Einführung Windkraft allgemein

Dieser Beitrag soll einen ersten allgemeinen Eindruck von den Möglichkeiten der Windkraft geben.

Von den Windmühlen unserer Vorfahren, die mit Windkraft das Korn gemahlen haben, über die kleinen Schöpfmühlen, die wir auch aus der Elbmarsch kennen, bis hin zu heutigen Großwindanlagen mit Nabenhöhen von bis zu 120 m und Energieleistungen von mehreren Megawatt war es ein weiter Weg. Führend bei der Erzeugung von Strom durch Windkraft sind in Europa Deutschland, Dänemark und Spanien.

Aufgrund der Sonneneinstrahlung und damit verbundener unterschiedlicher Erwärmung von Luftmassen weht Wind tagsüber stärker als nachts. Dies kommt auf natürliche Weise dem erhöhten Stromverbrauch am Tage entgegen.

Die Verbreitung der Windkraftanlagen ist gerade in den letzten 15 Jahren sehr stark gestiegen.

Im Jahr 2010 waren in Deutschland Windenergieanlagen zur Stromerzeugung von insgesamt  ca. 27.000 Megawatt in Betrieb. Ende 2016 war diese Leistung auf 50.018 Megawatt angewachsen.

Ende 2016 waren weltweit Windkraftanlagen mit einer Nennleistung von insgesamt 486,7 Gigawatt installiert, davon 14,4 Gigawatt offshore. Ca. 204 Gigawatt befinden sich in Asien, 161 Gigawatt in Europa und 113 Gigawatt in Amerika, während in Afrika und dem pazifischen Raum nur wenige GW verbaut sind. Die bis 2016 installierten Windkraftanlagen sind in der Lage, etwa 4,0 % des weltweiten Strombedarfs zu decken. 2014 lieferten die weltweit installierten Anlagen nach Zahlen von BP rund 706 Terawattstunden (TWh) elektrischer Energie; entsprechend etwa 3 % des weltweiten Strombedarfs. Auf guten Standorten sind die Stromgestehungskosten von Windkraftanlagen mittlerweile günstiger als die Stromgestehungskosten neuer Kohle- und Atomkraftwerken (Angaben aus wikipedia).

Kennzeichen der Windenergie sind folgende:
Es lässt sich nur begrenzt, vorhersagen, wann wieviel Wind weht.  Man kann also Windenergieanlagen zwar abschalten, wann man will, aber wenn zu wenig oder auch zu viel Wind weht, dann können sie nicht arbeiten. Ihre Leistungsfähigkeit wird dadurch zwar nicht geringer, Aber damit ist ein Steuern eines Bedarfes ebenfalls nur begrenzt möglich.,
Damit sind entweder andere Energieträger als Ausgleich erforderlich, oder es müssen geeignete Energiespeicher (Akkumulatoren) an die erzeugenden Anlagen gekoppelt werden.

Studien zufolge wäre es möglich, durch Windenergie zwischen 17 und 38 TW (Terawatt) zu erzeugen, ohne dadurch nennenswerte Veränderungen im Klima hervorzurufen. Diese Veränderungen entstehen dadurch, dass Windkraftanlagen den Luftstrom, der sie durchläuft, verwirbeln. Die angegebene Strommenge ist mindestens um das 85-fache höher als die derzeit durch Windenergie erzeugte weltweite Strommenge. Sie entspricht aber dem gesamten weltweiten jetzigen Strombedarf. (Studie des Max-Planck-Institutes für Biogeochemie). Es gibt also Grenzen für die maximal erzeugbare Menge, aber diese sind immens hoch und bei weitem noch nicht erreicht.

Windkraftanlagen im Kleinformat können schon auf kleinem Raum mit 8-9 m Nabenhöhe und Rotoren von ca. 1-2m installiert werden. Diese produzieren relativ wenig Geräusch, können schon im Abstand von ungefähr 20 m von bewohnten Gebäuden so installiert werden, dass sie nicht als störend empfunden werden, und produzieren, je nach Standort, zwischen 400 und 600 kWh pro Jahr.

Ein normales Einfamilienhaus verbraucht zwischen 4.000 und 6.000 kWh an Strom pro Jahr. Das bedeutet: rein rechnerisch lassen sich mit einer Kleinwindkraftanlage an geeigneten Standorten ca. 10% des Bedarfs eines Einfamilienhauses decken.

Entscheidend für den Wirkungsgrad und die Energieausbeute einer Anlage sind ihre Regelbarkeit, und vor allem anderen die durchschnittliche mittlere Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe.
Auf einer Höhe von 8-9 m ist die Windausbeute erheblich geringer als auf 60-120 m. Bei der Aufstellung von Windkraftanlagen ist also nicht zuletzt zu berücksichtigen, dass neben anderen Standortfaktoren darauf geachtet wird, die Nabenhöhe möglichst in einer optimalen Höhe für eine gute mittlere Windgeschwindigkeit zu planen. Dies hat natürlich unmittelbaren Einfluss auf die sinnvolle Größe der Anlage, und damit auf ihre Gesamtleistung.

Weitere Standortfaktoren sind die Beachtung von Schutzgebieten, die Nähe zu Wohnbesiedlung, möglicherweise Bedingungen des Untergrundes, die den Bau einer Anlage begünstigen oder erschweren, sowie die Notwendigkeit, die Anlage in geeigneter Form mit Kabeln an ein vorhandenes Stromnetz anzukoppeln.

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