Saubere Energie: Wie eine Windkraft­anlage Strom erzeugt

Für die Energie­wende und den Klima­schutz ist der Ausbau der Windenergie unver­zichtbar. Wie in modernen Windkraft­an­lagen umwelt­freundlich Strom erzeugt wird und warum sich die Stadt­werke Solingen aktiv an Windkraft­parks betei­ligen, erfahrt ihr hier.

Windkraft: Seit Jahrtau­senden genutzt

Beruflich, aber auch privat hat mich das Thema Windkraft schon immer faszi­niert. Wenn ich – so wie an einem der letzten Wochen­enden – mal wieder mit meiner Familie in Holland unterwegs bin, erinnern mich die zahlreichen Windmühlen jedes Mal daran, dass kaum eine Energie­quelle schon so lange von Menschen einge­setzt wie der Wind. Ohne dabei schäd­liche Emissionen zu erzeugen. Im Endeffekt ging es zur Blütezeit der nieder­län­di­schen Mühlen zwar um die Produktion von Getrei­demehl und nicht um Strom. Und auch die Mühlen selbst waren – im Vergleich mit unseren hochmo­dernen Windkraft­an­lagen – sehr simpel konstruiert. Das in jeder Mühle einge­baute, vom Wind bewegte Gewinde trieb ein Mühlrad an, womit Getrei­de­körner zerdrückt wurden. 

Doch die Windräder von heute arbeiten immer noch nach demselben Grundsatz wie die Mühlen von damals. Aller­dings sind Windkraft­an­lagen inzwi­schen Hightech vom Feinsten. Denn die stetig steigende Nachfrage nach sauberen und nachhal­ti­geren Energie­quellen hat in den letzten Jahren zu vielen Fortschritten in der Entwicklung erneu­er­barer Energie­tech­no­logien geführt, besonders im Bereich der Windkraft­an­lagen. Die Tatsache, dass der Wind unendlich vorhanden ist und in nahezu allen Regionen der Welt existiert, macht die Windkraft zu einer sehr attrak­tiven und klima­scho­nenden Energiequelle.

Windkraft­an­lagen: Hightech pur

Moderne Windkraft­an­lagen sind wahre technische Meister­werke. Ihr markan­testes Merkmal sind ihre Rotor­blätter. Die heute in Deutschland Strom erzeu­genden Windräder haben in der Regel drei Rotor­blätter mit einem durch­schnitt­lichen Rotor­durch­messer von 133 Metern. Vielleicht seid ihr ja auch schon einmal auf der Autobahn an einem Schwerlast-Trans­porter vorbei­ge­fahren, mit dem Windrad-Rotor­blätter (oder zumindest Teile davon) trans­por­tiert wurden. Beein­dru­ckend, oder? 

Die Rotor­blätter sind aerody­na­misch geformt und alle an einem zentralen Naben­punkt befestigt. Ihre Haupt­aufgabe besteht darin, die kinetische Energie des Windes in mecha­nische Energie umzuwandeln. Sobald der Wind also auf die Rotor­blätter trifft, entsteht eine aerody­na­mische Kraft, die sie in Bewegung versetzt. Die Rotor­blätter sind so konstruiert, dass sie den Wind einfangen und ihn auf die Nabe übertragen. Die Form und Neigung der Blätter ermög­lichen eine optimale Nutzung der Windenergie, indem sie den Auftrieb maximieren und den Wider­stand minimieren. Doch ob der Wind in den Rotor­blättern eine ausrei­chende Geschwin­digkeit erreichen kann, so dass diese eine optimale Windaus­beute erzielen, entscheidet auch die Höhe des Turms. So liegt die Narbe, an denen die Rotor­blätter am Turm befestigt sind, schon seit Jahren mindestens in stolzen 100 Metern Höhe, aktuelle Windkraft­an­lagen haben sogar eine Narbenhöhe von 160 Metern. Aber nicht nur die Höhe des Turmes ist wichtig, sondern auch seine Konstruktion: Sie muss dafür sorgen, dass die Vibra­tionen der sich drehenden Rotor­blätter minimiert werden und gleich­zeitig die gesamte Struktur stabi­li­siert wird.

Klima­neu­trale Zukunft: Stadt­werke Solingen inves­tieren in Windparks

Die Windrad-Nabe ist wiederum mit einem elektro­ni­schen Generator verbunden. Er wandelt die mecha­nische Energie des Rotors in elektrische Energie um. Dabei handelt es sich um Wechsel­spannung, die für den Gebrauch in unserem Stromnetz erst mit Hilfe eines Trans­for­mators in eine höhere Spannung umgewandelt werden muss. Anschließend wird der erzeugte Strom über Kabel zu einem Umspannwerk trans­por­tiert und dann ins öffent­liche Stromnetz einge­speist. Gesteuert werden Windkraft­an­lagen mit einem komplexen, compu­ter­ba­sierten System. Dieses überwacht und optimiert konti­nu­ierlich verschiedene Parameter, z. B. die vorherr­schenden Windver­hält­nisse, und passt u. a. die Einstellung der Rotor­blätter daran an, regelt die Drehzahl der Rotoren usw. Auf diese Weise können die neuesten Windkraft­an­lagen unter Volllast Leistungen von bis zu 6,5 Megawatt elektri­scher Energie erreichen. Bis zu 3500 Haushalte können so über eine einzige Windkraft­anlage pro Jahr versorgt werden. 

Übrigens: Nach Angaben des Bundes­ver­bands Windenergie waren Ende 2021 in Deutschland insgesamt rund 29.700 Windräder bzw. Windkraft­an­lagen instal­liert. Etwa 1.500 davon befanden sich auf See. Gemeinsam mit den übrigen Windrädern an Land betrug ihre Strom­pro­duktion 2021 insgesamt 63.924 Megawatt­stunden. Das entsprach immerhin etwa 23 % der deutschen Strom­pro­duktion. Tendenz: stark steigend, schließlich strebt Bundes­wirt­schafts­mi­nister Habeck eine Vervier­fa­chung des derzei­tigen Ausbaus an. Dafür sollen weitere Hemmnisse abgebaut, u.a. Behörd­en­ge­neh­mi­gungen schneller erteilt werden usw. Denn nur so können die Pläne der Bundes­re­gierung reali­siert werden, in 2030 80 % des Stroms aus erneu­er­baren Energien zu erzeugen. 

Um den Ausstoß von Treib­haus­gasen zu reduzieren und das Unter­neh­mensziel zu erreichen, bis zum Jahr 2035 klima­neutral zu wirtschaften, sind auch die Stadt­werke Solingen über die Trianel GmbH und die Iqony Energies GmbH an verschie­denen Windparks unter­neh­me­risch beteiligt. So fördern wir die Windenergie als saubere und erneu­erbare Energie­quelle und unter­stützen damit aktiv den Übergang zu einer treib­haus­gas­armen Wirtschaft.