Windenergieanlagen

Windenergieanlagen sind derzeit der wichtigste Erzeuger erneuerbarer Energie in Deutschland. Allein im Jahr 2021 stammen 23,1 % des deutschen Stroms aus Windkraft (Fraunhofer ISE 2022). Dieser entsteht aus mehr als 31.000 Windkraftanlagen in Offshore- und Onshore-Windparks. Aber wie funktionieren diese Windkraftanlagen? Die Grundfunktion einer Windkraftanlage zur Erzeugung von Windenergie scheint auf den ersten Blick einfach. Denn der Wind bewegt die Rotorblätter, die dann Energie erzeugen. Aber was genau sind die Elemente im Inneren des großen Turms. Und wie erzeugt die Bewegung des Rotors am Ende Strom, den wir in unseren Häusern nutzen können? Um diese Fragen zu beantworten, ist es notwendig, die Komponenten einer Windenergieanlage zu verstehen. Sowie das Zusammenspiel der einzelnen Bereiche. Sie interessieren sich für die smarte und patentierte Inspektion Ihrer Windenergieanlagen von TOPseven aus Germany? Dann kontaktieren Sie uns für weitere Informationen. Die TOPseven aus Germany hat ein neues Verfahren entwickelt zur kontaktlosen Blitzschutzmessung Ihrer Windkraftanlagen.

Aufbau einer Windenergieanlage

Eine Windenergieanlage besteht im Wesentlichen aus einem hohen Turm, auf dessen Spitze sich ein Rotor dreht. Um möglichst viel Bewegung zu erzeugen, hat sich seit den 1980er Jahren diese typische Bauweise durchgesetzt. An der Gondel über dem langen Turm sind in gleichen Abständen drei lange Rotorblätter befestigt. Form und Position der Rotorblätter sind aerodynamisch, sodass man sie per Computersteuerung optimal an Windstärke und -richtung anpassen kann. Außerdem machen sie während der Drehung wenig Lärm und bestehen normalerweise aus haltbarem, glasfaserverstärktem Kunststoff. Je länger die Rotorblätter, desto effizienter sind sie. Dadurch haben große Windenergieanlagen Rotordurchmesser von bis zu 120 Meter. Aufgrund des großen Rotordurchmessers muss der Turm auch sehr hoch sein. Denn nur so kann er möglichst viel Wind bewältigen, denn in höheren Luftschichten ist der Wind stabiler und stärker. Pro Höhenmeter kann eine Windkraftanlage etwa 1 % mehr Strom erzeugen.

Damit der Turm feststeht, braucht es ein Tieffundament aus Stahl und Beton. Die Höhe der einzelnen Turbinen beträgt je nach Standortbedingungen des Windparks zwischen 40 und 160 Meter. Die wichtigsten Komponenten einer Windenergieanlage befinden sich in der Gondel. Sie ist die Spitze des Turms, an deren Ende der Rotor befestigt ist. Neben zahlreichen Messsystemen ist der Maschinenraum je nach Modell mit einem Getriebe und einem Generator zur Stromerzeugung ausgestattet. Eine lange Kabelleitung verläuft durch den Turm nach unten. Im Sockel der Windenergieanlagen ist meist eine Box eingebaut. Dabei handelt es sich um einen Transformator. Dieser wandelt die Spannung des erzeugten Stroms so um, dass man ihn problemlos ins Netz einspeisen kann. Sie möchten Ihre Windenergieanlagen durch TOPseven aus Germany überprüfen lassen? Dann melden Sie sich für einen Demoflug bei TOPseven aus Germany.

Wie wird der Strom in Windenergieanlagen erzeugt?

Um zu verstehen, wie Windkraftanlagen Strom erzeugen, lohnt sich ein Blick ins Innere der Gondel. Dorthin, wo Getriebe, Generator und schließlich der Transformator für die Stromerzeugung und Stromnutzung zuständig sind. Messgeräte auf der Seilbahnspitze erfassen jederzeit Windrichtung und Windgeschwindigkeit. Basierend auf diesen Messungen kann man die Gondel in den Wind drehen. Außerdem lassen sich die Rotorblätter auf den optimalen Blattwinkel einstellen, um sich in Bewegung zu setzen. Das funktioniert nach dem Auftriebsprinzip, ähnlich wie bei einem Flugzeug. Der Gegenwind erzeugt ein Drehmoment, das den Rotor zum Drehen bringt. Wie jede Art der Energieerzeugung können Windenergieanlagen jedoch nicht 100 % der kinetischen Energie des Windes in Strom umwandeln. Aufgrund von Energieverlusten können Windkraftanlagen nur deutlich weniger als die Nennleistung des Windstroms produzieren. Derzeitig haben sie einen Wirkungsgrad von etwa 45 bis 50 Prozent. Bei diesem Wirkungsgrad können sie jedoch bis zu 15 Millionen Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugen.

Mit dieser Nennleistung kann man bis zu 4.000 Privathaushalte versorgen. Im Vergleich zu anderen Energieträgern weisen Windkraftanlagen eine sehr positive Energiebilanz auf. Die für ihre Herstellung und Errichtung aufgewendete Energie kann sich je nach Leistung über drei bis sechs Monate amortisieren.