Der Wind und die Windenergie

Der Wind ist eine immense natürliche Energiequelle für die Produktion einer grossen Quantität elektrischer Energie. Er ist ausserdem als Energiequelle unausschöpfbar und stellt keine Gefahr für die Umwelt dar.
Die Topografie, oder physischen Oberflächencharacteristiken, können den Wind sehr stark beeinflussen. Berge verhindern den uniformen Fluss, kanalisierte Strömung kann lokale starke Winde verstärken – ideal für Windgeneratoren.
Die nutzbare Energiemenge variiert auf Grund der Jahres- und Tageszeiten. Die Topografie und Rauhigkeit der Oberfläche beeinflussen stark die lokale Geschwindigkeit und Frequenz des Auftretens des Windes. Die nutzbare Menge an Energie hängt ausserdem von Leistungkapazität, Höhe und horizontaler Distanz der Windtürme ab.


Erzeugung von Windenergie

Ein Windgenerator besteht aus einem elektrischen Generator, angetrieben von einem Windrad welches durch Wind bewegt wird. Ein Windrad kann als Windmotor gesehen werden dessen einziger Kraftstoff der Wind ist.
Die Menge an elektrischer Energie erzeugt durch Wind hängt von 4 Faktoren ab:
- Menge an Wind die das Windrad durchströmt
- Windraddurchmesser
- Generatorgrösse
- Systemkapazität_
Die Turbinen sind im Prinzip relativ simpel. Der Generator ist durch ein Getriebe mit einem Rotor mit zwei oder drei Flügeln verbunden. Der Wind treibt den Rotor an und produziert durch den Generator Elektrizität.


Windmühlen

Die Windmühle wurde im 5. Jahrhundert in Persien erfunden und zur Bodenbewässerung benutzt.
Der ursprüngliche Mechanismus hat sich seitdem nicht geändert: der Wind treibt ein Windrad an welches über eine Welle eine Pumpe, eine Mühle oder, in unserer Zeit, einen Dynamo antreibt.
Die Windräder einer Windturbine unterscheiden sich von den antiken durch ihre aerodynamischeren und effizienteren Flügel. Windräder haben die Form von Flugzeugflügeln und die gleichen aerodynamischen Eigenschaften. Die Windräder treiben eine Welle an die mit einem Getriebe verbunden ist. Durch eine Reihe von Umsetzungen wird die Rotationszahl erhöht. Die Rotationswelle ist mit dem Generator verbunden der in hoher Umdrehungszahl Elektrizität erzeugt.


Windturbinentypen

Windturbinen mit horizontaler Welle: mit einem, zwei, drei, vier oder mehreren Flügeln. Die einflügligen brauchen ein Gegengewicht zur Eliminierung von Vibrationen. Zwei Flügel sind häufiger in Gebrauch da sie stärker, simpler und billiger sind als drei Flügel. Dreiflügler, jedoch, verteilen die Spannungen besser wenn sich die Turbine in Folge von Windrichtungswechseln dreht. Multiflügel sind aufgrund ihrer geringeren Effizienz wenig in Gebrauch.
Turbinen mit vertikaler Welle: sind ebenfalls aus Effizienzgründen wenig in Gebrauch. Die drei bekanntesten sind: SAVONIUS, DARRIEUS und MOLINETE.
Die maximale Potenz einer Windturbine errechnet man wie folgt:
Pmax. = 16/27. 1/2 . P.a.v. < 0,593 (P = Luftdichte, nach Tabelle,
a= Durchmesser der Fläche der bewegten Flügel
V= Windgeschwindigkeit Die Pmax überschreitet nicht 59,3% Effizienz. Dieser Betrag wird auch das BETZ-Limit genannt und ist wissenschaflich bewiesen.


Vorteile der Windenergie

• sichere und erneuerbare Energiequelle:
• sauber;
• mobile Installationen, die gesamte Fläche kann, im Falle eines Abbaus, wiederbenutzt werden;
• kurze Errichtungszeit ( weniger als 6 Monate);
• autonom und ökonomisch;


Nachteile der Windenergie

• Sichtbarer Impakt: starke Landschaftsveränderungen;
• Einfluss auf lokale Vogelgebiete durch : In-Flug Kontakt mit Windrad, unbekannte Effekte durch Veränderungen der habituellen Migrationsgewohnheiten ;
• Lärm: konstanter Pegel von 43dB(A)). Mindestabstand von Häusern muss 200m betragen


Kapazitäten an Windenergie – wichtigste Länder

Rang Land MW
1 - Deutschland 8.965
2 - USA 4.258
3 - Spanien 3.335
4 - Dänemark 2.417
5 - Índien 1.507
6 - Italien 700
7 - Holland 497
8 - Grossbritannien 493

Total Europa: 17.000 Mw Total Global: 25.000 Mw

Zur Zeit sind global mehr als 20.000 Windturbinen in Betrieb mit einer Leistung von mehr als 2 Billionen kw/h jährlich.

(Gisele Antunes Gloor)