Windenergie: Elektrizität aus Wind gewinnen

Dem Strommix 2021 ist zu entnehmen, dass die Windenergie den Platz #1 der öffentlichen Stromerzeugung einnimmt (lt. dem Fraunhofer Institut). Schauen wir uns die Erzeugung von Windenergie genauer an: Wie ist eigentlich so ein Windkraftrad aufgebaut? Wie wird aus Wind Strom gewonnen? Wie sieht die Industrie hinter den Windkrafträdern aus? Das uns mehr erfährst Du hier.

Werfen wir zunächst einen Blick auf den Strommix in Deutschland. So erhalten wir eine erste Idee, welche Energieträger vorhanden sind und aus welchen Quellen unser Strom stammt. Der Strommix gibt an, welchen Anteil die einzelnen Energiequellen am gesamten Stromerzeugnis haben. Übrigens ist auch Dein Energieanbieter dazu verpflichtet, den eigenen Strommix offenzulegen. Somit kannst Du vergleichen, inwieweit er sich an den deutschen Strommix angleicht.

Das Fraunhofer Institut stellt eine Auswertung der öffentlichen Energieerzeugung aus dem Jahr 2021 bereit. Vorreiter im Strommix ist die Windenergie, dicht gefolgt von der Braunkohle. An dritter Stelle findet die Kernenergie ihren Platz, gefolgt vom Gas. Die weiteren Plätze belegen diese Energieträger in der Reihenfolge: Solar, Steinkohle, Biomasse und das Schlusslicht bildet die Wasserkraft.

Besonders in Zeiten der Energiewende verändert sich der Strommix von Jahr zu Jahr. Somit stellen die hier genannten Daten nur eine Momentaufnahme dar.

Der Wind ist eine kostenlose und zudem unerschöpfliche Energiequelle und genau deshalb so interessant für uns. Windkraftanlagen sind auf dem Festland und auch im Meer vorzufinden. Windenergie besetzt 2021 in Deutschland den Platz #1 in Sachen öffentliche Stromerzeugung. Nun wollen wir uns doch einmal genauer anschauen, wie der Prozess vom Wind bis hin zum Strom ist, den wir als Endverbraucher aus der Steckdose beziehen.

Aufbau eines Windrads: Die drei Rotorblätter sind ähnlich geformt wie die Flügel eines Flugzeugs. Ab einer Windgeschwindigkeit von ca. 10 km/h setzten sie sich in Bewegung. Im Inneren dreht sich eine Achse. Ein Getriebe erhöht die Umdrehungsgeschwindigkeit. Die Bewegung wird über eine weitere Achse an einen Generator weitergegeben. Die Aufgabe des Generators ist es die Bewegungsenergie in Elektrizität umzuwandeln.

Obwohl Windräder relativ leicht zu errichten sind und die erzeugte Windenergie als sauber gilt, besitzt auch diese Technologie Nachteile. Die Erträge sind schwankend, je nachdem wie stark der Wind ist. Ist der Wind außergewöhnlich stark, stellt sich das Windrad sogar ab. Die optimale Windgeschwindigkeit liegt bei ca. 50 km/h. Zum anderen entsteht eine Geräuschkulisse und stört Vögel in ihrem natürlichen Lebensraum. Aber auch dicht an Wohngebiete errichtete Windräder können Schattenprobleme (durch die Rotorblätter) verursachen und Anwohner stören.

Die Herstellung von Windkrafträdern gehört zu den am schnellsten wachsenden Industrien der Welt. Die Herausforderung liegt in längeren Flügeln und leistungsfähigerer Technik. Zudem müssen die Windturbinen auf Langlebigkeit ausgelegt sein: die durchschnittliche Lebensdauer liegt bei 20 Jahren. Innerhalb dieser Zeitperiode sind sie ca. zwei drittel der Zeit in Bewegung. Das entspricht ganzen 13,2 Jahren.

Bau von Windkrafträdern auf dem Festland

Das Fundament ist ein stabiles Gerüst aus Beton und Stahl, dass je nach Tragfähigkeit des Untergrunds um tief in die Erde reichende Pfeiler unterstützt wird. Beim Bau des Turms auf dieses Fundament sind nur geringe Toleranzen in der Größenordnung „Millimeter“ erlaubt. So wird mit viel Genauigkeit Ring für Ring lose aufeinandergesetzt und später mit Stahlseilen fixiert.

Ist der Turm samt Elektronik errichtet, fehlt noch die Montage der Rotorblätter. Diese werden von Fahrzeugen mit speziellen Aufliegern zum Montageort gebracht. Moderne Rotorblätter haben übrigens eine Art Kamm an ihrer Außenseite. Das sorgt im Betrieb für eine Dämpfung der Geräusche.

Offshore Windparks

Um eine Lebensdauer von 20 Jahren zu gewährleisten, ist schon in der Industriestrecke höchste Präzision gefragt. Die stetige Funktionsfähigkeit der Turbine muss gewährleistet sein. Gerade bei Offshore Windräder ist die Reparatur eines Defekts sehr kostspielig. Grund dafür ist erschwerte Erreichbarkeit auf dem Meer.

Jedes Jahr steigen die technischen Anforderungen, die an die Windkrafträder gestellt werden. Um sie effizienter zu machen, werden sie u. a. noch größer gebaut. Ein großer Rotordurchmesser ist dafür verantwortlich, dass vergleichsweise mehr Strom produziert wird.

Der Offshore Aufbau ist besonders anspruchsvoll, denn hier spielen unbeeinflussbare Faktoren wie das Wetter mit ein. Seit 2004 wird der Offshore Windpark der Deutschen jährlich um ca. 100 Anlagen erweitert. Um konform mit dem Naturschutz zu sein, werden die Windparks erst weit hinter der Küste errichtet.

Ganz zum Schluss noch ein Fun Fact: Hast Du gewusst, dass sich die Rotoren immer im Uhrzeigersinn drehen? Für den Grund gibt es einige wilde Theorien. Was steckt aber wirklich dahinter? Die genormte Dreh-Richtung sorgt zum einen für ein einheitliches Landschaftsbild, zum anderen hat der Industriestandard Kostenvorteile. Die einzelnen Rotorblätter sind asymmetrisch gebaut. Würde man im und gegen den Uhrzeigersinn drehende Windräder errichten wollen, bräuchte man eine zweite Bauweise der Rotorblätter. Um das zu vermeiden, hat sich heute ein weltweiter Standard durchgesetzt.

Windenergie ist mittlerweile deshalb so wettbewerbsfähig, da die Technologie schon einige Jahrzehnte besteht. Die Turbinen und die Spannbreite der Flügel haben sich über die Zeit massiv verbessert. Sensoren sind verantwortlich, Messungen durchzuführen. Die Messergebnisse werden an ein Beobachtungszentrum weitergegeben. So können mögliche Störungen analysiert und das Windrad ggf. abgeschaltet werden.

Da die Könighaus Infrarotheizungen zu 100 % mit regenerativen Energien betrieben werden können, ist das Thema Windenergie auch für uns höchst relevant. Falls Du Fragen rund um das Thema Heizen mit Infrarot hast, schau Dich gern in unserem Online Shop um oder kontaktier unseren hilfsbereiten Kundendienst für eine ausführliche Beratung.