Was ist ein Windkraftwerk?

Windkraftwerke arbeiten mit Hilfe von Rotorblätter, die durch den Wind bewegt werden, und bestehen aus den folgenden Teilen:

• Anemometer, misst Windstärke und -geschwindigkeit;
• Windsack (Richtungssensor), der die Windrichtung erfasst; die Windrichtung muss senkrecht zum Turm stehen, um maximalen Nutzen zu erzielen;
• Rotorblätter, die den Wind einfangen und seine Kraft in die Mitte des Rotors umwandeln;
• Generator, der die mechanische Energie der Welle in elektrische Energie umwandelt;
• Regelungsmechanismen, die die Nennleistung an die Windgeschwindigkeit anpassen, die in einem bestimmten Zeitraum am häufigsten auftritt;
• Transmissionsgetriebe, überträgt die mechanische Energie von der Rotorwelle auf die Generatorwelle;
• Rotor, ein mit einer Welle verbundener Satz, der die Drehung der Blätter auf den Generator überträgt;
• Gondel, ein an der Spitze des Turms installierter Raum mit: Getriebe, Bremsen, Kupplung, Lagern, elektronischer Steuerung und Hydrauliksystem;
• Turm, das Element, das den Rotor und die Gondel trägt; das teuerste Element des Systems.

Die von Windenergieanlagen erzeugte elektrische Energie wird in Wechselstrom (AC) umgewandelt, im Gegensatz zur Solarenergie, die in Gleichstrom (DC) umgewandelt wird. In einigen Turbinen wird der Strom über einen Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt und dann über einen Wechselrichter wieder in Wechselstrom. Dadurch wird sichergestellt, dass die Frequenz und die Phase des Stroms mit der des Netzes übereinstimmen.

Kleine Windturbinen sind gleich aufgebaut wie die größeren Modelle. Kleine Turbinen mit einer Leistung von etwa 10 bis 100 kW können an Häuser, Schulen, Industrieanlagen und sogar Boote angeschlossen werden.

Sie lassen sich leicht an Masten und Dächern montieren, sind einfach zu konfigurieren und transportieren; dazu sind sie auch mit tragbaren Generatoren kompatibel. Weiterhin weisen diese eine hohe Windenergie-Umwandlungsrate auf, so dass sie auch bei schwachem Wind funktionieren. Die leisesten Anlagen erzeugen ein Geräusch von unter 40 Dezibel, was der Geräuschemission eines Kühlschranks entspricht.

Ihre Größe variiert, aber im Allgemeinen sind die Flügel nicht größer als 2 Meter und die Höhe des Turms nicht höher als 4 Meter. Es gibt auch Turbinen ohne Rotorblätter, insbesondere für städtische Gebiete, wo die Kollisionsgefahr größer ist.

Vor der Installation sollten mehrere Kriterien berücksichtigt werden:

• Wind, anhand historischer Daten oder Windkarten; idealerweise sollte das Grundstück einer durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von mindestens 10 bis 15 km/h ausgesetzt sein;
• Eignung des Standorts: ein angemessener Platz, frei von Hindernissen wie Bäumen oder hohen Gebäuden, die den Windfluss stören;
• Genehmigungen und Vorschriften: Da diese je nach Standort unterschiedlich sein können, lohnt es sich, einen professionellen Installateur zu Rate zu ziehen;
• Finanzielle Analyse: Die Errichtungskosten sollten mit den potenziellen langfristigen Einsparungen genau berechnet werden.

Um Turbinen möglichst effizient zu betreiben, müssen sie in Regionen mit häufigem Wind aufgestellt werden; deshalb sind ländliche Regionen besser geeignet als städtische Gebiete, in denen Gebäude die Stärke des Windes beeinträchtigen. Turbinen verursachen keine Schäden an Landwirtschafts- oder Weideflächen oder an Vieh. Ähnlich wie die Solarenergie kann die Windenergie Strom in Gebiete bringen, die nur schwer an das Stromnetz angeschlossen werden können, und kann zum Betrieb von Bewässerungssystemen, zum Pumpen von Wasser, zum Betreiben von landwirtschaftlichen Maschinen oder sogar zur Elektrifizierung abgelegener Gebäude genutzt werden. Schulungen für den Betrieb und die Wartung von Windturbinen sind unerlässlich, um die Rentabilität der Investition zu maximieren.

Windkraftwerke können einen großen Beitrag zum Gesamtziel leisten, das nationale Stromnetz ausschließlich mit erneuerbarer Energie zu versorgen. Obwohl die erzeugte Energie sehr nachhaltig ist, werfen Windkraftwerke jedoch auch einige Probleme auf.

Das wachsende Interesse an der Windenergie erforderte die Lieferung von Rotorblätter, die oft aus einer bestimmten Holzart aus dem Amazonas-Regenwald (Balsaholz) hergestellt wurden. Diese Nachfrage hat teilweise zur Abholzung des ecuadorianischen Amazonas beigetragen, wobei heutzutage andere Materialien bevorzugt werden. Aktive Windkraftanlagen haben auch negative Auswirkungen auf die Artenvielfalt. Viele Vögel und Fledermäuse werden durch die sich bewegenden Blätter beeinträchtigt. Obwohl die negativen Auswirkungen kleiner Windturbinen aufgrund ihrer Größe wahrscheinlich geringer sind, steht eine umfassende Längsschnittuntersuchung noch aus.

Windturbinen stoßen keine Schadstoffe in die Atmosphäre aus, sind eine kostengünstige Energiequelle und vollständig erneuerbar. Andererseits verursachen sie Lärm und visuelle Verschmutzung (bei kleinen Windturbinen in geringerem Maße). Ihre Effizienz hängt vom Vorhandensein von Wind ab, der sich nur schwer vorhersagen lässt. Aus noch unbekannten Gründen verändern Windturbinen die Migrationsrouten von Vögeln.

Mit dem "Wind-an-Land-Gesetz" hat die Bundesregierung ein klares Zeichen für die Errichtung von Windkraftanlagen gesetzt. Das Gesetz sieht unter anderem vor, dass die Bundesländer 2% ihrer Landfläche für die Windenergieerzeugung zur Verfügung stellen müssen.

Für kleine Windenergieanlagen wird die Höhe der Vergütung weiterhin vom Staat nach dem Marktprämienmodell (Differenz zwischen Marktpreis und EEG-Vergütung) festgelegt. Die Vergütungssätze sind abhängig von der Leistung der Anlage und der Volleinspeisung. Nur Anlagen mit einer Leistung von bis zu 750 kW profitieren von diesem Festpreis. Für Anlagen bis zu 100 kW können die Betreiber stattdessen die feste Einspeisevergütung wählen. Für Windparks mit einer Leistung von mehr als 750 kW wird der Preis seit 2017 über Ausschreibungen festgelegt.

Kleinwindkraftanlagen sind so konzipiert, dass sie auch in Gebieten mit mäßigen bis geringen Windgeschwindigkeiten effizient arbeiten. Sie können mehrere Jahrzehnte lang betrieben werden und benötigen nur eine minimale Wartung, die alle 6 Monate durchgeführt werden sollte. Die folgenden Punkte sind Teil einer typischen Wartungsinspektion:

• Inspektion der Rotorblätter;
• Getriebeschmierung, Inspektion der Getriebekomponenten;
• Stromfluss, mit Hilfe eines Strommessgerätes
• Prüfung des Generators;
• Überwachung des Steuersystems;
• Inspektion des Turms auf Anzeichen von Korrosion oder strukturellen Problemen.

Der Umstieg auf erneuerbare Energien wird mehr und mehr zu einem finanziellen als zu einem ökologischen Gebot. Neben der Solarenergie kann Deutschland auch die Windenergie nutzen, und zwar nicht nur an der Küste: Wie das "Wind-an-Land-Gesetz" beweist, gibt es gezielte Bemühungen, die Windenergie auch an Land zunehmend nutzbar zu machen. Wenn man an Windenergie denkt, hat man wahrscheinlich als erstes das Bild einer riesigen Windkraftanlage irgendwo in der Nordsee vor Augen. Der technologische Fortschritt hat jedoch dazu geführt, dass auch in städtischen Gebieten kleine Windkraftanlagen gewinnbringend eingesetzt werden.