Windenergie – alternative energiequellen

Im Grunde gehort der Wind zur Sonnenenergie; denn die Sonne erwarmt die Luftschicht der Erde. Durch lokale Erwarmungsunterschiede bilden sich dabei Zonen unterschiedlichen Luftdrucks, sogenannte Hoch- und Tiefdruckgebiete. Die „Wind“ genannte Luftbewegung entsteht, wenn die Luft vom Hoch- zum Tiefdruckgebiet stromt. Infolge der Erdrotation erfolgt dieser Druckausgleich nicht geradlinig, auf kurzestem Wege, sondern in einer spiralformigen Bewegung um das Zentrum der jeweiligen Hoch- und Tiefdruckgebiete. Entsprechend weisen die „Isobaren“, wie man die Linien gleichen Luftdrucks auf der Wetterkarte nennt, einen spiralformigen gekrummten Verlauf auf. Dasselbe gilt fur die Wolken der Tiefdruckgebiete, deren Wirbel auf Satellitenfotos gut zu erkennen sind. Der Wind ist stromende Luft in der freien Natur. Ruht die Luftstromung, sprechen wir von Windstelle, ist sie sehr heftig, von Sturm. Ein kraftiger Windsto? hei?t Boe. Normalerweise andern sich Windrichtung und Windgeschwindigkeit standig. Denn ursachlich ist die Windenergie eine Folge der Sonnenenergie: so steigt zum Beispiel uber einer von der Sonne erwarmten Landoberflache auch die Lufttemperatur. Dabei dehnt sich die Luft aus. Über einem daneben befindlichen Meer bleibt die Oberflache – und damit auch die Luft – kuhler. Die so entstehenden Luftdichteschwankungen verursachen Luftdruckunterschiede und diese wiederum erzeugen Luftstromungen. An der Erdoberflache beginnt ein Wind vom Meer zum Land zu wehen. Nachts kehrt sich die Windrichtung um, weil dann das Wasser warmer ist als die schneller abkuhlende Erdoberflache. Was wir hier im kleinen einsehen konnten, entsteht auch gro?flachig. Immer stromt die Luft von Gebieten hohen in Bereiche niedrigen Luftdrucks. Daruber hinaus beeinflussen zwei weiter Faktoren den Wind; zum einen ist es die Erddrehung, wie die Entstehung der Passatwinde sehr schon zeigt; zum anderen ist es die Struktur der Erdoberflache, wobei Baume, Bauwerke, Hugel oder gar Berge einen Einflu? auf die Starke der Luftstromung nehmen. An jedem Standort auf unserer Erde uberlagern sich alle Einflu?faktoren. Hier hat der eine, dort ein anderer besonderes Gewicht. Will jemand einen Windkonverter aufstellen, mu? er sorgfaltig prufen, von welchen Voraussetzungen er hinsichtlich seines Energielieferanten ausgehen mu?. Das Windpotential der Erde entspricht etwa 2 % der gesamten Sonneneinstrahlung bzw. 2 Millionen Terawattstunden jahrlich (das sind 20 Billionen Kilowattstunden). Auf die bewohnten Gebiete entfallen davon etwa 270 Millionen Gigawatt. Das ist immer noch ein Vielfaches des gesamten Weltenergiebedarfs. Praktisch nutzbar ware freilich nur ein geringer Teil. Optimisten rechnen mit etwa 3 %. Das hie?e, da? die Windenergie maximal ein Drittel des gegenwartigen Gesamtenergiebedarf decken konnte. Aber diese Zahl ist nur ein Durchschnittswert. Sie berucksichtigt weder die unterschiedliche Verteilung der Windenergie noch den besonders hohen Energiebedarf der hochindustrialisierten Lander. In Mitteleuropa herrschen Winde vom Atlantik vor. Am ergiebigsten sind sie auf offener See oder an der Kuste. Landeinwarts nimmt die Windgeschwindigkeit generell ab. Im Einzelfall konnen die Windstarken jedoch recht verschieden sein. Sie sind abhangig von der „Hohe uber dem Meer“ sowie von Gelandeform, Bebauung, Bewuchs usw. Zum Beispiel herrscht auf dem 840m hohen Kahlen Asten im Sauerland eine Windstarke von 5,9m/sec. Das ist annahernd derselbe Wert wie auf dem 1838m hohen Wendelstein in Oberbayern, der fast dreimal so weit von der Kuste entfernt ist. Übertroffen werden jedoch beide Gipfel von List auf Sylt, wo auf Meereshohe im Jahresmittel eine Windstarke von 6,8m/sec herrscht. Die jahrliche Energiemenge die sich mit einer Windkraftanlage erzielen la?t, errechnet sich aus der dritten Potenz der mittleren Windgeschwindigkeit. Das hei?t konkret, da? z.B. eine mittlere Windgeschwindigkeit von 2 m/sec im Vergleich mit einer solchen von 6 m/sec nicht blo? ein Drittel an Energieausbeute ergibt, sondern gerade noch den siebenundzwanzigsten Teil. Die Nutzung der Windkraft kommt deshalb hauptsachlich in Kustengebieten und in den Hochlagen der Mittelgebirge in Frage. Denn nur hier findet sich eine mittlere Windgeschwindigkeit von 4 bis 5 m/sec, die als Richtwert fur die wirtschaftliche Nutzung von Windkraftanlagen gilt. Zum Beispiel gibt es in den kustennahen Bundeslandern Schleswig-Holstein und Niedersachsen eine weitaus gro?ere Flache, die dieses Limit erfullt, als in Bayern oder Baden-Wurttemberg. Insgesamt durfte der mogliche Betrag der Windenergie zum deutschen Gesamtenergiebedarf nicht mehr als einige Prozent ausmachen. In einer besseren Lage befinden sich naturliche Kustenlander wie Danemark oder die Niederlande. Innerhalb der gesamten EG konnten langfristig schatzungsweise 3 bis 4 % des heutigen Strombedarfs durch Windkraftanlagen gedeckt werden.

Die Windenergie

Wind ist eine kostenlose Energiequelle. Wir konnten sie nutzen, das hei?t, in eine erwunschte andere Energieform uberfuhren, wenn wir besondere, eigen auf die Luftstromung abgestimmte Windkonverter an geeigneten Orten aufstellen. Die allermeisten Windkonverter nutzen, wenn sie dem Wind Energie entnehmen, das gleiche physikalisch-technische Prinzip, das auch Flugzeuge in der Luft halt, indem ihre Tragflugel umstromt werden. Es hei?t „Auftriebsprinzip“. Die Kraft, die sich am Windradflugel entfaltet, nutzt ihn selbst als Hebel, der sich endlos um die meist horizontal liegende Achse dreht. So entsteht der erforderliche Drehmoment, um den Generator oder andere Kraft- und Arbeitsmaschinen anzutreiben. Es scheint erstaunlich, da? es fur eine optimale Energieausnutzung kaum auf die Anzahl der Flugel ankommt, die eine bestimmte Anlage hat: Ein Windrad mit nur einem Flugel kann dem Wind die gleiche Leistung entnehmen, wie einen mit zwanzig. Naturlich mu? ein Rotor mit wenigen Flugeln schneller gedreht werden, wenn er den gesamten uberstrichenen Kreisquerschnitt >>abkassieren