.

Das Erreichen des Klimaziels in Deutschland wird erschwert durch verschiedenste Regelungen wie den Artenschutz von Tieren in den Gebieten oder Höhen- und Abstandsregelungen der Windräder, welche eingehalten werden müssen.

Windenergie – Dänemark

Auch wenn Dänemark nicht mehr unter den ersten fünf Ländern liegt, die am meisten Strom mittels Windenergie erzeugen, ist es ein Vorzeigebeispiel. Der benötigte Strom in Dänemark wird zu 80 % aus der Windenergie gewonnen³. Dort sind Windkraftanlagen vor allem am Meer weit verbreitet. Bis 2028 möchte Dänemark den in ihrem Land benötigten Strom komplett über die Windenergie gewinnen.

In Dänemark begann auch die Nutzung der Windenergie zur Stromerzeugung. Schon rum und 1900 wollte Dänemark auf diese Weise den auf dem Land lebenden Personen Strom zur Verfügung stellen.