Alternative energiequellen - windenergie

Windenergie Im Grunde gehört der Wind zur Sonnenenergie; denn die Sonne erwärmt die Luftschicht der Erde. Durch lokale Erwärmungsunterschiede bilden sich dabei Zonen unterschiedlichen Luftdrucks, sogenannte Hoch- und Tiefdruckgebiete. Die \"Wind\" genannte Luftbewegung entsteht, wenn die Luft vom Hoch- zum Tiefdruckgebiet strömt. Infolge der Erdrotation erfolgt dieser Druckausgleich nicht geradlinig, auf kürzestem Wege, sondern in einer spiralförmigen Bewegung um das Zentrum der jeweiligen Hoch- und Tiefdruckgebiete. Entsprechend weisen die \"Isobaren\", wie man die Linien gleichen Luftdrucks auf der Wetterkarte nennt, einen spiralförmigen gekrümmten Verlauf auf. Dasselbe gilt für die Wolken der Tiefdruckgebiete, deren Wirbel auf Satellitenfotos gut zu erkennen sind. Der Wind ist strömende Luft in der freien Natur. Ruht die Luftströmung, sprechen wir von Windstelle, ist sie sehr heftig, von Sturm. Ein kräftiger Windstoß heißt Böe. Normalerweise ändern sich Windrichtung und Windgeschwindigkeit ständig. Denn ursächlich ist die Windenergie eine Folge der Sonnenenergie: so steigt zum Beispiel über einer von der Sonne erwärmten Landoberfläche auch die Lufttemperatur. Dabei dehnt sich die Luft aus. Über einem daneben befindlichen Meer bleibt die Oberfläche - und damit auch die Luft - kühler. Die so entstehenden Luftdichteschwankungen verursachen Luftdruckunterschiede und diese wiederum erzeugen Luftströmungen. An der Erdoberfläche beginnt ein Wind vom Meer zum Land zu wehen. Nachts kehrt sich die Windrichtung um, weil dann das Wasser wärmer ist als die schneller abkühlende Erdoberfläche. Was wir hier im kleinen einsehen konnten, entsteht auch großflächig. Immer strömt die Luft von Gebieten hohen in Bereiche niedrigen Luftdrucks. Darüber hinaus beeinflussen zwei weiter Faktoren den Wind; zum einen ist es die Erddrehung, wie die Entstehung der Passatwinde sehr schön zeigt; zum anderen ist es die Struktur der Erdoberfläche, wobei Bäume, Bauwerke, Hügel oder gar Berge einen Einfluß auf die Stärke der Luftströmung nehmen. An jedem Standort auf unserer Erde überlagern sich alle Einflußfaktoren. Hier hat der eine, dort ein anderer besonderes Gewicht. Will jemand einen Windkonverter aufstellen, muß er sorgfältig prüfen, von welchen Voraussetzungen er hinsichtlich seines Energielieferanten ausgehen muß. Das Windpotential der Erde entspricht etwa 2 % der gesamten Sonneneinstrahlung bzw. 2 Millionen Terawattstunden jährlich (das sind 20 Billionen Kilowattstunden). Auf die bewohnten Gebiete entfallen davon etwa 270 Millionen Gigawatt. Das ist immer noch ein Vielfaches des gesamten Weltenergiebedarfs. Praktisch nutzbar wäre freilich nur ein geringer Teil. Optimisten rechnen mit etwa 3 %. Das hieße, daß die Windenergie maximal ein Drittel des gegenwärtigen Gesamtenergiebedarf decken könnte. Aber diese Zahl ist nur ein Durchschnittswert. Sie berücksichtigt weder die unterschiedliche Verteilung der Windenergie noch den besonders hohen Energiebedarf der hochindustrialisierten Länder. In Mitteleuropa herrschen Winde vom Atlantik vor. Am ergiebigsten sind sie auf offener See oder an der Küste. Landeinwärts nimmt die Windgeschwindigkeit generell ab. Im Einzelfall können die Windstärken jedoch recht verschieden sein. Sie sind abhängig von der \"Höhe über dem Meer\" sowie von Geländeform, Bebauung, Bewuchs usw. Zum Beispiel herrscht auf dem 840m hohen Kahlen Asten im Sauerland eine Windstärke von 5,9m/sec. Das ist annähernd derselbe Wert wie auf dem 1838m hohen Wendelstein in Oberbayern, der fast dreimal so weit von der Küste entfernt ist. Übertroffen werden jedoch beide Gipfel von List auf Sylt, wo auf Meereshöhe im Jahresmittel eine Windstärke von 6,8m/sec herrscht. Die jährliche Energiemenge die sich mit einer Windkraftanlage erzielen läßt, errechnet sich aus der dritten Potenz der mittleren Windgeschwindigkeit. Das heißt konkret, daß z.B. eine mittlere Windgeschwindigkeit von 2 m/sec im Vergleich mit einer solchen von 6 m/sec nicht bloß ein Drittel an Energieausbeute ergibt, sondern gerade noch den siebenundzwanzigsten Teil. Die Nutzung der Windkraft kommt deshalb hauptsächlich in Küstengebieten und in den Hochlagen der Mittelgebirge in Frage. Denn nur hier findet sich eine mittlere Windgeschwindigkeit von 4 bis 5 m/sec, die als Richtwert für die wirtschaftliche Nutzung von Windkraftanlagen gilt. Zum Beispiel gibt es in den küstennahen Bundesländern Schleswig-Holstein und Niedersachsen eine weitaus größere Fläche, die dieses Limit erfüllt, als in Bayern oder Baden-Württemberg. Insgesamt dürfte der mögliche Betrag der Windenergie zum deutschen Gesamtenergiebedarf nicht mehr als einige Prozent ausmachen. In einer besseren Lage befinden sich natürliche Küstenländer wie Dänemark oder die Niederlande. Innerhalb der gesamten EG könnten langfristig schätzungsweise 3 bis 4 % des heutigen Strombedarfs durch Windkraftanlagen gedeckt werden.

Die Windenergie

Wind ist eine kostenlose Energiequelle. Wir könnten sie nutzen, das heißt, in eine erwünschte andere Energieform überführen, wenn wir besondere, eigen auf die Luftströmung abgestimmte Windkonverter an geeigneten Orten aufstellen. Die allermeisten Windkonverter nutzen, wenn sie dem Wind Energie entnehmen, das gleiche physikalisch-technische Prinzip, das auch Flugzeuge in der Luft hält, indem ihre Tragflügel umströmt werden. Es heißt \"Auftriebsprinzip\". Die Kraft, die sich am Windradflügel entfaltet, nutzt ihn selbst als Hebel, der sich endlos um die meist horizontal liegende Achse dreht. So entsteht der erforderliche Drehmoment, um den Generator oder andere Kraft- und Arbeitsmaschinen anzutreiben. Es scheint erstaunlich, daß es für eine optimale Energieausnutzung kaum auf die Anzahl der Flügel ankommt, die eine bestimmte Anlage hat: Ein Windrad mit nur einem Flügel kann dem Wind die gleiche Leistung entnehmen, wie einen mit zwanzig. Natürlich muß ein Rotor mit wenigen Flügeln schneller gedreht werden, wenn er den gesamten überstrichenen Kreisquerschnitt >>abkassieren