Das Ökocenter Blog soll auch dazu dienen, die Technik rund um das Thema Windkraft verständlich zu machen. Immer wieder streifen wir ja wesentliche Aspekte der Stromgewinnung durch Windkraft, etwa bei der Standortfrage. In den kommenden Wochen will ich in mehreren Teilen technische Aspekte der Windenergie behandeln, denn obwohl das Prinzip der Windkraft einfach ist, haben wir mit durchaus komplexer Technik zu tun, um tatsächlich das Optimum aus unseren Anlagen herauszuholen.

Also heute ganz prinzipiell: Wie wird aus Wind Strom erzeugt?

Durch den Wind werden die einzelnen Rotorblätter an den Windkraftanlagen in eine Drehbewehung versetzt. Damit wird ein Generator angetrieben, der Strom produziert. Es wird physikalisch gesprochen die kinetische Energie des Luftstroms in elektrische Energie umgewandelt.

Windräder sind keine neue Erfindung. Wer kennt nicht die malerischen Bilder von Windmühlen? Schon bei den alten Ägyptern (vor ca. 4000 Jahren) waren Windräder als Mühlen und Schöpfwerke im Einsatz. In den letzten Jahrhunderten etablierte sich die Windenergie auch in Europa; sie wurde vorallem zum Mahlen herangezogen. Eine andere Anwendungsform diente der Entwässerung der Deiche in den Niederlanden. Mitte des 19. Jahrhunderts existierten in Europa 200.000 Windmühlen. Der Begriff Windmühle, wie wir ihn in den ersten Jahren der Windkraft immer wieder hören konnten, ist natürlich für heutige Windenergieanlagen nicht mehr korrekt, denn gemahlen wird mit unseren Kraftwerken nicht mehr.

Aus einer Vielzahl unterschiedlicher Bauweisen haben sich Anfang der 1980er-Jahre Windenergieanlagen mit horizontaler Drehachse, drei Rotorblättern, Getriebe und Asynchrongenerator durchgesetzt. (das sog. „Dänische Konzept“)

Eine Windenergieanlage besteht – vereinfach gesagt – aus einem Fundament, einem Turm, einer Gondel und dem Rotor, der die Strömungsenergie des Windes in Rotationsenergie umwandelt. Die Türme großer Anlagen erreichen inzwischen eine Höhe von 120 m. Als Faustregel gilt: Je höher der Turm und je größer der Rotordurchmesser, desto mehr Energie kann eine Windenergieanlage liefern. Die Turmhöhe ist deshalb wichtig, weil mit zunehmender Höhe eine gleichmäßigere Strömung und höhere Windgeschwindigkeiten vorliegen.
Die Strömung des Windes erzeugt an den aerodynamisch geformten Rotorblättern einen Auftrieb, der den Rotor in Drehbewegung versetzt. Der Rotor treibt über ein mehrstufiges Getriebe einen direkt mit dem Stromnetz gekoppelten Asynchrongenerator an. Es gibt sowohl Anlagen mit vorgegebener (von der Netzfrequenz abhängiger) konstanter Drehzahl wie auch mit variabler Drehzahl. Die auf dem Turm gelagerte Gondel ist drehbar und enthält alle mechanischen und elektrotechnischen Komponenten zur Umwandlung der Rotordrehung in elektrische Energie. Im Sinne der bestmöglichen Ausnützung der Windverhältnisse wird die Anlage nachgeführt; sie passt sich also der Windrichtung an.
Das Herzstück ist die Gondel. Hier eine Grafik der Agentur für Erneuerbare Energie in Deutschland:


Quelle: Agentur für Erneuerbare Energie

Fortsetzung folgt!