Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis   1. Was ist Windenergie?   2. Geschichte und Entwicklung der Nutzung von Windenergie   3. Techniken   4. Kritikpunkte   5. Heutiger Stand der Entwicklung   6.

Bundesverband Windenergie   7. Insel- und Verbundbetrieb   8. Schnellläufer und Langsamläufer               1.Windenergie   Windkraftwerke sind Anlagen, die elektrische Energie erzeugen. Durch den Wind werden die Rotoren, die in den Windkraftanlagen eingebaut sind, zum Drehen gebracht, dadurch wird elektrischer Strom erzeugt. Windenergie entsteht nicht aus Kohle, Gas, Öl oder Kraftwerken, sondern soll den Verbrauch dieser Energieträger ersetzen oder senken, um die Vorräte zu schonen und zur Entlastung der Umwelt beizutragen.

    2. Geschichte und Entwicklung   Der Durchbruch der Windräder ist eigentlich eine Wiederkehr, denn im Laufe seiner Geschichte zählte das Windrad in verschiedenen Erdteilen zu verschiedenen Zeiten zu den wichtigsten Energiequellen. Zuerst vor ungefähr 4000 Jahren in Mesopotanien (> Landschaft zwischen Euphrat und Tigris, im Zentralirak), 1000 Jahre später im östlichen Mittelmeerraum und danach in China. In Europa begann die Windmühlenzeit im 7. Jahrhundert. Sie erreichte mit wenigstens 60.

000 Stück ihren Höhepunkt im 17. Jahrhundert, man zählte 1875 allein in Norddeutschland noch 30.000 und in Holland 9.000 Mühlen. In den USA wurden bis in die Zeit des ersten Weltkrieges über 6 Millionen <amerikanische> Windräder (mit vielen Flügeln, für Pumpen und Stromgeneratoren) gebaut. Windräder waren in Teilen Europas, Amerikas und Asiens bis ins 19.

Jahrhundert hinein einer der wichtigsten Energiequellen. Der Wind (also das Thema) ist erst nach dem Ölschock (in den 70er Jahren) wieder interessant geworden. Unmittelbar 1973 sahen plötzlich viele Industrieländer in der Windenergie eine Chance, etwas aus der Abhängigkeit herauszukommen. Die Regierungen der Industrieländer kurbelten an der Entwicklung von Windanlagen zur Stromerzeugung. Zunächst wurden kleine und mittlere Windenergiekonverter (WEK) gebaut. 1982 war Deutschland so weit, eine 3 MW Anlage mit dem Namen Growian-1 zur Erprobung aufzustellen.

Doch auch Growian(GROss WInd ANlage) zeigte nach drei Jahren Risse an den Rotorblättern. Am besten wehen die Winde in einer Höhe von 100 Metern. Weil der Wind unmittelbar über dem Boden von allerlei Hindernissen gebremst wird, baut man die Windturbinen vorteilhaft auf Masten oder Türme. Keine Windturbine kann die Windenergie zu 100% nutzen, weil ein Teil der Luft durch die Turbinenlätter auf der Rückseite verdrängt wird. Der theoretisch höchste Wirkungsgrad beträgt 60%. Durch die Weiterleitung der Energie zwischen Propeller, Getriebe und Generator sowie durch die Umwandlung der mechanischen in elektrische Energie gehen 20% der Windenergie verloren, so daß am Ende nur noch rund 40% der Windenergie übrig bleibt.

Am 17.10.1983 wurde in Brunsbüttel (Schleswig-Holstein) Growian, die größte Windkraftanlage der Welt, in Betrieb genommen. Sie erzeugt maximal 3 Megawatt an Strom, das ist der Energiebedarf von ca. 4000 Haushalten. Growian ist die Abkürzung für große Windenergieanlage.

Der Rotorendurchmesser von Growian beträgt 100 m und die Turmhöhe beträgt ebenfalls 100 m. Es wurde geplant, 100 vergleichbare Anlagen zu einem Verbund zusammenzuschließen. Das würde bedeuten, daß die Anlagen insgesamt 300 Megawatt an Strom leisten, das ist so viel wie der Energiebedarf von ca. 40.000 Haushalten. Es würde die Leistung von einem kleinen Kernkraftwerk erreichen.

Dies scheiterte aber an den hohen Kosten der Anlagen. Growian kostete als Prototyp 100 Mio. DM, die Serienanfertigung würde nur 20 - 30 Mio. DM kosten. Die Zahl der bereits existierenden Kleinanlagen in der BRD wird auf etwa 400 geschätzt. Das von der Kernforschungsanlage "Jülisch" errechnete Windenergiepotenzial beträgt 12 Terrawatt Stunden, dies entspricht einem Energieaufkommen von 1,2 Mrd.

Liter Öl. In Dänemark wurden allein in 3 Jahren ca. 1000 Windkraftanlagen an das Stromnetz angeschlossen. In Kalifornien/USA sind Windparks mit jeweils mehreren hunderten Windkraftanlagen entstanden. Die meisten Windkraftanlagen, die in USA aufgerichtet worden sind, sind von dänischer Herkunft.   3.

Techniken   Im Laufe der Zeit haben sich verschiedene Techniken in der Herstellung von Windrädern entwickeln können. Es gibt 1. die vertikal laufenden Windräder und 2. die horizontal laufenden Windräder. Die vertikalen Windräder stehen senkrecht zum Wind und sind abhängig von der Windrichtung. Die Drehbewegung wird auf Generatoren oder auf Arbeitsmaschinen, wie z.

B. Pumpen übertragen. Dagegen sind die horizontal laufenden Windräder unabhängig von der Windrichtung, sie arbeiten auch, wenn der Wind von hinten kommt. Dadurch wird zwar der Bau vereinfacht, weil man nicht die Anlagen in die Windrichtung drehen muß, hat aber den Nachteil, daß die Angriffsfläche hier kleiner ist als bei Windrädern mit senkrechter Drehachse. Eine weitere Technik ist der Darrieus-Rotor. Die Form der Rotorenblätter gleichen einem Zwiebelring.

Auch dieser Rotor arbeitet unabhängig von der Windrichtung. Er kann den Wind auch schon in geringer Höhe auffangen und muß deshalb nicht auf einem hohen Mast angebracht werden. Diese Art der Windkraftanlage wird heute in Westeuropa nicht mehr genutzt, dient aber immer noch der Energieerzeugung in Entwicklungsländern.   4. Kritikpunkte   · Geräusche - viele Menschen, die in der Nachbarschaft von Windenergieanlagen wohnen, fühlen sich durch die Geräusche, die die Rotorenblätter beim Drehen verursachen, gestört. · Verbauung der Landschaft - durch die Größe der Windenergieanlagen wird eine relativ große Fläche benötigt.

Die Fläche um die Türme kann landwirtschaftlich genutzt werden, man muß sich jedoch erst an den Anblick der großen Türme gewöhnen. · Beeinträchtigungen im Windschatten der Anlagen - es kommt vor, daß z.B. das Fernsehbild bei Empfängern, die im Windschatten der Windenergieanlagen stehen, flackern. Außerdem weiß man auch noch nicht, inwiefern Veränderungen durch den ständigen Austausch der Luftschichten eintreten können.   5.

Heutiger Stand der Entwicklung   Die erneuerbaren Energiequellen sind theoretisch unerschöpflich. In der Praxis kann man nach heutigem Stand der Technik nur einen geringen Teil Windkraftanlagen wirtschaftlich nutzen, weil Windenergie nur zeitweilig vorhanden ist. Die Nutzung der Energie ist deshalb an teure Techniken gebunden. Erforderliche Speicher, die die Energie speichert, müssen noch entwickelt werden. Deshalb ist Windenergie nicht geeignet, um ganze Regionen zu sichern. Darum muß man sagen, daß man Kernkraftwerke nicht durch sog.

Windparks (bestehend aus mehreren hunderten Windkraftanlagen) ersetzen kann. Die Windkraftanlagen könnten einen Anteil von 6 - 8% an der heutigen Kraftwerksleistung der BRD erreichen. Wind hat aber den Nachteil, daß er die Energie nicht ständig liefern kann. Man kann auch aus technischen Gründen die Winkraftanlagen nicht beliebig hoch bauen, und man braucht auch wegen der geringen Dichte des Windes große Flächen. Am 14. August 1987 wurde im südlichen Dithmarschen ein Energie-Park in einer Größe von 20 Hektar, daß sind 14 Fußballfelder, mit mehr als 30 Windkraftanlgen in Betrieb genommen.

Die Abstände zwischen den einzelnen Anlagen betrugen 175 Meter. Dies funktionierte aber nicht reibungslos, wie man es gehofft hatte. Die Bewohner klagten über zu viel Lärm und fünf von diesen Anlagen fielen schon aus. Für die Experten ergibt sich durch Tests, daß man die Anlagen nicht so nah beieinander aufbauen kann, obwohl der Abstand schon 175 Meter beträgt. In den letzten Jahren hat sich im In- und Ausland verstärktes Interesse an Windkraftanlagen der Leistungsklasse 1 Megawatt interessiert. Es ist beabsichtigt, im Rahmen Energieversorgungskonzeptes für die Insel Helgoland eine 1 Megawatt-Windkraftanlage zu errichten.

Hierbei soll das Wissen von GROWIAN weiterhelfen.     6.Bundesverband Windenergie:   Der Bundesverband Windenergie ist am 12.10.1996 aus dem Zusammenschluss von zwei Organisationen, "Interessenverband Windkraft Binnenland" (IWB) und "Deutsche Gesellschaft für Windenergie" (DGW) hervorgegangen. Der BWE vertritt nun bundesweit einheitlich über 4 000 Mitglieder.

Der Verband vertritt den Grossteil der deutschen Anlagenbetreiber von bisher errichteten 4.200 Anlagen mit zusammen 1 400 MW Leistung oder rund 3,2 Milliarden DM Investitionen. Der BWE vertritt weiter die Planer von zukünftigen Projekten mit über 3 000 MW zukünftiger Windkraftkapazität oder weiteren 7 Mia DM, sowie die Hersteller und Ingenieurbüros mit über 8 000 gesicherten Arbeitsplätzen.     7. Insel- und Verbundbetrieb     Die von Windgeneratoren erzeugte elektrische Energie läßt sich grundsätzlich über zwei Betriebsarten nutzen: im Inselbetrieb oder im Verbundbetrieb Im Inselbetrieb besteht keine Verbindung zum Netz der öffentlichen Stromversorgung; zum Beispiel bei abgelegenen Wochenendhäusern, Einzelgehöften in wenig besiedelten Landstrichen oder auf Halligen. Die Anforderungen an die Einhaltung einer festen Spannung beziehungsweise einer bestimmten Frequenz hängen von der Art der angeschlossenen elektrischen Geräte ab.

Wenn Vollversorgung gewährleistet sein soll, muß neben dem Windgenerator ein zusätzliches Stromaggregat vorhanden sein. Begrenzte Ausfallzeiten des Windgenerators können auch durch Speicher in Form elektrischer Akkumulatoren (z.B. Blei-Säure-Batterien) überbrückt werden. Beim Verbundbetrieb sind die Windgeneratoren an das öffentliche Stromversorgungsnetz angeschlossen. Wegen der notwendigen Regelungs- und Sicherheitsmaßnahmen erfordert diese Betriebsweise relativ hohe Investitionen und lohnt sich erst für Anlagen ab mittlerer Leistung.

So liefern zum Beispiel Windenergieparks den produzierten Strom über Verbundschaltungen in das öffentliche Netz. Auch der sogenannte Netzparallelbetrieb ist eine Form des Verbundbetriebs. Hierbei wird der Windgenerator, der zum Beispiel einem privaten Betreiber oder einer Kommune gehört, an das Stromnetz des regionalen Energieversorgungsunternehmens (EVU) angeschlossen. Soweit Bedarf besteht, kann die erzeugte elektrische Energie vom Anlagenbetreiber selbst genutzt werden; überschüssiger Strom wird gegen Vergütung in das EVU-Netz eingespeist. Wenn die Anlage ausfällt oder zu wenig elektrische Energie produziert, erfolgt die Stromversorgung des Betreibers automatisch gegen Berechnung aus dem öffentlichen Netz. Diese Betriebsweise erfordert zusätzlich besondere Meßeinrichtungen und bedingt, daß zwischen dem Betreiber des Windgenerators und dem zuständigen EVU entsprechende vertragliche Vereinbarungen bestehen.

Außerdem muß gewährleistet sein, daß die Windkraftanlage leitungstechnisch an das vorhandene Stromnetz angeschlossen werden kann. Bei einer Vielzahl neuer Anlagen ergibt sich daraus unter Umständen die Notwendigkeit, die Netzkapazität zu verstärken oder gänzlich neu auszubauen.     8. Schnellläufer und Langsamläufer   Langsamläufer: Die Langsamläufer haben sehr viele Flügel(bis zu 20 Stück). Ihre großen Flügelflächen sind meist nur einfache, gebogene Bleche. Sie erreichen ein sehr hohes Anlaufmoment, aber nur niedrige Drehzahlen, weswegen sie bestens zur Wasserbeförderungen(oder als Pumpen) geeignet sind.

Wenn gute Bedingungen herrschen, können sie etwa 20-30% der im Wind enthaltenen Energie nutzen. Die Langsamläufer sind wegen ihrer niederen Drehgeschwindigkeit schlecht zur Stromgewinnung nutzbar, denn zur Stromgewinnung sind zum wirtschaftlichen Betrieb 800-3000 Umdrehungen pro Minute nötig. Deshalb versuchte man durch größere Übersetzungen die Drehzahl zu steigern. Durch den hohen Getriebeverlust wurden keine befriedigenden Resultate erzielt.     Schnellläufer:   Der Schnellläufer besteht meist aus 2-4 aerodynamisch geformten, schlanken Flügeln mit geringer Oberfläche. Deshalb ist das Anlaufmoment sehr niedrig.

Solche Anlagen laufen aber erst ab einer Windgeschwindigkeit von 2-3 Metern pro Sek. Trotzdem erreichen sie sehr hohe Drehgeschwindigkeiten, welche zur Stromerzeugung erforderlich sind. Die Schnellläufer können je nach Bauart etwa 30-50% der im Wind enthaltenen Energie nutzen. Wie durch umfangreiche Tests bekannt wurde, steigt die Drehzahl mit abnehmender Flügelzahl und schmaleren Profilen. Deshalb testet man heute, wie sich einblätterige Rotoren im Betrieb verhalten.

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