Windkraft - die unsichtbare Energiequelle

Hallo, 

ich bin Wilma Windig deine Windexpertin zum Thema Windenergie.

In diesem Blog möchte ich dir einige spannende Fakten zu den Themen "Wo kommt der Wind her?", "Wie wird aus Wind Strom?", "Wie funktionieren Windräder?" und vieles mehr, vermitteln. 

Los geht´s!

 

Die Energie, die im Wind steckt, kann durch eine Windkraftanlage in Strom bzw. für uns nutzbare Energie umgewandelt werden.

Wie das geht?

Das erfährst du gleich, aber erstmal sollten wir klären, warum das überhaupt notwendig ist:

Wofür brauche ich Strom?

Du hast das auf dem Bild bestimmt schonmal gesehen und weißt vielleicht sogar wie man das nennt ... richtig! 

 

Das sind Strommasten.

Sie tragen die Stromleitungen, die dafür sorgen, dass der produzierte Strom zu uns nach Hause kommt. 

 

Aber wofür brauchen wir Strom bzw. die Energie überhaupt?

Wir nutzen Energie ...

  • in Form von Strom, um elektrische Geräte betreiben zu können.
  • in Form von Wärme, um im Winter heizen und warmes Wasser erzeugen zu können.
  • für unsere Mobilität, damit wir rasch von einem Ort zu einem anderen gelangen.
  • in Form von Nahrung, damit wir leben können.

Welche Arten der Energiegewinnung gibt es?

Erneuerbare Energie:

= diese Form der Energie wird "erneuerbar" genannt, weil davon ausgegangen wird, dass ihre Quellen unendlich für die Menschen zur Verfügung stehen. Dazu zählen:

  • Wind (Windkraft)
  • Sonne (Sonnenenergie)
  • Biomasse (Holz, Mais, Getreide, Raps, Algen)
  • Wasser (Wasserkraft)
  • Erdwärme
  • Die Gezeiten (Ebbe und Flut)

Der Vorteil an der erneuerbaren Energie ist nicht nur, dass die Quellen immer zur Verfügung stehen werden (z.B. Wind und Sonne), sondern auch, dass bei der Stromerzeugung kein CO2 erzeugt wird. CO2 auch Kohlenstoffdioxid genannt, ist der Stoff, den wir auch ausatmen. Pflanzen können das Kohlenstoffdioxid dann wieder zu Sauerstoff umwandeln. Ist zu viel davon vorhanden, wirkt es sich negativ auf unsere Umwelt aus und beschleunigt die Klimaerwärmung.

Fossile (= nicht erneuerbare) Energie

= das Gegenteil zu erneuerbaren Energiequellen sind die fossilen Energieträger. Hierbei wird durch die Verbrennung fossiler (= über Jahrmillionen aus toten Pflanzen und Tieren enstandene) Brennstoffe Strom erzeugt.

Fossile Brennstoffe sind:

  • Kohle (Braunkohle, Steinkohle, Torf)
  • Gas (Erdgas)
  • Öl (Erdöl

Hier ist der Nachteil, dass bei der Verbrennung CO2 entsteht, das dann als unsichtbares Gas die Atmosphäre der Erde belastet. Außerdem sind fossile Brennstoffe nicht unendlich. Eines Tages werden alle Vorräte verbraucht sein, dann gibt es kein Erdöl und keine Kohle mehr.

.

 

Atomenergie

Und dann gibt es da noch die Atomenergie. Hierbei gewinnt man Energie aus Uran und seinen kleinsten Bestandteilen, den Atomen. 

Diese Uran-Atome werdebn im Kernkraftwerk aufgespaltet. Dabei entsteht Energie um große Mengen Wasser zu erhitzen und wieder verdampfen zu lassen. Der Wasserdampf treibt im Kernkraftwerk dann Turbinen an, welche – wie ein Dynamo am Fahrrad – Strom erzeugen.

Das Problem ist nur, dass bei der Spaltung des Urans extrem giftige Stoffe entstehen, die auch noch gefährliche Strahlen absondern – sogenannte radioaktive Strahlen. Diese Strahlen müssen luftdicht und strahlungssicher verschlossen werden, damit sie weder mit dem Menschen noch mit der Natur oder Tieren in Verbindung kommen.

.

So viel als kleine Einleitung, aber jetzt geht´s zu unserem eigentlichen Thema: Windenergie!

Zahlen und Fakten

Der Wind, der Wind, das himmlische Kind!

Wie entsteht Wind?

Die Windgeschwindigkeit wird von folgenden Faktoren beeinflusst:

  • Temperaturunterschied: Je größer der Temperaturunterschied zwischen zwei Orten, desto stärker weht der Wind.
  • Bodenbeschaffenheit: Sind Hindernisse wie Berge, Bäume, Häuser oder ähnliches vorhanden, bremsen sie den Wind ab. Die Windstärke ist dann generell etwas niedriger.

Welche Windstärken gibt es und wie kannst du sie erkennen?

  • Windstärke 0

    Schau dir den Rauch aus einem Schornstein an: Wenn dieser gerade aufsteigt, dann ist es windstill.

  • Windstärke 1

    Schau dir wieder den Rauch aus einem Schornstein an: Wird der Rauch leicht vom Wind abgetrieben, hast du es mit Windstärke 1 zu tun.

  • Windstärke 2

    (leichte Brise, bis 11 km/h)

    Schau dir die Bäume an: Rascheln die Blätter im Wind, aber die Zweige bleiben noch still, dann sprechen wir von Windstärke 2.

  • Windstärke 3

    (schwache Brise, bis 19 km/h)

    Schau dir erneut die Bäume an: Beginnen sich die dünnen Zweige zu bewegen, handelt es sich um Windstärke 3. 

  • Windstärke 4

    (mäßige Brise, bis 28 km/h)

    Leg ein loses Blatt Papier auf den Boden: Wenn der Wind das Blatt hochhebt, aber kleine Bäume noch nicht im Wind schwanken, dann herrscht Windstärke 4.

  • Windstärke 5

    (frische Briese, bis 38 km/h)

    Wenn sich kleine Bäume anfangen im Wind zu biegen, dann ist Windstärke 5.

  • Windstärke 6

    (starker Wind, bis 49 km/h)

    Wenn du Schwierigkeiten bekommst, deinen Regenschirm im Wind halten zu können, sprechen wir von Windstärke 6.

  • Windstärke 7

    8steifer Wind, bis 61 km/h

    Windstärke 7 erkennst du daran, dass sich jetzt auch größere Bäume im Wind bewegen. Einen weiteren Hinweis darauf erhältst du, wenn das gehen im Wind fühlbar anstrengend wird. 

  • Windstärke 8

    (stürmischer Wind, bis 74 km/h)

    Ab Windstärke 8 können erste Zweige abbrechen. Ab jetzt solltet ihr nicht mehr rausgehen, sondern den Wind nur noch von drinnen beobachten, weil es draußer gefährlich werden kann.

  • Windstärke 9

    (Sturm, bis 88 km/h)

    Jetzt können sogar größere Äste abbrechen. Außerdem kann es passieren, dass vereinzelt Dachziegel vom Wind abgehoben werden.

  • Windstärke 10

    (schwerer Sturm, bis 102 km/h)

    Bei schwerem Sturm kann es zu größeren Schäden am Haus kommen. Es können ganze Dächer abgedeckt werden.

  • Windstärke 11

    (orkanartiger Sturm, bis 117 km/h)

    Bei Windstärke 11 werden sogar Bäume entwurzelt.

  • Windstärke 12

    (Orkan, ab 118 km/h)

    Windstärke 12 ist das Ende der Skala. Dann herrscht Orkan und schwere Verwüstungen sind möglich. Das kommt bei uns zum Glück nur sehr selten vor. Bei Hurrikans in den Tropen passiert das aber häufiger.

Die Geschichte der Windenergie

  • 3000 v. Chr.

    Schiffahrt war die erste Anwendung um Windenergie nutzen zu können. Die ersten Segelschiffe bauten nachweislich ca. 3000 v. Chr. die Ägypter. 

  • 700 v. Chr.

    Erste Vertikalläufer wurden entwickelt. Ein Vertikalläufer ist ein waagrechtes Kreuz mit vier Segeln, das sich durch die Windkraft im Kreis bewegt und somit Energie erzeugt. 

    Hier sind auch die ersten Anfänge der Windmühlen zu verzeichen. Diese Vertikalläufer wurden zum Getreidemühlen und zum Wasser pumpen verwendet. 

  • Mittelalter (12 Jhd.)

    Flügelkreuze wurden mit Segeltüchern bespannt, damit der Wind für die mechanische Arbeit eingefangen werden konnte. 

    Holland war hier der Vorreiter mit etwa 9000 Mühlen.

  • 1887

    In diesem Jahr wurde das erste Mal von einem schottischen Elektroingenieur mit Wind Strom erzeugt.

  • Hochindustrialisierung (1890er Jahre)

    Während der Hochindustrialisierung wurden Windmühlen immer mehr von der Dampflok und von Kohle abgelöst. Windmühlen verloren immer mehr an Wichtigkeit.

  • seit 1985

    Seit 1985 gibt es die ersten Windparks (= große Flächen mit vielen Windrädern nebeneinander). Die ersten Windparks entstanden in Dänemark

Wie funktioniert eine Windkraftanlage?

Onshore vs. Offshore Windkraftanlagen

Windräder, die auf dem Land aufgestellt werden, nennt man „Onshore-Windräder“. Ihr Turm kann bis zu 150 m hoch und die Rotorblätter bis zu 65 m lang sein. Sie werden in der Regel auf hohen Bergen oder an Küsten aufgestellt, dort wo es besonders windig ist.

  • Die Menge an Strom die produziert wird, würde ausreichen, um 1000 Familien mit Strom zu versorgen

 

Von „Offshore-Anlagen“ spricht man, wenn die Windräder auf dem offenen Meer stehen. Der Vorteil ist, dass niemand durch die Geräusche gestört wird. Das Problem ist aber, dass jährliche Wartungen und Reparaturen auf dem Wasser schwieriger und teurer sind. Da auf dem Meer ein stärkerer Wind weht, als auf dem Land, können hier die Rotorblätter der Windräder bis zu 85 m lang sein (so lang wie ein großes Flugzeug)

  • So ein Rad kann bis zu 8000 Familien mit Strom versorgen.

Wusstest du das?!

Rechtliche Regelungen bei der Errichtung eines Windrades

Lärmesmissionsrichtwerte: Ein Windrad darf nicht zu laut sein

 

Lichtemissionen: Hierunter fällt z.B. der Schattenwurf eines Windrads. Dies ist meist kein Problem, da ohnehin Abstand zur Wohnbebauung eingehalten werden muss.

 

Abstandsregel zu Wohnbebauungen: In Bayern beispielsweise, muss der Abstand zur Wohnbebauung 10 mal so weit sein, wie die Anlage hoch ist. 

Ist die Anlage also 150 m hoch, muss sie mindestens 1500 m von der nächsten Wohnbebauung entfernt sein. 

Die Lebensdauer eines Windrads

Ein Windrad kann ca. 20 Jahre genutzt werden, dann erfolgt erst einmal die Stilllegung der Anlage.

Der Rückbau eines Windrads erfolgt dann in mehreren Schritten:

  • Anschließend wird das Windrad trocken gelegt, d.h. alle Altöle, Fette und Schmiermittel werden entnommen und entsorgt.
  • Als nächstes werden die Rotorblätter demontiert, es wird dann nach Kupfer & Aluminium, Kunststoffe und carbonfaserverstärkte Segmente sortiert. 
  • Mit Hilfe eines Krans werden die Stahltürme zurückgebaut und recycelt.
  • Das Fundament wir dann entweder gesprengt und in Einzelteile rausgeholt oder wieder ausgegraben

Du möchtest dir noch andere spannende Beiträge anschauen?

Hier geht´s zurück zur Blogübersicht.