Wind
Windenergie ist eine Form der Sonnenenergie: Sonneneinstrahlungerwärmt die Luftschichten in unterschiedlichem Maße. Daraus entstehen
Luftdruckunterschiede; nämlich Hoch- und Tiefdruckgebiete. Um dieses
Unterschiede auszugleichen, fließen Luftströmungen vom Hoch- zum
Tiefdruckgebiet. Diese Luftströmungen sind die Träger der Bewegungs-
energie des Windes, einer kinetischen Energie.
Heutige Windenergieanlagen wandeln diese kinetische Energie in
elektrische Energie um. Diese wird ins Stromnetz eingespeist ; in
seltenen Fällen kommen sog. Inselsysteme (Off-Grid) zum Einsatz.
Die Umwandlung von Wind- in elektrische Energie findet mittels
Generatoren statt. Heute sind zumeist Windkraftanlagen mit
horizontalen Achsen (Dreiflügel) im Einsatz, die eine Leistung von
2000 kW und mehr erreichen.
Nutzung der Windenergie
Die im Wind enthaltene Strömungsenergie kann theoretisch zu maximal 59,3 % entnommen werden. Der Wert, der die dem Wind entnommene Leistung ins Verhältnis mit der im Wind enthaltenen Leistung setzt, wird Betz'scher Leistungsbeiwert (cp,Betz) genannt und wurde von Albert Betz im Jahr 1926 ermittelt (siehe Betzsches Gesetz). Anschaulich und prinzipiell ist dieser Sachverhalt auch zu erklären: wenn der Windströmung Leistung entnommen wird, verlangsamt sich der Wind. Da jedoch der Massenstrom gleich bleiben muss, weitet sich bei einer frei angeströmten Windenergieanlage der Wind auf, da eben bei der langsameren Geschwindigkeit hinter der Anlage die gleiche Menge Luft abtransportiert werden muss. Aus eben diesem Grund ist die komplette Umwandlung der Windenergie in Rotationsenergie mit einer Windenergieanlage nicht möglich. Ein solcher Fall würde bedeuten, dass hinter der Windenergieanlage die Luftmassen ruhen würden.
Die Windenergie wird seit Jahrhunderten vom Menschen für seine Zwecke genutzt. Es kam zum einen zur Nutzung des Windes zur Fortbewegung mit Segelschiffen oder Ballons. Zum anderen wurde die Windenergie zur Verrichtung mechanischer Arbeit mit Hilfe von Windmühlen und Wasserpumpen genutzt.
Nach der Entdeckung der Elektrizität und der Erfindung des Generators lag auch der Gedanke der Nutzung der Windenergie zur Stromerzeugung nahe. Anfänglich wurden die Konzepte der Windmühlen nur abgewandelt und statt der Umsetzung der kinetischen Energie des Windes in mechanische Energie wurde über einen Generator elektrische Energie erzeugt. Mit der Weiterentwicklung der Strömungsmechanik wurden auch die Aufbauten und Flügelformen spezialisierter, und man spricht heute von Windenergieanlagen (WEA). Seit den Ölkrisen in den 1970er Jahren wird weltweit verstärkt nach Alternativen zur Energieerzeugung geforscht und damit wurde auch die Entwicklung moderner Windenergieanlagen vorangetrieben. Der Ausdruck Windmühle ist für stromerzeugende Anlagen nicht korrekt, da sie kein Mahlwerk besitzen.
Windenergieanlagen an Land gewinnen Energie, die etwa 1634 Volllaststunden pro Jahr (langjähriger Mittelwert deutscher WEAs) entspricht. Aufgrund der Unstetigkeit des Windes kann die mit Windenergieanlagen aus der Windenergie gewonnene elektrische Energie nur im Verbund mit anderen Energiequellen für eine kontinuierliche Energiebereitstellung genutzt werden. (Siehe auch Regelenergie)
Andererseits weht der Wind aufgrund der Sonneneinstrahlung tagsüber meist stärker als nachts und passt sich somit auf natürliche Weise dem am Tag höheren Energiebedarf an. Die Höhe der vorzuhaltenden Reserveleistung (Regelenergie) hängt hierbei auch von der Vorhersagegenauigkeit des Windes, der Regelungsfähigkeit des Netzes sowie dem Stromverbrauch ab. (weitere Informationen im Artikel Windenergieanlage.)
Der volkswirtschaftliche und ökologische Nutzen der Windenergie ist unumstritten. Wenn man alle externen Kosten der Energieerzeugung (auch die Umweltschäden durch z. B. Schadstoffausstoss) einbezieht, ist die Windenergie neben der Wasserkraft die billigste Energiequelle. Durch die sehr schnelle energetische Amortisation (innerhalb weniger Monate) wird dies noch unterstrichen.
Da die externen Kosten bei rein betriebswirtschaftlichen Betrachtungen nicht einbezogen werden, war hier die Windenergie bisher nur billiger als neue Kohle- und Atomkraftwerke und man ging davon aus, dass sie erst nach 2010 auch günstiger als Gaskraftwerke sein werde. Durch den starken Anstieg der Ölpreise und damit den daran gekoppelten Gaspreisen weisen erste Studien heute schon aus, dass selbst ohne Berücksichtigung der externen Kosten die Windenergie mit modernen Gaskraftwerken gleichzieht. Daher geht man davon aus, dass die Windenergie nach rein betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkten schon ab 2006 die günstigste Energiequelle sein wird. Dies erklärt das stark ansteigende Interesse an Investitionen in Windenergieanlagen.
Da in Strommärkten, wie z. B. Deutschland die Windenergie mit längst abgeschriebenen Kraftwerken konkurrieren muss, bedarf es für die nächsten Jahre noch des Ausgleichs durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Hierin werden Mindestvergütungen festgelegt, die von den Netzbetreibern an die Betreiber von Anlagen zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien zu zahlen sind. Es handelt sich im Gegensatz zur Subvention der deutschen Steinkohle nicht um eine Förderung aus der Steuerkasse, vielmehr werden die Abnehmer zu einem etwas höheren Strompreis verpflichtet.
Quelle aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
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