Windkraftfakten

Deutschland muss raus aus den fossilen Brennstoffen. Strom aus Windkraft spielt bei dem Umstieg eine große, wenn nicht sogar entscheidende Rolle, denn unsere Wirtschaft, unser gesellschaftlicher Alltag sowie der Verkehr werden in Zukunft weitgehend elektrifiziert.

Die aktuelle Energiepolitik der Bundesregierung tendiert zwar in eine gegensätzliche Richtung. Die privaten Verbraucher haben jedoch längst ihre Entscheidung getroffen, sicherlich beeinflusst durch die enormen Preissteigerungen der fossilen Energieträger aufgrund der kriegerischen Auseinandersetzungen im Nahen Osten.

Verbraucher reagieren anders, als die Politik denkt

Wir Menschen entscheiden uns derzeit für mehr E-Autos auf den Straßen und mehr Wärmepumpen in den Wohnhäusern. Auch in der Industrie passiert viel. Viele Betriebe erzeugen mittlerweile ihren Strom über eigene Solarfelder oder PV-Anlagen auf Dächern.

Die Stahlindustrie plant den Einsatz von Lichtbogenöfen zur Stahlerzeugung, die mit grünem Strom betrieben werden. Die Alternative Grüner Wasserstoff basiert ebenfalls auf regenerativer Energieerzeugung.

Windkraft - effizient, verlässlich und wirtschaftlich

Die Energieerzeugung mit Windkraftanlagen wird mehr und mehr zu einem Schlüssel, damit der Anteil von regenerativem Strom steigt. Wie wandeln nun die Windräder die Kraft des Windes in elektrische Energie, also in Strom um?

Einige Fakten vorab. Ein Windrad an Land hat eine Nennleistung von ca. 6 Megawatt (MW). Steht das Windrad auf dem Meer liegt die Nennleistung bei 15 MW. Je nachdem wie der Wind weht, geht man von 2500 bis 3500 Betriebsstunden aus. Ein Windrad mit sechs MW Nennleistung kann so minimal 5200 Haushalte mit Strom versorgen. Der Flächenbedarf eines installierten Windrades liegt bei circa 0,3 bis 0,4 ha. Hinzu kommen temporäre Flächen von gleicher Größe.

PV-Vergleich zu einer Windkraftanlage

Um die Nennleistung eines Windrades (an Land) zu erreichen sind zwischen ca. 9000 PV-Elemente mit einer Nennleistung von 650 kWp je PV-Element notwendig. Diese benötigen etwa 5,5 bis 6 Hektar an Fläche. Allerdings geht man bei Photovoltaik nur von einer maximalen Betriebsstundenzahl von circa 1000 Stunden pro Jahr aus. Damit könnte ein solches Photovoltaikfeld lediglich circa 2200 Haushalte mit Strom versorgen.

Doppelt so viel Wind = nur doppelt so viel Strom?

Die Stromerzeugung einer Windkraftanlage ist abhängig von der Windstärke. Rein physikalisch steigt die Leistung dabei mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit. Doppelt so viel Wind ermöglicht bis zu acht Mal so viel Strom (2³ = 8). In der österreichischen Tageszeitung DER STANDARD sagte Arnold Kainz vom Waldviertler Windparkbetreiber WEB:

Der Standort einer Anlage sei daher von entscheidender wirtschaftlicher Bedeutung.

Warum haben Windkraftanlagen heute überall auf der Welt drei Rotorblätter?

Ein Windrad mit nur einem oder zwei Rotorblätter wäre zwar günstiger, aber die dynamischen Belastungen auf Turm, Lager und Fundament sind deutlich höher. Aus diesem Grund haben sich bei modernen Windkraftanlagen drei Rotorblätter als technisch und wirtschaftlich sinnvoller Kompromiss durchgesetzt.

Eine Konstellation mit vier oder fünf Rotorblättern bringt keine Leistungssteigerung. So bringt ein vierter Flügel nur ein bis zwei Prozent mehr Leistung.

Ab wann erzeugt ein Windrad Strom?

Erst ab einer Windgeschwindigkeit von 10 km/h erzeugt ein Windrad auch Strom. Bei schwächerem Wind drehen sich die Rotorblätter zwar sehr langsam, aber produzieren aber noch keinen Strom.

Die Nabe verbindet die Rotorblätter mit dem Rest der Anlage. Diese Nabe bündelt die Kräfte der drei Rotorblätter und gibt die Energie an die Rotorwelle ab.

sagt Arnold Kainz im STANDARD.

Die Rotorwelle würde sich im so genannten Trudelbetrieb mit nur ein bis zwei Umdrehungen pro Minute drehen - ohne dass Strom produziert wird.

Windkraftanlagen drehen sich immer im Uhrzeigersinn

Im Bericht des STANDARD wird diese Tatsache ausführlich erklärt. Die deutschen Physiker Antonia Englberger und Andreas Dörnbrack analysierten deren dänischen Ursprung in einer Studie.

Die historischen dänischen Windkraftanlagen drehten sich demnach zunächst gegen den Uhrzeigersinn, was so vom Windkraftpionier Christian Riisager und apäzer von der Firma Tvind übernommen wurde.

Im Jahr 1978 entwarf Erik Grove-Nielsen zusammen mit seiner Frau Tove die ersten fünf Meter langen Rotorblätter aus Glasfaser. Die beiden wählten eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn, um ihr Produkt von jenem der Firma Tvind abzuheben. Dieser Standard wurde von Konzernen wie Vestas, Siemens und Enercon übernommen. Die Drehrichtung hat somit eher historische als physikalische Gründe.

Auf der Nordhalbkugel werden bewegte Gegenstände zwar im Uhrzeigersinn abgelenkt und auf der Südhalbkugel umgekehrt („Corioliskraft“). Allerdings hat das mit der Drehrichtung der Windräder nichts zu tun, d.h. auch südlich des Äquators drehen sich diese im Uhrzeigersinn.

Windkraftanlagen drehen sich 360 Grad in jede Himmelsrichtung

An der Spitze des Turms einer Windkraftanlage befindet sich die sogenannte Gondel. Diese enthält alle wichtigen technischen Komponenten, also zum Beispiel das Getriebe und den Generator. Diese Gondel dreht sich 360° in jede Himmelsrichtung. Damit werden die Rotorblätter immer so zum Wind ausgerichtet, damit dieser optimal genutzt werden kann und das Windrad möglichst viel Strom produziert. Dieses Prinzip der Windlenkung heißt Windnachführung.

Fazit

Windenergie auf See und an Land ist ein zentrales Element der Energiewende. Die Jahresleistung in Stunden pro Jahr übertrifft die Jahresleistung der Fotovoltaik um den Faktor 2,5-3,5.

Wenn wir wollen, dass möglichst rasch der Ausstieg aus fossilen Energieträgern bei der Stromerzeugung, aber auch bei der Wärmegewinnung erfolgt, ist eine Intensivierung des Ausbaus von Windenergie unumgänglich.

Bei der oft als störend bezeichneten Optik von Windkraftanlagen fällt mir auf, dass niemand auf den Gedanken kommt, dass die vielen bestehenden Strommasten den Blick in die Landschaft stören. Auch an den optischen Eindruck von konventionellen Kraftwerken scheinen wir uns gewöhnt zu haben.

Auf der nachstehenden Webseite finden sich viele weitere nützliche Informationen, die die vielen unbegründeten Argumente gegen Windkraft einer kritischen Analyse unterziehen.