Windkraftwerk

Ein Windkraftwerk ist eine Anlage, die mithilfe eines Rotors Windenergie in elektrische Energie umwandelt. Windkraftwerke gehören zu den erneuerbaren Energiequellen. Um mit ihnen eine möglichst hohe Stromausbeute zu erreichen, werden Windkraftwerke an Orten mit möglichst hohen Windgeschwindigkeiten aufgestellt. In Deutschland betrifft das z.B. die Nordseeküste sowie Teile der Ostseeküste. Eine räumliche Ansammlung vieler Windkraftwerke nennt man Windpark.

Wie funktioniert ein Windkraftwerk?

Wichtige Bestandteile eines Windkraftwerks sind der Mast mit einer Höhe zwischen 50 und 100 m, eine darauf montierte Gondel und ein Rotor mit aerodynamisch geformten Rotorblättern. In der Gondel befindet sich ein Generator sowie in modernen Windkraftwerken ein Getriebe, welches die Drehzahl des Generators auch bei schwankenden Windgeschwindigkeiten konstant hält. Windkraftwerke arbeiten in der Regel nach dem Auftriebsprinzip: Die Bewegungsenergie des Windes wirkt auf die Rotorblätter, die den Rotor in eine Drehbewegung versetzen. Die Rotationsenergie wandelt der Generator in elektrischen Strom um, der anschließend in das Stromnetz eingespeist wird. Eine Windrichtungsnachführung, auch Horizontalachsenrotor genannt, sorgt zudem dafür, dass sich das Windkraftwerk immer zum Wind dreht. Eine Messeinheit misst die Windgeschwindigkeit. Ab 90 km/h Windgeschwindigkeit werden die meisten Windkraftwerke abgestellt, da es sonst zu Schäden am Windkraftwerk kommen kann.

Wie effizient ist ein Windkraftwerk?

Wie leistungsfähig der Rotor eines Windkraftwerks ist, wird durch den sogenannten Leistungswert, umgangssprachlich auch Erntegrad, angegeben. Hierbei handelt es sich um den theoretischen Wirkungsgrad eines Windkraftwerks, d.h. die Fähigkeit der Rotoren, die Windkraft in elektrische Energie umzuwandeln. Dieser Wirkungsgrad liegt als Folge grundlegender physikalischer Prinzipien bei maximal 59 %. Der effektive Wirkungsgrad ist jedoch geringer, wobei z.B. aerodynamische Verluste durch Luftreibung an den Rotorblättern eine Rolle spielen. Moderne dreiblättrige Rotoren erzielen daher Werte bis zu 50 %. Bei der Umwandlung der Rotationsenergie in elektrischen Strom greifen allerdings noch andere Faktoren, wie Effizienzverluste von Getriebe und Generator. Dies führt zu Gesamtwerten von etwas über 30 % beim Wirkungsgrad.