Windenergie:
Wichtige Säule der Energiewende

Die Windenergie ist für die Energiewende in Deutschland ein wichtiger Baustein. In Deutschland liefert die Windenergie den größten Beitrag zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Aber das nicht nur innerhalb unseres Landes. Nein, auch europaweit belegt die Windkraft Platz 1. Die in Deutschland installierte Leistung aus Windenergieanlagen (WEA) betrug 2021 rund 64.000 MW.

Nur, was ist Windenergie überhaupt? Wie wird der Wind in Strom umgewandelt und in das Stromnetz eingespeist? Welche Vor- und Nachteile hat die Windkraft? Alles, was Sie zur Nutzung von Windkraft wissen müssen und wie sie als Unternehmen profitieren können fasst unser Artikel zusammen.

 

Was ist Windenergie? Einfach erklärt

Wir Menschen wissen schon seit Jahrhunderten, wie wir die Kraft des Windes nutzen. Aber Dank der heutigen Technik und Erfahrung hat sich diese Nutzung stetig weiterentwickelt. Und was ist Windenergie nun genau? Einfach erklärt: man versteht darunter die Nutzung der Bewegungsenergie von Luftströmen zur Erzeugung elektrischer Energie.

Diese Luftströmungen entstehen durch Temperaturunterschiede der Luft. Die Sonnenstrahlen erhitzen die Luft unterschiedlich stark, was zu Druckunterschieden führt. Diese Druckunterschiede werden durch Luftströme wieder ausgeglichen – dem Wind.

Windenergie wird mittels Windkraftanlagen zur Stromerzeugung verwendet. Während des Betriebes werden keine Treibhausgase freigesetzt. Deshalb zählt die Windenergie auch zu den nachhaltigen Energieträgern und spielt eine große Rolle bei der Energiewende. Laut Umweltbundesamt ist sie sogar eine tragende Säule.

 

Wie entsteht Windenergie?

Der Schlüssel bei der Erzeugung von Windstrom ist die Sonneneinstrahlung. Durch sie wird die Luft unterschiedlich stark an verschiedenen Stellen erwärmt. Durch die Druckunterschiede die dadurch entstehen, kommt es zu ausgleichenden Luftströmen. Die warme Luft steigt an einem Ort auf und an einem anderen nicht – es entsteht Wind. Windenergie wird deswegen auch als indirekte Sonnenergie bezeichnet.

 

Wie funktionieren Windkraftanlagen?

Der Wind (kinetische Energie) setzt die Rotorblätter der Windkraftanlage in Bewegung. Diese Bewegungsenergie wird in Rotationsenergie umgewandelt und mithilfe eines Generators zu elektrische Energie. Diese Energie wird dann in das Stromnetz eingespeist.

Bei einer Windgeschwindigkeit von 2-4 m/s fangen die Rotorblätter an sich zu bewegen. Die maximale Leistung erreicht die Windkraftanlage bei einer Windgeschwindigkeit von ca. 12 m/s, was der sogenannten Nominalgeschwindigkeit entspricht. Bei Windgeschwindigkeiten über 28 m/s wird die Windenergieanlage aus Sicherheitsgründen abgeschaltet.

Für die effiziente Gewinnung von Strom ist die Ausrichtung und der Standort der Windräder wichtig. Je mehr Wind herrscht, desto mehr Strom kann auch erzeugt werden. Gerade in unserem Land im Nordwesten liegen die idealen Bedingungen vor. Wenn mehr als drei Windkraftanlagen zusammenstehen, spricht man auch von einem Windpark.

 

Wie sind Windkraftanlagen im Detail aufgebaut?

Eine Windkraftanlage besteht in der Regel aus drei Hauptkomponenten:

  • Der Turm ist der erste Teil der aufgestellt wird. Er ist groß und sperrig und wiegt meist mehrere hundert Tonnen. Die Höhe variiert dabei je nach Umgebung.
  • Die Gondel ist das Herzstück der Windenergieanlage. Hier ist der Generator sowie das Getriebe untergebracht. Hier befinden sich auch die Messinstrumente, wie die Windfahne und das Anemometer, welche die Windstärke und -richtung ermitteln.
  • Die Rotorblätter sind an der Rotornabe angebracht und nehmen die Bewegungsenergie des Windes auf und übersetzen dies in eine Drehbewegung. Moderne Windkraftanlagen haben normalerweise drei Rotoren.

Welche Arten von Windenergie gibt es?

Bei Windenergieanlagen wird zwischen Onshore und Offshore unterschieden.

Onshore

Onshore bedeutet, dass sie die Windenergieanlage auf dem Land befindet. Diese Anlagen sind oft auf großen Wiesen oder Ackern zu finden. Der Nordwesten von Deutschland bietet die idealen Bedingungen für Windparks. Die meisten Windkraftanlagen stehen auf dem Land. Dies hat zwei Gründe: zum einen gibt es Onshore-Windparks schon seit über 30 Jahren und zum anderen sind diese kostengünstiger. Ebenso sind die Bau- und Wartungskosten geringer als bei Offshore-Windparks.

Offshore

Offshore bedeutet, dass sich die Windenergieanlage im Meer befindet, also vor der Küste installiert ist. Offshore-Windanlagen sind sehr ergiebig, da die Windgeschwindigkeiten sehr hoch und konstant sind. Die meisten Windparks sind in Deutschland in der Nordsee stationiert. Neben Großbritannien gehört Deutschland zu den führenden Ländern, die Offshore-Windenergie nutzen.

 

Wie wird Windenergie gespeichert?

Windenergie gehört wie die Solarenergie zu den fluktuierenden Energiequellen. Das bedeutet, dass die erzeugte Energiemenge je nach Sonneneinstrahlung oder Windgeschwindigkeit schwanken kann. So kann auch bei starkem Wind zu viel Strom erzeugt werden und Windräder müssen dann temporär abgeschaltet werden. In Stromerzeugungsanlagen muss exakt so viel Leistung erzeugt werden, wie gerade auch benötigt wird. Somit können Windkraftanlagen nicht ihr volles Potenzial ausschöpfen.

Was liegt also näher, als den Strom aus erneuerbaren Energiequellen zu speichern? Die Lösung für die schwankende Versorgungssicherheit sind Stromspeicher, da schwankende Einspeisungen besser ausbalanciert werden können. Elektrische Energie kann aktuell noch nicht in ausreichendem Umfang gespeichert werden, daher muss diese in eine andere Energieform umgewandelt werden. Dies ist bei der Rückwandlung wieder mit Verlusten verbunden.

Klar ist jetzt schon, dass durch eine ausreichende Speichertechnologie das Abschalten von Windkraftanlagen vermieden werden kann. Durch den immer weiter steigenden Anteil und die fortschreitende Energiewende wird die technologische Entwicklung allerdings stetig voranschreiten.

 

Die Vor- und Nachteile von Windenergie

Vorteile

  • Wind ist unerschöpflich und ein regenerativer Rohstoff
  • Bei der Energieerzeugung entstehen keine schädlichen Treibhausgase, wie CO2
  • Windenergie ist relativ günstig und zusätzliche Umweltkosten wie die Entsorgung von Kraftwerksmüll entfallen
  • Strom kann 24-Stunden lang erzeugt werden, auch nachts
  • Schaffung von Arbeitsplätzen

Nachteile

  • Wind ist nicht immer in konstantem Ausmaß verfügbar, daher keine konstante Energieproduktion
  • Der Standort muss passend gewählt werden, damit die Windenergieanlage auch effizient arbeiten kann
  • Windparks stellen für Tiere eine Bedrohung dar, da Fledermäuse und Vögel oft von Rotorblättern getötet werden
  • Bislang sind noch keine ausreichenden Speichermöglichkeiten vorhanden

Windkraft in Zahlen

Ende 2021 lieferten 29.731 Windkraftanlagen an Land und auf See gemeinsam 23 % des in Deutschland erzeugten Stroms. Windenergie war mit fast 122 Terawattstunden (Mrd. kWh) der größte Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. Rechnerisch hätten damit knapp 35 Millionen deutsche Haushalte mit Strom versorgt werden können.

Dank der Windkraft wurden im Jahr 2021 rund 87 Mio. Tonnen CO2 eingespart und rund 2,95 Mrd. Euro in neue Windenergieprojekte investiert.

Weltweit liegt Deutschland auf Platz 3 mit rund 9,4 % der installierten Leistung hinter China (41 %) und den USA (16 %). Im europäischen Vergleich hat Deutschland mit knapp 30 % die meiste Windenergie-Leistung installiert.

Die Zukunft der Windenergie – Zentrale Säule der Energiewende

Windenergie gehört mit Wasserkraft, Sonnenenergie, Biomasse und Geothermie zu den erneuerbaren Energien. Diese Energiequellens stehen immer zur Verfügung und sind somit nachhaltig. Im Gegensatz zu den fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Öl wird bei der Energieerzeugung kein CO2 ausgestoßen. Somit schaden erneuerbare Energien nicht dem Klima.

Windenergie ist eine der zentralen Säulen für eine nachhaltige Energieversorgung und somit auch eine zentrale Säule der Energiewende. Bis 2030 sollen bereits 80 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien gewonnen werden.

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