Nutzung von Windkraft
Windkraftnutzung hat eine lange Geschichte: schon vor vielen Jahren nutzte man die Energie aus dem Wind, um sich, z.B. mit Schiffen fortzubewegen. Mit der Erfindung der Windmühlen hatte man die Möglichkeit mechanische Arbeit zu verrichten und konnte z.B. Korn mahlen. Vor allem seit den 1990er Jahren wird die Windkraft genutzt, um damit Strom zu erzeugen:
Die Bewegungsenergie (kinetische Energie) des Windes erzeugt eine Drehbewegung der Rotorblätter. Diese mechanische Energie kann mittels eines Generators in der Gondel der Anlage in elektrische Energie umgewandelt werden.
Mittlerweile nimmt der Windstrom den größten Anteil der Erneuerbaren Energien an der Brutto-Stromerzeugung in Deutschland ein:
Eine Windenergieanlage (WEA) besteht aus einem Masten aus Stahlbeton, einer Maschinengondel, der Nabe und den Rotorblättern. Der horizontal gelagerte Rotor der Anlage setzt sich aus der Nabe und den daran befestigten Rotorblättern zusammen. Meist hat eine WEA drei Rotorblätter, da sich so eine gleichmäßige Massenverteilung und somit ein ruhiger Lauf sowie eine optimale Energieausbeute ergeben.
Je nach Windstärke arbeitet die WEA gar nicht bis sehr gut:
1) Windgeschwindigkeiten von 0 – 4 m/s (sehr schwacher Wind)
Da der Wind zu schwach ist die Rotorblätter zu bewegen, wird kein elektrischer Strom erzeugt; die Rotorblätter sind aus dem Wind gedreht.
2) Windgeschwindigkeiten von 4 – 12 m/s (normaler Wind)
Die Rotorblätter haben optimale Arbeitsstellung. Es drehen sich die Rotorblätter und es wird Strom produziert; jedoch ist der Wind noch zu schwach, um die Nennleistung zu erreichen.
3) Windgeschwindigkeiten von 12 – 25 m/s (starker Wind)
Bei Starkwind muss die Anlage abgeregelt werden, da die angebotene Windmenge zu groß ist und es sonst zu Schäden an der WEA kommen könnte. Die Rotorblätter werden so eingestellt, dass die Nennleistung der Anlage nicht überschritten wird.
4) Windgeschwindigkeiten ab 25 m/s (Sturm)
Bei Sturm wird die Anlage komplett abgeschaltet und die Rotorblätter aus dem Wind gestellt, damit keine Schäden entstehen.
Vorteile der Windkraftnutzung
- Ständig erneuerbar
- Geringer Platzbedarf, bezogen auf die gewonnenen Energiemenge
- Schnelle Amortisation der Investitionskosten
- Noch viel Erweiterungspotenzial vorhanden
Nachteile der Windkraftnutzung
- Wind ist keine konstante, dauerhafte Energiequelle
- WEA beeinflussen durch ihre Größe das Landschaftsbild
- Beeinflussung der direkten Umgebung durch Lärm, Licht und der Gefahr von Eisflug
- Können zum verstärkten Ausbau von Stromleitungen führen, da der meiste Windstrom im Norden produziert, aber im Süden gebraucht wird