Windkraft

Windenergie ist die Energie, die aus Windkraftanlagen gewonnen wird. Schon bei Windgeschwindigkeiten von 4 bis 5 Meter pro Sekunde werden mit diesen Anlagen gute Leistungen erzielt.
Es wird bei den Anlagen für Windkraft zwischen Onshore- und Offshore-Anlagen unterschieden. Onshore Anlagen sind an Land aufgestellte Windräder, während Offshore-Anlage draußen im Meer liegen und weit von der Küste entfernt liegen können. Von den Windanlagen wird über unterirdische Kabel der Strom an Verteilerstationen weitergeleitet und gelangt von dort in die Haushalte.

Unabhängig vom Standort funktionieren die Anlagen für Windkraft auf die gleiche Art. Sie bestehen aus hohen Türmen, an denen oben Rotorblätter befestigt sind. Der Wind setzt diese Rotorblätter in eine Drehbewegung. Durch die Drehbewegung der Rotorblätter wird über eine Drehachse der Stromgenerator angetrieben. So wird die Bewegungsenergie, also die kinetische Energie, in elektrische Energie, also Strom umgewandelt.
Windräder sind keine Erfindung der Neuzeit. Schon bei den alten Ägyptern vor ungefähr 4000 Jahren, wurden Windräder für Mühlen oder Schöpfwerke benutzt. Zum Mahlen benutzen wir die Windräder nicht mehr.

Eine Anlage für Windkraft besteht aus einem Fundament, einem Turm, einer Gondel und dem Rotor, der den Wind in Rotationsenergie umwandelt. Die Türme erreichen mittlerweile eine Höhe von 120 m. Aus der Höhe des Turms und dem Durchmesser kann man darauf schließen, wie viel Energie die Anlage für Windkraft erzeugt. Denn je größer beide sind, desto mehr Energie wird gewonnen. Die Höhe des Turms ist deshalb wichtig, weil in größerer Höhe die Windströmung gleichmäßiger und schneller ist.
Die Windströmung erzeugt an den Rotorblättern, die aerodynamisch geformt sind, einen Auftrieb, der den Rotor in eine Drehbewegung versetzt. Über ein mehrstufiges Getriebe treibt der Rotor einen Asynchrongenerator an, der direkt mit dem Stromnetz verbunden ist.
Die Gondel auf dem Turm ist drehbar und enthält mechanische und elektrotechnische Bestandteile zur Umwandlung der Rotordrehung in elektrische Energie. Damit die Windverhältnisse bestmöglich ausgenutzt werden können, passt die Anlage sich der Windrichtung an.

Im Jahr 2019 wurden durch die Windenergie an Land und auf See 24,5 Prozent des gesamten Bruttostroms in Deutschland erzeugt. An Land befinden sich 29.213 Onshoreanlagen für Windkraft, während in deutschen Gewässern 1.305 Offshore-Anlagen für Windkraft Strom in das Netz einspeisen.

Wind steht fast immer zur Verfügung. Die Stromerzeugung durch Windkraft ist sehr schadstoffarm.
Da die Stromerzeugung mit Windkraft einen immer höheren Stellenwert einnehmen wird, werden viele Arbeitsplätze geschaffen, bez. gesichert.
Windenergie senkt nachhaltig die Emission von Kohlendioxid (CO2).
Die Energiebilanz bei Anlagen für Windkraft ist positiv. Sie erzeugen mehr Energie, als ihre Herstellung, Transport, Aufbau und Wartung benötigen.
Strom aus Windkraft ist günstiger als konventionell erzeugter Strom. Bei konventionellen Energieanlagen, vor allem bei Atomkraftwerken, sind der Abbau und die Entsorgung, weitaus komplizierter und kostenintensiver als bei Anlagen für Windkraft.
Die Nutzung des Windes birgt keine elementaren Gefahren wie zum Beispiel Atomkraftwerke oder Erdöl.
Durch die Nutzung der Windkraft können die UN-Klimaschutzziele möglicherweise erreicht werden.

Windräder können nur dann Strom erzeugen, wenn der Wind ausreichend stark weht. Bei Windflauten muss kurzfristig auf andere Energieträger ausgewichen werden.
An windigen Tagen kann die Produktion von Windstrom zu Netzüberbelastung durch Überkapazitäten führen.
Es gibt Schwierigkeiten bei der Lagerung. Meist muss die erzeugte Energie sofort verbraucht werden.
Windräder beeinträchtigen das Landschaftsbild. Sie müssen auf offenem erhöhten Gelände aufgestellt werden und sind daher weithin sichtbar.
Windräder erzeugen Geräusche neben hörbarem Schall auch Infraschall.
Windräder beeinflussen die Tierwelt. Vögel können mit den Rotorblättern kollidieren, was den Tod der Vögel bedeutet.
Windräder werfen Schatten.

Zurzeit ist geplant, die Emissionen von Treibhausgasen bis 2030 um mehr als die Hälfte, das sind 55 Prozent im Vergleich mit 1990 zu vermindern. Gleichzeitig soll der Anteil an erneuerbaren Energien im Strommix auf 50 Prozent ansteigen.
Wenn diese Ziele bis 2030 erreicht werden, können höchst wahrscheinlich auf die für 2050 geplanten Ziele verwirklicht werden. Bis dann sollen nämlich nochmal 30 bis 45 Prozent weniger Emissionen von Treibhausgas in die Umwelt ausgestoßen werden. Auch der Anteil der erneuerbaren Energien soll nochmal ansteigen, nämlich auf 80 Prozent.
Windkraft und Sonnenenergie sind die zwei Quellen, aus denen die Stromerzeugung langfristig betrachtet bestehen soll. Windkraft und Sonnenenergie sind günstige Stromquellen, da meistens vorhanden sind und die CO2-Emissionen werden durch sie deutlich niedriger.
So soll in vielen Bereichen auf Windkraft als Stromquelle gesetzt werden, wie beispielsweise bei der Mobilität, beim Heizen und in der industriellen Produktion. Und der Einsatz von Windkraft und Sonnenenergie zur Stromgewinnung hat mehrere Gründe:
Sonnenenergie und Windkraft sind günstig. Langfristig wird die Produktion von Strom aus diesen Quellen wirtschaftlicher sein als Kern- und Kohleenergie.
Die Emissionen von CO2 sinken deutlich. Die Hauptbereiche für die Emission sind die Industrie, der Verkehr und die Wärmeerzeugung.
Um auf Sonnenenergie und Windkraft umsteigen zu können, muss eine Unabhängigkeit von Wetter erreicht werden, sodass der Strom auch unabhängig vom jeweiligen Wetter zur Verfügung stehen. Um den Strom nicht nur nutzen zu können, wenn der Wind weht oder die Sonne scheint, müssen Speichermöglichkeiten geschaffen werden. Auch Flexibilität der Nutzer ist dabei gefragt. Wenn Industriebetriebe ihrem Strombedarf anpassen und ihn flexibel verschieben können, Verbraucher ihren Stromkonsum der Wetterlage anpassen können und wenn Speicher geschaffen werden, wirkt sich die Flexibilität positiv auf den Stromverbrauch aus.
Um Windkraft effizient nutzen zu können ist auch eine sinnvolle europäische Vernetzung notwendig. Strom wird mittlerweile an der Börse über Landesgrenzen hinweg gehandelt. Die Stromleitungen verbinden die einzelnen Länder. Der Verbraucher kann daraus seinen Nutzen ziehen, weil er seinen Strom dort kaufen kann, wo er für ihn am günstigsten ist. Durch diese Vernetzung kann es auch kaum zu Versorgungslücken kommen, weil die miteinander vernetzten Länder sich gegenseitig beliefern können.
Ein weiterer positiver Effekt der Nutzung erneuerbarer Energien ist der Wirtschaftsbereich der Energiebranche. Es werden immer mehr innovative Technologien gefragt und klimafreundliche Ansätze werden einen immer größeren Marktanteil erringen. Für die Wirtschaft heißt das mehr Arbeitsplätze, Wachstum und Chancen zum Export. Bereits im Jahr 2013 lag der Anteil der Energiebranche in der Wirtschaft bei 14 Prozent.
Und für unsere Eingangsfrage, welche Rolle Windkraft im zukünftigen Strommix einnehmen wird, bedeutet das alles, das ihr Anteil auch in Zukunft vor allem aus den Hauptgründen Preis und Sauberkeit weiter ansteigen wird.

Damit der Anteil erneuerbarer Energien am Strommix noch weiter ausgebaut werden kann, werden weitere Alternativen benötigt. Einige Innovationen, die ein Teil des zukünftigen Strommixes sein könnten, sind:
Windenergie durch Lenkdrachen
Um die Windkraft noch effektiver nutzen zu können, könnten Lenkdrachen eingesetzt werden. Sie können größere Höhen erreichen als Windräder, wo die Winde konstanter und stärker sind. Über Seilwinden, die gleichzeitig Stromleitungen sind, werden sie mit dem Boden verbunden. Entwürfe für diese Systeme existieren bereits seit den 1970er Jahren und mehrere Unternehmen auf der Welt arbeiten an der Weiterentwicklung solcher Systeme.
Strom aus Wellen
Diese Idee sieht vor, die Energieerzeugung auf das Meer zu verlagern. Die Bewegungsenergie der Wellen kann durch schwimmende Pontons nutzbar gemacht werden. Dabei liegen riesige Pontons auf den Wellen, die über Seilzüge mit einem Generator verbunden sind. Durch die Bewegung der Schwimmkörper werden die Seile bewegt und treiben den Generator an. Einige Unternehmen erforschen dieses System.
Energie unter der Erde
Im Innern der Erde ist es heiß. Diese Hitze heißt Geothermie. Sie kann durch Kilometertiefe Bohrlöcher an die Oberfläche befördert werden, wo sie entweder zum Heizen oder für Dampfturbinen zur Stromgewinnung genutzt werden kann. Diese Art der Stromerzeugung kann das ganze Jahr über benutzt werden, da die Temperaturen in den tieferen Erdschichten konstant bleiben. Allerdings ist die Möglichkeit der Geothermie für die Stromerzeugung bei uns gering. Sie kann allerdings zur Produktion von Heizwärme sehr gut genutzt werden.

Um die geplanten Klimaschutzziele zu erreichen, muss auf jeden Fall bei der Energieversorgung ein Umdenken einsetzen. Es muss in Zukunft vermehrt auf erneuerbare Energie gesetzt werden. Dabei werden Sonnenenergie und Windkraft bestimmt ihren Platz haben. Und da die Forschung immer weiter voranschreitet, werden sich auch die Nutzungsmöglichkeiten und die Effizienz dieser Art der Stromgewinnung verbessern und unsere zukünftige Energieversorgung bei gleichzeitiger Entlastung der Umwelt sichern.