Windkraftanlagen ernten grünen Strom

Große Windkraftanlagen für die Energiewende

Im Jahr 2017 waren in Deutschland 29.844 Windkraftanlagen am Netz. Davon befanden sich 28.675 auf dem Land (Onshore) und 1.169 auf dem Meer (Offshore). Zusammen erbrachten alle eine Leistung von 56.154 Megawatt. Die Windenergie hatte damit einen Anteil von über 27 Prozent der installierten elektrischen Leistung in Deutschland. Zusammen konnten alle Windkrafträder mehr als 103 Milliarden Kilowattstunden (Terrawattstunden) Strom produzieren. Die Windkraft hatte damit einen Anteil von 18,8 Prozent an der deutschen Netto-Stromproduktion. Sie war allein im Jahr 2016 verantwortlich für über zehn Millionen Euro an Investitionen und schuf in den vergangenen Jahren mehr als 160.000 neue Arbeitsplätze. Die Zahlen zeigen: Windkraftanlagen sind aus dem deutschen Energiemix nicht mehr wegzudenken, vor allem wenn es um lokal erzeugte Bürgerenergie geht. Aber wie funktionieren die teils gigantischen Anlagen überhaupt? 

[Datenquelle: Bundesverband WindEnergie e. V.]

Funktionsweise und Leistung der Windkrafträder 

Windkraftanlagen sind das Produkt ständiger Weiterentwicklungen der urtümlichen Windräder. Diese drehten sich bereits im 16. Jahrhundert in den Niederlanden, um die Bewegungsenergie aus der Luft technisch nutzbar zu machen. Heute bestehen Windkrafträder aus gigantischen Rotoren, deren Durchmesser nicht selten der Länge eines Fußballfeldes entspricht. Sie sind strömungsoptimiert, sodass sie sich schon bei kleinen Windstärken drehen. Während das passiert, betreiben sie einen Generator, der wie ein Dynamo am Fahrrad Strom erzeugt – sauber und ohne schädliche Emissionen. Die leistungsstärksten Anlagen haben eine elektrische Leistung von etwas mehr als sechs Megawatt. Sie produzieren 10,9 Gigawattstunden Strom im Jahr und können damit den Jahresverbrauch von etwa 3.500 Haushalten decken.

Verschiedene Bauformen der Windkraftanlagen   

Abhängig von ihrer Bauart, lassen sich heute horizontale und vertikale Windkrafträder unterscheiden. Horizontale Windräder funktionieren dabei genau wie urtümliche Windmühlen. Sie haben in der Regel drei Rotorblätter, die senkrecht zur Windrichtung stehen und sich um eine horizontale Achse drehen. Damit das gut funktioniert, müssen die Anlagen dem Wind nachgeführt werden. Sie kommen immer dann zum Einsatz, wenn große Leistungen zu erbringen sind. Vertikale Windkrafträder drehen sich wie der Name bereits vermuten lässt um eine vertikale Achse. Da die Blätter der Windkraftanlagen dabei immer optimal im Wind stehen, müssen sie diesem nicht nachgeführt werden. Die Anlagen arbeiten leise und kommen auch mit schwierigen Windverhältnissen wie Verwirbelungen zurecht. Sie eignen sich daher vor allem für  Kleinwindkraftanlagen  auf Wohn- und Gewerbegebäuden in urbanen Räumen.

Vorteile- und Nachteile der Nutzung von Windenergie   

Die Nutzung der Windenergie geht mit zahlreichen Vor- und Nachteilen einher. Günstig ist vor allem die Tatsache, dass Windenergie kostenlos ist. Ihre Nutzung funktioniert außerdem ohne  Emissionen  oder hohe Verbrauchskosten. Die Energiequelle versiegt nicht und die Landnutzung ist gering. Windkraftanlagen ermöglichen außerdem eine dezentrale und weitestgehend energieautarke Versorgung mit Strom. Nachteilig ist hingegen, dass die Windstärke nicht gleichmäßig und die Windenergie damit fluktuierend (schwankend) ist. Große Windkraftanlagen erzeugen störende Geräusche und werfen Schlagschatten auf das umliegende Land. Kritiker bemängeln außerdem die Gefahr für Vögel und Fledermäuse. Die Tiere nehmen die schnelle Bewegung der Rotoren nicht immer wahr und können durch diese zu Tode kommen.

Ein Vergleich der Vor- und Nachteile zeigt, wie große der Nutzen der Windkraftenergie ist. Trotz dessen akzeptieren heute nur etwa 57 Prozent der Bevölkerung die innovative und saubere Technik.  

Kleine Windkraftanlagen für den Privatbereich 

Die Windenergie lässt sich nicht nur im großen Stil nutzen. Auch private Hausbesitzer können eine solche Anlage installieren, um eigenen Strom zu gewinnen. Möglich ist das mit der sogenannten kleinen Windkraft. Zum Einsatz kommen dabei vor allem vertikale Windkraftanlagen, die in Leistungsbereichen von wenigen hundert Watt bis zu mehreren Kilowatt erhältlich sind. Wichtig zu wissen ist jedoch, dass die Systeme ihre volle Leistung erst bei einer Windgeschwindigkeit von zehn bis 15 Metern pro Sekunde bringen. Ohne Windmesser lässt sich das zum Beispiel daran erkennen, dass sich dicke Äste an den Bäumen bewegen und der Wind an Drahtseilen und Telefonleitungen vorbei pfeift.

Voraussetzungen für die Windkrafträder im Haus   

Damit sich kleine Windkraftanlagen lohnen, sollte die Windgeschwindigkeit in der entsprechenden Höhe ganzjährig etwa vier Meter pro Sekunde betragen. Ob das der Fall ist, können Experten mit einer professionellen Windmessung nachweisen. Darüber hinaus ist die Installation der Anlagen zur Nutzung der Windenergie in vielen Fällen genehmigungspflichtig. Systeme mit einer Höhe von nicht mehr als zehn Metern sind in vielen Bundesländern jedoch von dieser Pflicht entbunden. Sollen Windkrafträder wirtschaftlich arbeiten, ist genau wie bei der  Photovoltaik  oder einem BHKW ein hoher Eigenverbrauch des selbst erzeugten Stroms ratsam. Möglich ist das zum Beispiel mit einem Stromspeicher. Aus technischer Sicht muss darüber hinaus auch eine geeignete Stelle zur Installation der Windkraftanlagen vorhanden sein. Wichtig ist das vor allem bei Anlagen, die auf dem Dach oder am Gebäude selbst angebracht werden. Zu beachten sind dabei die entstehenden Vibrationen.

Kosten der privaten Nutzung von Windkraftenergie  

Die Kosten der kleinen Windkraftanlagen variieren je nach Bauart und Größe der Anlagen. Sie liegen im Durchschnitt bei 1.000 bis 3.000 Euro pro Kilowatt. Hinzu kommen in der Regel auch Ausgaben für eine professionelle Windmessung, die Planung sowie die Montage der Technik. Zuverlässige Auskünfte erhalten Verbraucher dabei nur von Experten, die ein individuelles Angebot kalkulieren.