Windkraftanlagen

Windkraftanlagen: Windenergie elektrisch nutzbar machen

Windkraftanlagen entwickelten sich zum Ende des 19. Jahrhunderts aus den Windmühlen, die es bereits seit dem Mittelalter in Europa gab. Doch während ebenjene die Windenergie mechanisch nutzten, etwa zum Getreidemahlen oder Ölpressen, erzeugen heutige Windkraftanlagen mithilfe von Rotoren und Generatoren elektrischen Strom. In der Gegenwart existieren verschiedene Bauformen. Neue Möglichkeiten werden ständig ausgelotet und erforscht. Das Vegan Strom-Lexikon stellt Dir die wichtigsten vor.

 

Die Haupttypen von Windkraftanlagen: Vertikalachser versus Horizontalachser

Moderne Windkraftanlagen lassen sich grundsätzlich in zwei verschiedene Typen von Windrädern unterscheiden. Das wichtigste Kriterium hierbei ist die Ausrichtung der Achse. Es erfolgt somit eine Unterteilung in Horizontalachser und Vertikalachser.

Die wohl am weitesten verbreitete und kommerziell am häufigsten genutzte Form ist der sogenannte Horizontalachser. Bei ihm befindet sich die Rotationsachse parallel zum Boden. Der von vorn auf die Rotorblätter auftreffende Wind sorgt durch das Erzeugen eines Druckunterschiedes dafür, dass sich der Rotor dreht. Dieser leitet den Drehimpuls an ein Getriebe weiter, das den Generator antreibt. Dieser erzeugt aus der Windenergie elektrischen Strom. Horizontalachser sind aufgrund ihrer komplexen und vor allem hohen Bauweise recht teuer. Dies kompensieren sie jedoch durch ihren hohen Wirkungsgrad. Sie können sich dank Windfahne oder mittels Motorenkraft stets optimal zum Wind ausrichten, um so die maximale Windausbeute zu erzielen.

Neben Horizontalachsern gibt es sogenannte Vertikalachser, die vielfach als Windturbine bezeichnet werden. Wie der Name bereits suggeriert, steht die Rotationsachse bei diesem Windrad-Typ nicht parallel, sondern senkrecht zum Boden. Vertikalachser kommen überwiegend im privaten Bereich zum Einsatz. Im kommerziellen Sektor sind sie für gewöhnlich nicht zu finden. Dies liegt vor allem an ihrem geringeren Wirkungsgrad von maximal 40 Prozent, der sich aus der Bauart und vor allem aus der geringeren Höhe der Anlagen ergibt. Horizontalachser hingegen erreichen einen Wert von etwa 50 Prozent. Dafür sind Vertikalachser jedoch einfacher in Aufbau und Wartung, außerdem leiser und robuster und es ist bei ihnen keine Windrichtungsnachführung erforderlich. Andererseits ist es jedoch nicht möglich, sie bei Sturm zum Schutz aus dem Wind zu drehen.

 

Forschungsprojekte, Prototypen und andere Windkraftanlagen

Obwohl auf dem Boden installierte Windkraftanlagen, vor allem Horizontalachser, mit ihren Wirkungsgraden von bis zu 50 Prozent schon sehr effizient arbeiten könnten, wird dieser Wert aufgrund der ständig wechselnden Windbedingungen nur selten erreicht oder nicht voll ausgeschöpft. Aus diesem Grund suchen Forscher nach immer neuen Möglichkeiten, Windenergie effektiver zu nutzen. Dies könnten zum Beispiel sogenannte Flugwindkraftwerke ermöglichen. Zurzeit existieren diese jedoch lediglich als Konzeptstudie oder als Prototyp. Hierbei handelt es sich um Windenergieanlagen, die keinen Turm benötigen und nur aus Rotor und Generator bestehen und durch ein Halteseil mit einer Bodenstation verbunden sind. Dadurch lassen sich weitaus größere Höhen erreichen und folglich auch höhere Windgeschwindigkeiten nutzen. In die Luft befördert werden die Kraftwerke entweder mit Drachensegeln oder Rotoren, wobei sie einen Teil der Windenergie zum eigenen Antrieb nutzen würden, oder mit Ballons, welche mit Gasen gefüllt sind, die leichter als Luft sind.

Eine weitere Möglichkeit, Windkraft effektiver zu nutzen, liegt in der Erschließung von Flächen, die nicht für herkömmliche Windkraftanlagen zur Verfügung stehen. Hier können zum Beispiel sogenannte Windbäume zum Einsatz kommen, die von der französischen Firma NewWind entwickelt wurden. Bei diesen handelt es sich um kleinere Anlagen, die die Form eines Baumes haben und problemlos überall aufgestellt werden können, auch in Städten. An den „Ästen“ der Windbäume befinden sich dabei 72 kleine Savonius-Rotoren, eine spezielle vertikalachsige Bauart, welche die Windenergie in elektrischen Strom umwandeln. Die Anlagen sind mit nur elf Metern Höhe und acht Metern Durchmesser entsprechend klein: Folglich erzielen sie nur einen geringen Wirkungsgrad von etwa 15 Prozent und weisen lediglich eine Leistung von 3,1 Kilowatt auf. Allerdings lassen sie sich problemlos in ein Stadtbild integrieren und erzeugen immerhin genug Energie für einen durchschnittlichen Singlehaushalt. Ebenso bringen sie den Vorteil mit, dass die Stromerzeugung auch tatsächlich dort stattfindet, wo es Bedarf, also einen Verbrauch, gibt.

 

Windkraftanlagen helfen der Umwelt, Vegan Strom hilft auch den Tieren

Windkraftanlagen produzieren sauberen und nachhaltigen Strom, der die CO2-Emissionen sowie unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert. Dabei entstehen immer effizientere Anlagen, die mehr Energie erzeugen und weniger Platz benötigen. Einziger Nachteil an ihnen ist, dass sie trotz all ihrer Vorzüge dennoch eine Gefahr für Vögel oder Fledermäuse darstellen, die durch die Rotoren oder Turbinen verletzt oder getötet werden können. Modernere Sensoren und neue Konzepte für Rotoren könnten dieses Problem jedoch in Zukunft beheben.

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