Windkraftanlagen

Windräder sind konkurrenzfähig

WindradWindräder wandeln die Energie des Windes in elektrischen Strom um, die drehenden Rotoren treiben einen Generator an und der so erzeugte Strom wird in das Stromnetz eingespeist. Die Technik ist mittlerweile weit entwickelt und moderne Windkraftanlagen arbeiten bereits wirtschaftlich.

Die Bundesregierung favorisiert diese Energieform als Nachfolger von Kernkraft und fossiler Energieerzeugung. Am effektivsten arbeiten die Windräder vor allem am oder im Meer, weil hier immer ein Wind weht. Allerdings wird ein großer Teil des Stroms in Süddeutschland verbraucht und der Windstrom muss erst über das Stromnetz von Nord nach Süd transportiert werden. Zum einen ist das Stromnetz noch nicht entsprechend ausgebaut um höhere Energiemengen zu transportieren und außerdem entstehen bei langen Übertragungswegen hohe Verluste. Man sollte deshalb die Energie möglichst da erzeugen wo sie verbraucht wird, allerdings auch nicht zu nahe an Wohngebieten, da Windräder mitunter recht laut sein können.

Kleinwindenergieanlagen

Zur Zeit setzt man überwiegend auf Offshore-Windparks, oder große Windparks an Land. Um die gleiche Leistung mit kleinen dezentralen Windrädern zu erzielen müssten sehr viele dieser Anlagen installiert werden. Aber wenn jedes Gebäude ein kleines Windrad hätte, wäre das realisierbar und durch Massenproduktion auch bezahlbar. Der Strom würde dann auch da erzeugt wo er verbraucht wird, Leitungsverluste oder gar ein Netzausbau wären hinfällig. Hauseigentümer könnten sich in Kombination mit einer Photovoltaik-Anlage und Stromspeicher von den Stromkonzernen unabhängig machen. Die ständigen Strompreissteigerungen hätten dann ein Ende.

Vertikale Windräder sind fast geräuschlos

Vertikales Kleinwindrad In den Windparks werden sehr große Windräder verwendet, die weithin sichtbar sind und auch entsprechend laut sein können. Das verringert die Akzeptanz in der Bevölkerung, da sie teilweise die Landschaft verunstalten und in der Nähe von Wohngebieten zu Lärmbelästigung führen. Eine Alternative hierzu wären Kleinwindenergieanlagen, die in der Bauform als Vertikalläufer fast geräuschlos arbeiten. Bei Horizontalläufern, ein Standartwindrad mit Flügeln, entstehen die nervigen Geräusche an den Flügelspitzen, die es bei den Vertikalläufern nicht gibt. Vertikale Windräder sind auch unter Vollast noch so leise, dass sie problemlos in Wohngebieten betrieben werden können.

Vertikale Windräder sind unabhängig von der Windrichtung

In Wohngebieten mit Gebäuden und Bäumen entstehen Verwirbelungen und der Wind wechselt ständig die Richtung. Für Windräder mit horizontaler Achse sind diese Bedingungen ungeeignet, da sie sich erst in Windrichtung drehen müssen um zu arbeiten. Bei niedrigen Windstärken würden sie gar nicht erst anlaufen. Anders bei Windrädern mit vertikaler Achse, hier ist es egal von wo der Wind weht, der Rotor steht immer richtig zum Wind.

Savonius-Rotoren

Der Savaniusrotor besteht aus zwei oder mehreren sich überlappenden schaufelförmigen Flügeln, an einer vertikalen Drehachse. Durch seine Konstruktion strömt der Wind immer in eine der Schaufeln, egal aus welcher Richtung er kommt. Der Rotor läuft bereits bei niedrigen Windstärken an und die Drehrichtung ist immer die gleiche. Der Nachteil des Savariusrotors ist, dass er einen relativ niedrigen Wirkungsgrad hat.

Darrieus-Rotoren

Beim Darrieusrotor sind zwei Rotorblätter bogenförmig an der Achse befestigt, wobei das eine Ende an der Spitze der Achse und das andere Ende unten an der Drehachse befestigt wird. Der Darrieusrotor benötigt aber eine mittlere Windgeschwindigkeit um überhaupt anzulaufen, dafür hat er aber dann einen viel höheren Wirkungsgrad als der Savaniusrotor.

Ideal ist also eine Kombination aus beiden Rotortypen, mit dem Savaniusrotor läuft das Windrad schnell an und nutzt bereits niedrige Windstärken, der Darrieusrotor erhöht dann bei mittleren und höheren Windstärken den Wirkungsgrad der Anlage. Diese Windräder sind in Asien bereits tausendfach im Einsatz und seit Jahren erprobt, wir hinken da der Entwicklung wiederum etwas hinterher.

Windräder aus Holz

Um so höher ein Windrad ist, um so größer ist die Energiegewinnung einer einzelnen Anlage, ein Windrad mit 140 Meter Nabenhöhe liefert etwa zehnmal so viel Strom als eines mit nur 70 Metern. Bei den üblichen Stahltürmen steigen die Kosten aber überproportional mit ihrer Höhe, ab einer Höhe von 120 Meter ist ein Holzturm preisgleich, bei größeren Höhen wird es ca. 20% billiger. Außerdem ist die Holzkonstruktion stabiler und langlebiger als ein Stahlturm.

Ein Prototyp wurde bereits bei Hannover realisiert, die 1,5 MW-Anlage liefert Strom für 2000 Haushalte. Im Inneren des Turms steckt ein Holzgerüst, in deren Mitte sich ein Aufzug und die Stromkabel befinden. Außen wurden auf der achteckigen Konstruktion 30 Zentimeter dicke Vollholzplatten aufgebracht, diese werden von außen durch eine Kunststoffbeschichtung vor Feuchtigkeit geschützt.
Auch im oberfränkischen Wunsiedel ist bereits ein Windrad aus Holz geplant, in der waldreichen Gegend soll das Baumaterial vor Ort hergestellt werden, das schafft zusätzlich Arbeitsplätze in der Region.

Ein weiterer Vorteil der Holztürme ist dass sie erst vor Ort zusammengebaut werden, die üblichen Schwertransporte der riesigen Stahlrohre werden dadurch überflüssig. Der regenerative Baustoff Holz kann nach Abbau der Windkraftanlage wieder verwertet werden.

 

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