Das Windrad ist neben der Solarzelle der wohl bekannteste Erzeuger Regenerativer Energie. Als technischer Nachfahre der Windmühle machen sich auch Windräder die Windkraft zunutze, allerdings in anderer Form. Während eine Mühle die Bewegungsenergie des Windes in mechanische Energie umwandelt, etwa zum Mahlen von Getreide oder zur Herstellung von Papier, generieren Windräder aus der Windenergie elektrischen Strom. Lies jetzt im Vegan Strom-Lexikon, wie dies funktioniert und welche Faktoren hierbei ineinandergreifen.
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Wie ist ein Windrad aufgebaut?
Obwohl die ersten Windräder noch an die altertümlichen Windmühlen erinnerten, haben moderne Anlagen mit diesen beinahe keine Ähnlichkeit mehr. Statt eines breiten Korpus bestehen sie heute aus einem großen, schlanken Turm aus Stahl oder Stahlbeton, der sowohl das Gewicht der Anlage trägt, als auch den Windkräften standhalten muss. Auf diesem Turm ist eine Maschinengondel montiert, in der sich die wichtigsten technischen Komponenten befinden, namentlich der Generator, das Getriebe und die Bremse. An der Gondel ist schließlich noch ein in der Regel dreiblättriger Rotor aufgehangen, den die Windenergie in Bewegung versetzt und so die gesamte Technik zur Stromerzeugung antreibt. Ferner befinden sich auf und in der Maschinengondel noch diverse Instrumente zur Messung der Windstärke und Regelung der Bremse sowie der Windrichtungsnachführung, damit der Rotor stets optimal im Wind steht. Unten am Turm ist selbstverständlich noch der Netzanschluss verbaut, sodass eine Einspeisung des „Windstromes“ ins Stromnetz erfolgen kann.
Durch die stetige Weiterentwicklung der Technologie hat sich die Größe von Windrädern in den letzten Jahrzehnten maßgeblich erhöht. Während im Jahr 2000 noch eine durchschnittliche Turm- beziehungsweise Nabenhöhe von etwa 71 Metern bestand, waren es 2018 bereits 132 Meter. Auch die Rotoren werden immer größer und folglich effizienter. Während sie 2000 im Schnitt einen Durchmesser von 58 Metern aufwiesen, hat sich dieser zu 2018 auf 118 Meter erhöht und demzufolge mehr als verdoppelt.
Windräder: Funktion und Leistung
Ein Windrad generiert Strom durch die Drehbewegung des Rotors, welcher schließlich den Generator im Inneren der Gondel antreibt. Die einzelnen Rotorblätter sind hierbei aerodynamisch aufgebaut. Das bedeutet, dass Ober- und Unterseite der Rotorblätter unterschiedlich gekrümmt sind, um bestmöglich mit dem vorbeifließenden Wind zu agieren. Trifft nun der Luftstrom auf das gewundene Profil, so entsteht ein Druckunterschied, welcher den Rotor in Bewegung setzt. Nach einem ähnlichen Auftriebsprinzip funktionieren auch Flugzeuge oder Hubschrauber.
Der maximal erreichbare Wirkungsgrad von Windrädern beläuft sich entsprechend physikalischer Gesetze auf 59,3 Prozent, da der Wind nicht vollends gestoppt werden kann. Dieser ist mit den Anlagen zwar noch nicht vollständig realisierbar, jedoch arbeiten Windenergieanlagen heute schon mit einem Wirkungsgrad von etwa 45 bis 50 Prozent. Sie sind also enorm effizient. Im Vergleich hierzu kann ein Dieselgenerator nur maximal 35 Prozent der ihm zugeführten Energie verwerten. Dieser Beispielwert muss sogar als „geschönt“ angesehen werden, denn Wirkungsgradverluste durch Förderung und Transport des fossilen Brennstoffs sind hierbei noch nicht einberechnet. Ein weiterer Pluspunkt von Windrädern: Für ihren Betrieb sind keine fossilen Rohstoffe erforderlich.
Ein entscheidendes Kriterium bei der Energieerzeugung durch Windräder ist die Windgeschwindigkeit. Am effizientesten arbeiten die Anlagen bei etwa 11 bis 15 Metern pro Sekunde, jedoch generieren sie bereits ab etwa 2,5 bis 4 Metern pro Sekunde Strom. Hieraus ergibt sich eine jährliche Betriebszeit von 7.000 bis 8.000 Stunden, was im Durchschnitt ungefähr 85 Prozent entspricht. In dieser Zeit produziert ein Windrad mit einer Leistung von 3 Megawatt etwa neun Millionen Kilowattstunden Strom – genug, um 2.600 Haushalte zu versorgen. Währenddessen spart es zusätzlich etwa 10.000 Tonnen Kohlenstoffdioxid (CO2) ein.
Windräder produzieren Ökostrom, Vegan Strom geht noch einen Schritt weiter
Windräder sind umweltfreundlich, platzsparend und arbeiten hocheffizient. Aus diesem Grund sind sie ein enorm wichtiger, wenn nicht sogar der wichtigste Bestandteil der zukünftigen Energiewende. Allerdings haben sie immer noch den Nachteil, dass sich ihre Errichtung negativ auf die Tierwelt auswirkt. So werden immer wieder Vögel oder Fledermäuse durch die Rotoren verletzt oder getötet. Zwar arbeitet die Forschung bereits an moderneren Sensoren zur Gefahrenerkennung sowie an neuen Rotorkonzepten, bis sich diese jedoch vollends durchgesetzt haben, wird es noch eine Weile dauern.
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