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Windenergie ist eine kostenlose Energie. Wir können sie nutzen, ohne andere Energieträger ( Gas, Kohle, Öl ) anzugreifen. Mit Windkraftanlagen lässt sich die Bewegungsenergie des Windes nutzbar machen. Die Energie kann der anströmenden Luft durch Turbinen mit Flächen unterschiedlicher Anzahl, Form, Größe und Kombination entzogen werden. Im Gegensatz zu früheren Windrädern entsteht die Drehung des Rotors nicht nur nach dem einfachen Widerstandsprinzip, sondern auch durch aerodynamisch erzeugte Auftriebskräfte, die an den Rotorblättern wirksam werden. Am häufigsten werden tragflügelähnliche Konstruktionen ( Rotorflügel oder -blätter ) verwendet, um die Strömungsenergie der Luft in mechanische Rotationsenergie umzuwandeln. Der Energieentzug aus dem Wind erfolgt durch Verzögerung der Luftströmung. Sie wird an den Rotorblättern umgelenkt, wodurch diese in Rotation versetzt werden. Die Form der Rotorblätter ähnelt dem Profil einer Flugzeugtragfläche, deren Oberseite stärker gewölbt ist als die untere Seite. Durch dieses Profil wird die Geschwindigkeit der anströmenden Luft einerseits erhöht ( Oberseite ), andererseits herabgesetzt ( Unterseite ). An der unteren Seite des Profils bildet sich im Bereich der verlangsamten Strömung ein Überdruck, an der oberen Seite entsteht dagegen Unterdruck. Diese unterschiedlichen Druckverhältnisse führen dazu, dass an dem Profil Auftriebskräfte wirksam werden. Durch diesen Auftrieb wird eine Flugzeugtragfläche nach oben gedrückt, das Rotorblatt einer Windkraftanlage erhält indes Antrieb in Drehrichtung ( Rotordrehmoment ).
Bei einer Energieumwandlung durch reine Widerstandsflächen ist der Energieentzug aus der Luft geringer als bei auftriebsnutzenden Windrädern. Der Einsatz dieser Windenergieanlagen beschränkt sich wegen niedriger Drehzahlen im Allgemeinen auf mechanische Antriebe. Die Konstruktionen sind überwiegend einfach und sehr massiv ausgeführt und können maximal etwa 20 % der in der Luft enthaltenden Strömungenergie entziehen. Bei auftriebsnutzenden Anlagen wird in der Praxis ein Wert von 45 % erreicht.
Ein Windrad mit 100% Wirkungsgrad ist nicht möglich.
In Deutschland wird die Windenergie hauptsächlich zur Stromerzeugung genutzt, es gibt aber auch andere Möglichkeiten, die Bewegung direkt zu verwenden.
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