Windkraftanlagen sind eine hervorragende Möglichkeit, saubere und erneuerbare Energie zu erzeugen. Aber wie funktionieren sie? In diesem Blogartikel werden wir uns mit der Wissenschaft der Energieerzeugung durch Windkraftanlagen beschäftigen. Außerdem werden wir auf einige der Vor- und Nachteile der Nutzung von Windkraftanlagen zur Energiegewinnung eingehen. Viel Spaß beim Lesen und…viel Wind 😉
Was ist eine Windkraftanlage?
Eine Windkraftanlage wandelt die kinetische Energie des Windes in mechanische Energie um. Diese kann zur Stromerzeugung oder zum Antrieb anderer Geräte, wie z. B. Wasserpumpen, verwendet werden. Windkraftanlagen sind in der Regel auf Türmen mit einer durchschnittlichen Höhe von 120 m montiert und haben große Rotorblätter, die mit einer Welle verbunden sind, die einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Ihre Größe kann von kleinen Haushaltsgeräten bis hin zu großen Industriemaschinen variieren. Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Windenergie eine saubere und erneuerbare Energiequelle und wird seit Jahrhunderten zum Pumpen von Wasser und zum Mahlen von Getreide verwendet. Heute sind Windkraftanlagen ein wichtiger Bestandteil derweltweiten Bemühungen, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Klimawandel zu bekämpfen.
Wie viel Leistung kann eine Windkraftanlage erzeugen?
| Größe der Windkraftanlagen | Rotordurchmesser (m) | Erzeugte Leistung (Kw) |
| Mikro-Windkraftanlagen | 0,5 à 2 | 0,1 à 1 |
| Kleine Windkraftanlagen | 2 à 12 | 1 à 36 |
| Mittlere Windkraftanlagen | 12 à 35 | 36 à 350 |
| Große Windkraftanlagen | 35 à 125 | 350 à 5000 |
Wie viel Energie eine Windturbine erzeugen kann, hängt von der Größe der Turbine und der Windgeschwindigkeit ab. Eine typische Turbine kann bei einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 19 km/h etwa 50 Kilowatt Energie erzeugen. Bei starkem Wind kann die gleiche Turbine bis zu 350 Kilowatt Energie erzeugen. Die größte Windkraftanlage der Welt, die Haliade-X von General Electric, kann an einem einzigen Tag fast 310 MWh erzeugen, was ausreicht, um eine Stadt mit 25.000 Einwohnern mit Strom zu versorgen
Die Leistung einer industriellen Windturbine ist in der Regel viel höher als die einer privaten Windturbine. Industrieturbinen können bis zu mehreren Megawatt Energie erzeugen, während Turbinen für den Hausgebrauch in der Regel nur einige Kilowatt erzeugen.
Welches sind die besten Standorte für eine Windkraftanlage?
Es gibt viele weitere Faktoren, die bei der Wahl des Standorts für eine Windkraftanlage berücksichtigt werden müssen. Die Art des Geländes, der verfügbare Platz und das lokale Klima spielen alle eine Rolle bei der Bestimmung des besten Standorts für eine Windkraftanlage. Der wichtigste Faktor ist natürlich die Windgeschwindigkeit . Da die Windgeschwindigkeit je nach Standort einer Windkraftanlage variiert, ist es wichtig, einen Ort mit einer hohen durchschnittlichen Windgeschwindigkeit zu wählen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Höhe der Windkraftanlage. Je höher die Windkraftanlage ist, desto mehr Energie kann sie erzeugen. Windkraftanlagen können an Land oder auf See (Offshore) errichtet werden, und jede hat ihre eigenen Vor- und Nachteile.
Offshore-Windkraftanlagen werden in der Regel in flachen Gewässern in Küstennähe errichtet. Dadurch sind sie günstiger zu bauen und zu warten, können aber aufgrund des Lärms, den sie erzeugen, eine Belästigung für benachbarte Anwohner darstellen. Onshore-Windkraftanlagen werden in der Regel in offenen Gebieten wie Ebenen oder Hügeln aufgestellt. Dadurch kann der Wind frei um die Windkraftanlage herumströmen, aber der Bau und die Wartung einer Onshore-Windkraftanlage können teurer sein.
Was sind die Vorteile von Windkraftanlagen?
Windkraftanlagen haben eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Methoden der Energiegewinnung. Sie erzeugen keine Emissionen, was sie wesentlich sauberer macht als Kraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Zweitens können Windkraftanlagen auf Grundstücken errichtet werden, die für andere Arten der Erschließung ungeeignet sind, z. B. auf landwirtschaftlichen Flächen. Windkraftanlagen erfordern nach ihrem Bau nur sehr wenig Wartung. Außerdem ist Windenergie eine erneuerbare Ressource, die nie erschöpft sein wird. Und schließlich können Windturbinen zur Stromerzeugung in abgelegenen Gebieten eingesetzt werden, in denen es keinen Zugang zum Stromnetz gibt.
Und was sind die Nachteile von Windkraftanlagen?
Der größte Nachteil von Windkraftanlagen ist, dass sie eine große Fläche Land benötigen, um eine große Menge an Energie zu erzeugen. Diejenigen, die in der Nähe von Windkraftanlagen wohnen, beschweren sich über den Lärm, der von den Anlagen erzeugt wird. Außerdem können Windkraftanlagen nur bei Wind Energie erzeugen und sind daher keine zuverlässige Energiequelle, auch wenn sie in windreichen Gebieten aufgestellt werden. Schließlich können die Rotorblätter von Windkraftanlagen Vögel und Fledermäuse töten , die mit ihnen kollidieren.
Was sind einige der Herausforderungen bei der Nutzung von Windkraftanlagen zur Energieerzeugung?
Die größte Herausforderung bei der Nutzung von Windkraftanlagen zur Energiegewinnung besteht darin, dass es schwierig ist, den von ihnen erzeugten Strom zu speichern. Wie unten erwähnt, wird, wenn kein Wind weht, auch kein Strom erzeugt. Da die Windgeschwindigkeit von Tag zu Tag stark schwanken kann, kann es außerdem schwierig sein, vorherzusagen, wie viel Strom eine Windkraftanlage erzeugen wird. Daher müssen die Versorgungsunternehmen über andere Energiequellen verfügen , um die Nachfrage zu decken, wenn der Wind nicht weht.
Trotz dieser Schwierigkeiten sind viele Experten der Ansicht, dass Windkraftanlagen in Zukunft ein Schlüsselelement der Stromerzeugung sein werden. Mit dem technologischen Fortschritt ist es wahrscheinlich, dass die Schwierigkeiten bei der Nutzung von Windkraftanlagen überwunden werden und sie zu einer immer wichtigeren Einnahmequelle für Versorgungsunternehmen und Landbesitzer werden.
Welche verschiedenen Arten von Windkraftanlagen gibt es?
Es gibt zwei Haupttypen von Windkraftanlagen: Windkraftanlagen mit horizontaler Achse und Windkraftanlagen mit vertikaler Achse. Windkraftanlagen mit horizontaler Achse haben Blätter, die sich um eine zentrale Welle drehen, wie die Blätter einer traditionellen Windmühle. Windkraftanlagen mit vertikaler Achse haben Blätter, die sich um eine vertikale Welle drehen.
Windkraftanlagen mit vertikaler Achse sind weniger verbreitet als Windkraftanlagen mit horizontaler Achse, haben aber einige Vorteile. So können sie in einem kleineren Raum als Windkraftanlagen mit horizontaler Achse aufgestellt werden, z. B. auf Dächern. Ein weiterer Vorteil von Turbinen mit vertikaler Achse ist, dass sie den Wind aus allen Richtungen einfangen können, während Turbinen mit horizontaler Achse in den Wind gedreht werden müssen, um effizient zu arbeiten.
Turbinen mit vertikaler Achse sind nicht so effizient wie Turbinen mit horizontaler Achse. Sie produzieren nämlich weniger Energie pro Quadratfuß Rotorfläche, obwohl Turbinen mit vertikaler Achse in der Wartung und Reparatur teurer sind als Turbinen mit horizontaler Achse.
Welches Land hat die größte Windkraftanlage der Welt?
Derzeit verfügt Großbritannien über den größten Offshore-Windpark der Welt: das Hornsea One mit einer Kapazität von 1,12 GW. Südkorea erklärte im Februar 2021, den größten Offshore-Windpark der Welt zu bauen, der Hornsea 1 bei weitem übertreffen wird, da er eine Leistung von 8,2 GW bei Baukosten von 36 Milliarden Euro liefern wird. Südkorea wird seine Windenergieproduktion bis 2030 um das Zehnfache steigern
Laut der International Energy Agency ist China mit 365,8 TWh (mehr als 28 % der weltweiten Stromerzeugung) der größte Erzeuger von Strom aus Windkraftanlagen. Die USA stehen an zweiter Stelle (303,4 TWh bzw. 24 %) und Deutschland an dritter Stelle (126 TWh bzw. 9 %)
Die USA verfügen wie China über viele offene Flächen, auf denen Windparks errichtet werden können. Die US-Regierung bietet zudem Steueranreize für Unternehmen, die Windparks bauen. Die Windkraftindustrie in den USA hat in den letzten Jahren ein rasantes Wachstum verzeichnet. Im Jahr 2016 lieferte die Windenergie rund sechs Prozent des gesamten in den USA erzeugten Stroms. Diese Zahl ist im Vergleich zu nur einem Prozent im Jahr 2008 gestiegen.
Kann man Windturbinen auch zu Hause aufstellen?
Wenn Sie daran interessiert sind, Ihre eigene saubere und erneuerbare Energie zu erzeugen, dann könnte eine Windkraftanlage für zu Hause eine gute Option für Sie sein. Es gibt jedoch einige Punkte, die Sie beachten sollten, bevor Sie dies tun.
Erstens müssen Windkraftanlagen in einem offenen Bereich aufgestellt werden, wo sie starken Winden ausgesetzt werden können. Zweitens erfordert die Installation einer Windkraftanlage einige Bau- und Elektroarbeiten. Schließlich müssen Sie die Genehmigung Ihrer örtlichen Behörde einholen, bevor Sie eine Windkraftanlage installieren können.
Die Installation einer Windkraftanlage für den Hausgebrauch kann zwischen 1.000 und 5.000 Euro kosten. Das hängt von der Größe und dem Typ der Windkraftanlage ab, die Sie wählen, sowie von dem Ort, an dem Sie wohnen. Wenn Sie sich für die Installation einer Windkraftanlage interessieren, ist es wichtig, die verschiedenen Typen zu vergleichen und denjenigen zu finden, der am besten zu Ihrem Budget und Ihren Bedürfnissen passt.
Ist die Windkraft eine Lösung für die Zukunft?
Die Welt sieht sich mit einer Energiekrise konfrontiert. Fossile Brennstoffe gehen zur Neige und die Treibhausgase, die sie freisetzen, sind für den Klimawandel verantwortlich. Windkraft kann zur Energieerzeugung in kleinem oder großem Maßstab genutzt werden, ist erneuerbar und stellt eine saubere Energiequelle dar, die dazu beitragen kann, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern. Während die Welt nach Wegen sucht, um die Krise, in der wir uns befinden, zu lösen, könnte sich die Windenergie als ein wesentlicher Teil des Puzzles erweisen.
Quellen:
- windkraft.ooreka.de – Windkraft (DE)
- edf.fr – Windkraft in Zahlen (DE)
- iea.org – wind power (EN)
- Wikipedia.org – wind turbine (EN)
- energy.gov – How Do Wind Turbines Work? (EN)
- nrel.gov – Wind Energy Basics (EN)
