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Wie funktioniert eine Windkraftanlage

Seit Jahrhunderten nutzen die Völker dieser Erden den Wind um in Windmühlen Getreide zu mahlen oder um mit großen Segelschiffen neue Kontinente zu erkunden. Seit dem 19. Jahrhundert nutzen wir die Windenergie zur Stromerzeugung und mit dem 1957 eröffneten Windtestfeld in der Nähe von Geislingen durch den Ingenieur und Pionier Ulrich W. Hütter ist der Siegeszug dieser alternativen Energie nicht mehr aufzuhalten. In Küstennähe, auf dem Festland und auf dem Meer werden riesige Windparks installiert. Der Nutzen für die Volkswirtschaft ist enorm hoch, denn eine Windkraftanlage weist nicht nur nach zwei bis sechs Monaten eine positive Energiebilanz auf, sondern stärkt auch strukturschwache Gebiete und schafft Arbeitsplätze. Das Bundesumweltministerium beziffert die Schaffung neuer Stellen durch die Windenergiebranche auf 50.000 Stück. Ein Ende ist noch nicht in Sicht, denn die Länder haben ambitionierte Ziele. So will Schleswig Holstein bis 2020 den Energieverbrauch der Bewohner komplett durch Windenergie decken. 2001 stammten 1,8 Prozent des erzeugten Stroms von Windturbinen. Im Jahre 2008 waren es dann bereits schon sieben Prozent: Tendenz steigend. Die Zukunft der Windkraftanlagen sieht also mehr als gut aus und aus diesem Grund möchten wir Ihnen an dieser Stelle erklären, wie so eine Windkraftanlage überhaupt funktioniert.

Aufbau und Funktion einer Windkraftanlage

Die Hauptbestandteile einer Windkraftanlage sind der Turm oder Mast, die Gondel, die Rotorblätter, das Getriebe, der Generator, die Messinstrumente und die Windrichtungsnachführung. Die Gondel ist auf dem Turm montiert und beherbergt das Getriebe und den Generator. Es gibt auch Windräder die kein Getriebe besitzen. Durch das Getriebe kann die Drehzahl des Generators auch bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten konstant gehalten werden. Die Drehbewegung der Rotorblätter wandelt der Generator in Strom um. Bildlich kann man sich das wie ein Fahrraddynamo vorstellen. Statt Muskelkraft nutzt die Anlage eben nur den Wind. Die Rotorblätter sind ähnlich wie die im Flugzeugbau verwendeten Komponenten aerodynamisch geformt. Die Windrichtungsnachführung oder die sogenannten Horizontalachsenrotoren sorgen dafür, dass sich die Anlage immer zum Wind dreht. Dieses Prinzip hat man bei der Sonnenblume und dem Sonnenlicht beobachtet. Die Daten für den Nachführmotor werden in der Messeinheit erhoben und entsprechend ausgewertet. Die Windrichtung wird dabei von der Windfahne ermittelt. Die Windstärke errechnet das Anemometer. Das Wort „Anemos“ bedeutet „Wind“ und „metron“ ist gleichbedeutend mit dem Begriff „Maß“.  Die Messeinrichtung besteht aus kleinen Schalen, welche sich bei hohen Windgeschwindigkeiten immer schneller drehen. Daraus wird dann die tatsächliche Windgeschwindigkeit berechnet. Ab 90 km/h werden die meisten Windräder abgestellt, da es sonst zu Beschädigungen kommen kann.

Ein Windrad besitzt ein Fundament, Turm und eine Gondel.

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Moderne Windkraftanlagen sind bis zu 100 Meter hoch (Boden bis Rotornabe). Ältere Exemplare hingegen sind um die 50 Meter hoch. Der Rotordurchmesser ist bei neueren Modellen 80 Meter lang. Die größeren Anlagen liefern auch einen deutlich höheren Ertrag. Experten gehen von einem sechsfach so hohen Ertrag, wie bei älteren Anlagen aus. Heute kann man auf dem gleichen Areal mit der Hälfte der Windkraftanlagen dreimal so viel Strom erzeugen. Das ist auch der Grund dafür, warum solche Anlagen in der Bevölkerung immer beliebter werden, denn sie werden immer effizienter. Die Akzeptanz hat sich in den letzten Jahren sehr zu Gunsten der Windenergie entwickelt. Im Gegensatz zur flächenintensiven Solarindustrie, benötigen Windanlagen deutlich weniger Platz und können somit auf landwirtschaftlich genutzten Flächen aufgestellt werden.

Die Wartung und der Bau einer solchen Anlage sind für die Beteiligten sehr gefährlich.  Aus diesem Grund wird auf Sicherheit und gut geschultes Personal geachtet. Nur so können Arbeitsunfälle und Personenschäden vermieden werden.

Bilderstrecke Windanlage

 

           

              

Autor: Martin Brosy