Rolf Hinrichs - Und so funktioniert eine Windkraftanlage

Rolf Hinrichs - Bereits seit Jahrtausenden verwenden die Menschen die Windkraft. Allerdings wurde die Nutzung der elektrischen Energie erst mit der Erfindung der Windkraftanlage ermöglicht. Heutzutage finden sich Windräder überall in den Deutschen Landschaften. Dabei wird nicht immer die Zustimmung der Anwohner berücksichtigt bzw. darauf Rücksicht genommen. Aber wie funktioniert eine Windkraftanlage überhaupt?

Rolf Hinrichs - Der Aufbau der Windkraftanlage

Die von außen sichtbaren Bestandteile einer Windkraftanlage sind der Turm, die Rotorblätter, die zumeist dreiblättrig sind, ebenso wie die Gondel. Rolf Hinrichs - Rolf Hinrichs - Die eigentliche Technologie zur Gewinnung der elektrischen Energie befindet sich im Inneren der Anlage.

- Der Turm: Hier befinden sich die Netzleitungen. Diese reichen von der Gondel bis hinunter zum Boden. Am Boden befindet sich der Netzanschluss. Rolf Hinrichs - Mit Hilfe dieses Netzanschlusses wird die Energie, die erzeugt worden ist, in das Verbrauchernetz übergeben.

- Die Rotorblätter: Zumeist befinden sich drei Rotorblätter an der Rotornarbe. Diese nehmen die kinetische Windenergie auf. Die Folge: Es entsteht eine Drehbewegung. Ist der Wind einmal zu stark, so werden die Rotorblätter durch ihre Verstellung angehalten. Rolf Hinrichs - Auf diese Weise kann nicht nur die Energieproduktion geregelt, sondern auch die Anlage geschützt werden, denn bei zu starkem Wind drohen sonst Beschädigungen an der Anlage.

- Die Gondel: An dieser Stelle befinden sich sowohl das Getriebe als auch der Generator. Allerdings gibt es auch Anlagen, die nicht über ein Getriebe verfügen. In einem solchen Fall befindet sich in ihnen ein Direktantrieb. Damit die Windkraftanlage effektiv genutzt werden kann und sich stets im Wind befindet, ist man in der Lage, sie entsprechend der Windrichtung zu drehen. Über eine solche Drehung entscheiden die in der Gondel eingebauten Messinstrumente. Bei zu starkem Wind bzw. zu Wartungszwecken kann die Anlage mit Hilfe einer elektromagnetischen Bremse komplett stillgelegt werden.

Rolf Hinrichs - Die Arten von Anlagen zur Nutzung der Windkraft

Dreirotorblättrige Windräder finden sich fast ausschließlich hier in Deutschland. Bei dieser Art von Windkraftanlage handelt es sich um eine horizontale Anlage, denn ihre Achse ist stets horizontal ausgerichtet. Außerdem gibt es auch Anlagen, die vertikal bzw. lotrecht aufgestellt sind. Bei diesen Bauweisen liegt der Vorteil auf der Hand, denn die gesamte Gondel kann eingespart werden.

Es gibt heute

- horizontale Windkrafträder,

- vertikale Windkrafträder,

- flügellose Windkraftanlagen und

- hybride Windkraftanlagen.

Rolf Hinrichs - Die Windkraft – ihre Vor- und Nachteile

Rolf Hinrichs - Aufgrund des stetig wachsenden Umweltbewusstseins möchten wir, dass immer mehr Energie auf "grüne", also umweltbewusste, Art erzeugt wird. Allerdings sind die meisten von uns nicht bereit, diese Anlagen in ihrem direkten Umfeld stehen zu haben. Auch Windkraftanlagen gehören hierzu. Aus diesem Grund finden sich heute immer mehr Bürgerinitiativen, die sich gegen die Errichtung von Windparks richten.

Rolf Hinrichs - Welche Vorteile bieten Windkraftanlagen? Kurz und kompakt:

- Die Entstehung von Wind ist nicht zeit- oder ortsabhängig.

- Die Entstehung ist absolut kostenlos.

- Es kommt nicht zu der Entstehung von Schadstoffen, wenn aus Wind Energie erzeugt wird.

- Im Vergleich zu anderen Formen von Kraftwerken besteht bei Windkraftanlagen ein geringer Flächenbedarf.

- Die anfangs notwendigen Investitionen sind schnell erwirtschaftet.

- Bereits nach einigen Monaten Betrieb der Anlage sind die Kosten, die für ihre Errichtung aufgewendet werden mussten, wieder eingespeist.

- Der Bau von Windkraftanlagen fördert das Schaffen von Arbeitsplätzen.

- Aufgrund der geschaffenen Arbeitsplätze profitieren die Regionen davon, in denen die Windkraftanlagen aufgestellt werden. Sie müssen errichtet und gewartet werden.

Rolf Hinrichs - Welche Nachteile haben Windkraftanlagen? Kurz und kompakt:

- Wind besteht nicht immer, zudem kommt er regional sehr unterschiedlich vor. Beispielsweise weht er im Bereich von Küsten stärker als im Binnenland.

- Der erzeugte Strom muss transportiert werden. Die größten Verbraucher an Strom befinden sich im Süden Deutschlands, aufgrund der besseren Windbedingungen befinden sich die meisten Windkraftanlagen jedoch im Norden. Die Folge: Es werden Stromautobahnen vom Norden Deutschlands bis in den Süden benötigt.

- Die erzeugte Energie kann nicht gespeichert werden. Aus diesem Grund werden einige Anlagen des Öfteren abgeschaltet, damit nicht mehr Energie erzeugt als zur gleichen Zeit verbraucht wird.

- Bei der Rotation der Blätter entstehen laute Geräusche, die Anwohner der näheren Umgebung als lästig empfinden.

- Durch die Errichtung von Windkraftanlagen wird die Landschaft verändert.

- Sowohl Vögel als auch Meeresbewohner werden aufgrund der Geräusche gestört.

Rolf Hinrichs - Und so funktioniert eine Windkraftanlage

Bei Windkraftwerken handelt es sich um Anlagen, die in der Lage sind, elektrische Energie zu erzeugen. Mit Hilfe des Windes werden die Rotorblätter, die sich an der Anlage befinden, in eine Drehbewegung versetzt. Durch diese Bewegung wird elektrischer Strom erzeugt. Die erzeugte Energie entsteht folglich nicht aus Kohle oder Gas oder Öl. Rolf Hinrichs - Stattdessen soll die Windenergie den Verbrauch dieser anderen Energiequellen senken bzw. sogar ersetzen. Auf diese Weise sollen die Vorräte geschont und die Umwelt entlastet werden. Tatsächlich ist das Windrad keine Erfindung der Gegenwart, sondern zählte bereits vor einigen Jahrhunderten in verschiedenen Teilen der Erde zu den wichtigsten Energiequellen.

Dabei entsteht Wind dem Grunde nach mit Hilfe zweier Mechanismen. Zunächst einmal durch die in den Luftschichten entstehende Thermik. Zudem durch die Reibung zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre, die bei der Rotation der Erde entsteht. Da sich beide Effekte überlagern, entstehen Winde, die unterschiedliche Geschwindigkeiten und Richtungen aufweisen. Die besten Winde wehen in einer Höhe von etwa 100 Metern. Da Wind aufgrund von bestehenden Hindernissen unmittelbar über dem Boden gebremst wird, werden die Turbinen auf Masten bzw. Türmen angebracht.

Der Generator, der sich im Innern eines Windrades befindet, ermöglicht die Umwandlung kinetischer Energie, also die Energie, die durch die Bewegung der Luft entsteht, in elektrische Energie, also Strom.

Rolf Hinrichs - Können tatsächlich 100 Prozent in Strom umgewandelt werden?

Es gibt keine Anlage, die die Windenergie zu 100 Prozent in Strom umsetzen kann, denn ein Teil des Windes wird durch die Turbinenblätter verdrängt. In der Theorie beträgt der höchste Wirkungsgrad einer Windkraftanlage 60 Prozent. Von diesen 60 Prozent gehen 20 Prozent aufgrund der Weiterleitung der Energie und die Umwandlung der Energie verloren. Übrig bleiben folglich 40 Prozent der Windenergie zur Versorgung.

Rolf Hinrichs - Fazit

Theoretisch sind erneuerbare Energiequellen, zu denen auch die Windkraftanlagen zählen, unerschöpflich. Tatsächlich kann man jedoch nur einen geringen Teil der bestehenden Windkraftanlagen auch wirtschaftlich nutzen, da die erzeugte Windenergie lediglich zeitweilig vorhanden ist. Aus diesem Grund ist die Verwendung der Energie an kostenintensive Technik(en) gebunden. Es gibt heute noch keine Speicher, in denen die Windenergie gespeichert werden kann. Daher wird sie auch nicht verwendet, um ganze Regionen mit Strom zu versorgen. Folglich sind mit heute zur Verfügung stehender Technik Windparks noch keine Alternative zu Kernkraftwerken bzw. Windparks können diese noch nicht ersetzen. 

Rolf Hinrichs - Die bestehenden Windkraftanlagen können derzeit lediglich 6 bis 8 Prozent der Leistung von Kernkraftwerken in Deutschland aufbringen. Es kann zudem keine ständige Versorgung mit Windenergie erfolgen, da Wind nicht stets und ständig an einem Ort vorhanden ist. Hinzu kommt, dass die Anlagen nicht beliebig hoch gebaut werden können – dies ist technisch einfach nicht möglich. Rolf Hinrichs - Da der Wind eine geringe Dichte aufweist, müssen besonders große Flächen zur Erstellung von Windparks genutzt werden, ein Abstand von 175 Metern zwischen den Anlagen ist oftmals nicht ausreichend.