Wie funktioniert eine Windkraftanlage?

Wir Menschen nutzen die Windenergie schon Jahrtausende. Doch elektrische Energie wurde erst durch die Windkraftanlagen erzeugt. Mittlerweile zieren Windräder die Landschaften von Deutschland und anderen europäischen Ländern. Nicht immer mit der Zustimmung der Anwohner. Doch wie funktioniert eine Windkraftanlage?

Aufbau einer Windkraftanlage

Windkraftanlage - Schema
Windkraftanlage – Schema (Urheber: Arne Nordmann (norro) – Lizenz: Creative Commons)

Was man von außen sehen kann, ist der Turm, die Rotorblätter (meist dreiblättrig) und die Gondel. Die Technologie steckt im Inneren.

  • Der Turm
    Im Turm befinden sich die Netzleitungen, die von der Gondel bis zum Boden laufen. Dort befindet sich der Netzanschluss, wo die erzeugte Energie dem Verbrauchernetz übergeben wird.
  • Die Rotorblätter
    Meistens sind drei Rotorblätter an der Rotornabe angebracht. Sie nehmen die kinetische Windenergie auf und wandeln sie in eine Drehbewegung um. Ist der Wind zu stark, können die Blätter durch die Blattverstellung „aus dem Wind genommen werden“. Dies dient einerseits zur Regelung der Energieproduktion und andererseits zum Schutz der Anlage, da sie bei zu starkem Wind beschädigt würde.
  • Die Gondel
    In der Gondel befindet sich ein Getriebe und ein Generator. Es gibt jedoch auch Gondeln, die ohne ein Getriebe auskommen. In dem Fall ist ein Direktantrieb eingebaut. Damit die Windkraftanlage immer im Wind steht, kann sie über eine Windrichtungsnachführung in ihrer Richtung gedreht werden. Ob dies nötig ist, entscheiden die Messinstrumente (Windfahne für die Windrichtung und Anemometer für die Windstärke), die auf der Gondel angebracht sind. Ist der Wind zu stark oder müssen Wartungsarbeiten vorgenommen werden, kann eine elektromagnetische Bremse die Windkraftanlage stillgelegt werden.

Arten von Windkraftanlagen

In Deutschland sieht man fast ausschließlich Windräder mit drei Rotorblätter. Diese Art von Windkraftanlagen zählen zu den horizontale Windrädern, da die Achse horizontal angeordnet ist. Darüber hinaus gibt es auch noch Windräder, bei denen die Achse vertikal, bzw. lotrecht angeordnet ist. Der große Vorteil dieser Anlagen ist, dass eine Gondel gespart werden kann, da sich der Generator durch die Lage der Achse am unteren Teil des Windrades befindet.

  • horizontale Windräder
  • vertikale Windräder
    • Darrieus-Rotoren (Auftriebsläufer)
    • Savonius-Rotoren (Widerstandsläufer)
  • flügellose Windkraftanlagen (Bsp.: INVOLEX, Saphon Energy, Windhalme)
  • hybride Windkraftanlagen (Bsp.: Aufwindkraftwerk)

Vor- und Nachteile der Energiegewinnung durch Windkraft

Wie so oft bei erneuerbaren Energien ist es auch bei Windkraftanlagen: „Ein Kraftwerk ist gut, solange es nicht in meinem Hinterhof steht.“ Wir wollen immer mehr grüne Energie, jedoch möchten die wenigsten Windräder direkt in ihrem näheren Umfeld. Deshalb gibt es immer wieder Bürgerinitiativen gegen die Errichtung neuer Windparks.

Welche Vorteile haben Windkraftanlagen?

  • Wind entsteht immer und überall
    Wind entsteht aus einem Zusammenspiel aus Sonnenenergie, Erdrotation und geologischen Gegebenheiten. Es ist also dafür gesorgt, dass immer wieder Winde entstehen – und dies kostenlos.
  • keine Schadstoffe bei der Energieerzeugung
    Während der Energieerzeugung entstehen keine Schadstoffe wie sie beispielsweise bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern entstehen.
  • geringer Flächenbedarf im Vergleich zu anderen Kraftwerken
  • Investitionen schnell wieder erwirtschaftet
    Schon nach wenigen Monaten sind die Kosten für die Errichtung und Inbetriebnahme einer Windkraftanlage wieder eingespielt.
  • Arbeitsplätze werden geschaffen
    Regionen profitieren davon, indem Arbeitsplätze geschaffen werden. Windräder müssen errichtet und während ihres Betriebes gewartet werden.

Welche Nachteile bestehen?

  • Wind ist nicht immer vorhanden und regional unterschiedlich
    Nicht überall weht der gleiche Wind. An den Küstenregionen sind die Windstärken höher als im Landesinneren. Manchmal gibt es Flauten, in denen gar kein Wind weht.
  • Stromtransport notwendig
    Da die Großverbraucher in Deutschland im Süden sind, die großen Windparks jedoch im Norden liegen, muss der Strom transportiert werden – Stichwort: Energiewende. Es müssen also große Stromautobahnen vom Norden in den Süden errichtet werden.
  • Windenergie lässt sich nicht speichern
    Oft wird mehr Energie erzeugt, als verbraucht wird. Die überschüssige Energie lässt sich jedoch nicht speichern. Deshalb werden ganze Windkraftanlagen des Öfteren gebremst und aus dem Wind genommen.
  • Entstehende Geräusche
    Durch die Rotation der Rotorblätter entstehen Geräusche, die für Anwohner lästig werden können.
  • Landschaftsbild wird verändert
    Windräder sind meistens sehr hoch (Offshore Windkraftanlagen) und durch die riesigen, beweglichen Rotorblätter unübersehbar. Manche reden von einer „Verspargelung der Landschaft“.
  • Vögel (On-Shore) und Meeresbewohner (Off-Shore) werden gestört
    Durch die rotierenden Teile kommt es nicht selten dazu, dass Vögel von ihnen erfasst und getötet werden. Auch Fische und andere Meeresbewohner können dadurch in ihrer Orientierung gestört werden.
  • Neodym (seltene Erden) in Generatoren
    Was viele nicht wissen ist, dass bei Windkraftanlagen mit Direktantrieb meistens das Seltene Erden Neodym als Magnet verwendet wird. Dies wird hauptsächlich in China abgebaut. Bei der Gewinnung von Neodym entstehen jedoch giftige Abfallprodukte, die teilweise auch radioaktiv sind. Da in China nicht viel Wert auf Umweltschutz gelegt wird, sind dort ganze Regionen verseucht.
Über Stefan Reinsprecht 148 Artikel

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2 Kommentare

  1. Windkraft schön und gut aber an die Produktion bzw. die Herstellung dieser Blätter denkt keiner. Schonmal überlegt wieviel Chemie dadrin sitzt. Habe selber schon diese Blätter zur Infusion vorbereitet

  2. Erstmal Danke für Deinen Kommentar.

    Explizit habe ich den angesprochenen Punkt nicht aufgenommen. Aber bei den Nachteilen habe ich z.B. einen Punkt über die Gewinnung von Neodym aufgelistet.
    Wie bei vielen anderen erneuerbaren Energien, ist auch die Produktion von Windkraftanlagen ökologisch nicht ganz unbedenklich.

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