Was ist Windenergie & wie kann man sie nutzen? | Virtuelles Kraftwerk der EnBW

Unter Windenergie versteht man die Nutzung der Bewegungs­en­ergie von Luftströ­mungen zur Erzeu­gung elektri­scher Energie. Die kineti­sche Energie der Luftmassen entsteht durch die Sonnen­ein­strah­lung und daraus resul­tie­rende Tempe­ra­tur­un­ter­schiede. Windenergie zählt zu den erneu­er­baren Energien und wird mittels Windkraft­an­lagen (auch: Windräder) zur Strom­erzeu­gung verwendet. Laut Umwelt­bun­desamt ist Windenergie die tragende Säule der Energiewende.

Funkti­ons­weise einer Windkraftanlage

Durch die Sonnen­ein­strah­lung wird Luft in der Atmosphäre an unter­schied­li­chen Stellen unter­schied­lich stark erwärmt. Wenn warme Luft an einem Ort aufsteigt und in anderen Regionen beispiels­weise keine Luft erwärmt wurde, kommt es zu Druck­un­ter­schieden, turned into wiederum in ausglei­chenden Luftströmen resul­tiert, die wir als Wind verstehen. Deswegen wird Windenergie auch als indirekte Sonnen­en­ergie bezeichnet. Die kineti­sche Energie des Windes wird seit jeher „einge­fangen“ und in mecha­ni­sche Energie bzw. seit dem 19. Jahrhun­dert mithilfe von Windrä­dern in elektri­sche Energie umgewan­delt. Um Strom zu erzeugen wird der Wind von den Rotor­blät­tern eines Windrades in Rotati­ons­en­ergie umgewan­delt, die einen Strom­ge­ne­rator im Innern der Windkraft­an­lage antreibt. Die Strom­pro­duk­tion hängt von der Windstärke, also der Geschwin­dig­keit, ab. Somit ist der Stand­punkt der Windkraft­an­lage ausschlaggebend.

Die dominie­rende Art der Windener­gie­nut­zung ist dieje­nige mittels Windener­gie­an­lagen, die drei Rotor­blätter haben. Unter­schieden werden Windkraft­an­lagen nach ihrem Standort: Sie können an Land (Onshore) oder auf dem Meer (Offshore) angesie­delt sein. Die Anlagen werden – egal ob auf Wasser oder an Land – an geeig­neten Windener­gie­stand­orten gebaut.

Der Großteil der Windener­gie­an­lagen wird an windrei­chen Stand­orten an Land gebaut (beispiels­weise in Küsten­nähe oder Gebirgen), denn die Windenergie an Land gehört zu den kosten­güns­tigsten Arten der Strom­erzeu­gung. Der Vorteil von Onshore-Windan­lagen ist, dass der Bau und die Wartung wesent­lich einfa­cher sind, da die Anlagen leichter zu errei­chen sind. Laut einer Studie des Umwelt­bun­des­amtes eignen sich rund thirteen,eight Prozent der Landes­fläche für die Nutzung der Windenergie.

Während Onshore Windan­lagen schon seit intestine 25 Jahren genutzt werden, ist Offshore-Windenergie erst seit 10 Jahren im Kommen: Der erste Offshore-Windpark (Gruppe vieler Windräder) wurde 2009 in der Nordsee in Betrieb genommen. Der Vorteil von Offshore-Windan­lagen ist, dass es jenseits der Küste eine bessere Windaus­beute aufgrund der höheren Windge­schwin­dig­keiten gibt, da die Winde ungehin­dert von Hügeln, Bergen oder sonstigen Barrieren auf die Windräder treffen. Auch weht der Wind wesent­lich stetiger. Aller­dings sind Wartung und Bau durch den teils hohen Wellen­gang erschwert, ebenso ist der Materi­al­ver­schleiß im Wasser deutlich höher.

Als Konse­quenz der Energie­wende werden in Deutsch­land Energie­spei­cher benötigt, da immer mehr elektri­sche Energie von fluktu­ie­renden Energie­quellen wie Wind und Sonne bereit­ge­stellt wird. Der Wind weht nicht immer dann, wenn Strom benötigt wird. Aber wenn der Wind stark weht, wird oft zu viel Strom erzeugt. Gerade diese schwan­kenden Quellen produ­zieren am tatsäch­li­chen Strom­be­darf vorbei. Daher stehen Windräder oft nonetheless, denn in den Strom­erzeu­gungs­an­lagen muss exakt so viel Leistung erzeugt werden, wie gerade benötigt wird. Somit können sie nicht ihr gesamtes Poten­tial ausschöpfen. Zusätz­lich werden die Betreiber von Windkraft­an­lagen für jede Kilowatt­stunde, die durch eine Abrege­lung nicht ins Netz einge­speist werden kann, entschä­digt. Gezahlt werden diese vom Netzbe­treiber, der die Kosten wiederum auf den Verbrau­cher umlegt.

Was liegt additionally näher, als den Strom aus der erneu­er­baren Energie­quelle zu speichern? Strom­spei­cher sind die Lösung des Problems der schwan­kenden Versor­gungs­si­cher­heit, da schwan­kende Einspei­sungen besser ausba­lan­ciert werden können. Elektri­sche Energie lässt sich noch nicht in ausrei­chendem Umfang direkt speichern, weswegen man sie mittels Umwand­lung in eine andere Energie­form speichert. Diese Techno­lo­gien sind aller­dings bei der Rückwand­lung in elektri­sche Energie mit Verlusten verbunden.

Viele sehen die Zukunft der Strom­spei­cher in der Power-to-Gas Techno­logie. Hier wird Elektri­zität in einem Elektro­ly­se­ver­fahren in Wasser­stoff und Methan umgewan­delt. So könnte der brenn­bare Wasser­stoff ins Erdgas­netz einge­speist werden und bei hoher Strom­nach­frage (die z.B. bei Windflaute nicht gedeckt werden kann), in Gaskraft­werken verbrannt und in elektri­sche Energie zurück­ge­wan­delt werden. Diese Techno­logie ermög­licht zwar hohe Speicher­ka­pa­zi­täten, aller­dings ist die Umwand­lung mit massiven Wirkungs­grad­ver­lusten verbunden ist. In Batte­rie­spei­chern, vorzugs­weise in Lithium-Ionen-Akkus, wird elektri­sche Energie in einem chemi­schen Prozess mit Stoffän­de­rung gespei­chert. Seit Ende 2018 ist in Hamburg-Curslack Windpark in Betrieb, der mit einem Batte­rie­spei­cher kombi­niert ist.

Klar ist: Durch eine ausrei­chende Speicher­tech­no­logie kann ein Abschalten von Windkraft­an­lagen bei Netzüber­las­tungen vermieden werden. Aller­dings gibt es für den Strom aus erneu­er­baren Energie­quellen wie Wind noch kaum ausrei­chende Speicher­mög­lich­keiten. Durch den immer weiter steigenden Anteil der Erneu­er­baren Energien am deutschen Strommix und die Ziele der Bundes­re­gie­rung wird die techno­lo­gi­sche Entwick­lung stetig voranschreiten.

Windenergie: Vor- und Nachteile

• Bei der Strom­erzeu­gung wird kein CO2 ausgestoßen.
• Wind ist eine kosten­lose, unerschöpf­liche und nahezu überall auf der Welt verfüg­naked Energiequelle.
• Wind ist überall — Also nicht von Klima, Witte­rung oder der Beschaf­fen­heit der Landschaft abhängig.
• Eine Anlage beansprucht nur ein kleines Stück Land. Grund­stücke mit einer Windkraft­an­lage können trotzdem z.B. landwirt­schaft­lich genutzt werden.
• Profi­tabel für Rohstoff­arme Länder.
• Windenergie schafft Arbeits­plätze (etwa 70.000 in der EU).
• Beim Repowe­ring älterer Anlagen (Ersetzen durch leistungs­stär­kere Anlagen) wird keine neue Fläche beansprucht.

Nachteile von Windenergie

• Windparks stellen für die Tierwelt eine Bedro­hung dar, da Fleder­mäuse und Vögel oftmals von den Rotor­blät­tern getötet werden.
• Der Bau ist gerade in windstarken, schwer erreich­baren Gebieten im Meer, in Küsten­nähe oder Gebirgen teuer (Die Kosten amorti­sieren sich in kurzer Zeit).
• Keine konstante Energie­seasoned­duk­tion (insbe­son­dere bei Onshore-Windanlagen).
• Das Landschafts­bild wird beein­träch­tigt. Man spricht von „Verspar­ge­lung“.
• Von Windkraft­an­lagen kann bei stärkerem Wind Lärmbe­läs­ti­gung ausgehen.
• Der Lärm beim Bau von Offshore-Windparks kann Meeres­tiere schädigen.
• Es sind noch keine ausrei­chenden Speicher­mög­lich­keiten vorhanden.

Entwick­lung der Windenergie in Deutschland

Laut Umwelt­bun­desamt stellt die Windenergie das wirtschaft­lichste Ausbau­po­ten­tial unter den erneu­er­baren Energien. Auch heute schon hat Windkraft unter allen erneu­er­baren Energie­quellen den größten Anteil an der Strom­ver­sor­gung. Windkraft ist die erneu­er­naked Energie­quelle mit der schnellsten Zunahme der Erzeu­gungs­ka­pa­zi­täten: Im Vergleich stellt Windenergie (Onshore) 2018 mit forty one Prozent den größten Anteil des EE-Stroms. Offshore-Windenergie kommt auf 8 Prozent. Insge­samt liefert Windkraft also rund 50 Prozent des EE-Stroms. Die tatsäch­liche Anzahl der Windkraft­an­lagen (Onshore und Offshore) hat sich in den letzten 20 Jahren so gut wie vervierfacht. Anzahl Windener­gie­an­lagen in Deutsch­land - — Quelle: http://www.windmonitor.de/windmonitor_de/bilder_javascript.html?db_communicate=‘Windenergieeinspeisung.daten’&p_lang=ger&img_id=428

Berbagi :