Windenergie: Alles, was Sie wissen müssen

Windenergie ist eine verfügbare erneuerbare Energiequelle, die seit Generationen das Interesse der Menschheit geweckt hat. Da es sich um eine erneuerbare Ressource handelt, die durch Nutzung nicht erschöpft wird, hat sie einen viel geringeren Umwelt- und Klimaeinfluss im Vergleich zur Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Windturbinen nehmen die kinetische Energie des Windes auf und wandeln sie in Elektrizität um. Ein Windmühle wiederum wandelt Windenergie in elektrische oder mechanische Energie um, beispielsweise zum Pumpen von Wasser oder zum Mahlen von Getreide. Die heute am häufigsten verwendeten Windmühlen sind dreiblättrige Windräder mit horizontaler Achse und Nabe, die auf Stahltürmen installiert sind.

Was ist Windenergie?

Windenergie ist die Energie, die aus der Kraft des Windes gewonnen wird. Wie? Die kinetische Energie der Luftströmungen wird durch eine Windturbine in elektrische Energie umgewandelt. Jedes Windenergiesystem besteht aus den gleichen grundlegenden Komponenten.

Es gibt verschiedene Größen und Formen von Flügeln, die an einer Antriebswelle befestigt sind, gefolgt von einer Pumpe oder einem Generator, der die Windenergie nutzt oder sammelt. Eine Windmühle ist eine Vorrichtung, die Windenergie direkt als mechanische Kraft nutzt, zum Beispiel zum Mahlen von Getreide oder zum Fördern von Wasser; eine Windturbine ist eine Vorrichtung, die Windenergie in elektrische Energie umwandelt.

Ein Turbinensystem kann zusätzliche Komponenten wie eine Energiespeicherbatterie erfordern oder an ein Stromverteilungssystem, wie z. B. Stromleitungen, angeschlossen werden. Wir sprechen von erneuerbarer, effizienter, etablierter und sicherer Energie, die für den Energiewandel und die wirtschaftliche Dekarbonisierung von entscheidender Bedeutung ist.

Eigenschaften der Nachhaltigkeit

Windenergie ist eine verfügbare erneuerbare Energiequelle, die seit Generationen das Interesse der Menschheit geweckt hat. Die Nutzung dieser kostenlosen Energie (die durch solare Strahlung freigesetzt wird und somit auf der menschlichen Zeitskala unendlich ist) ist zweifellos eine der besten Möglichkeiten für eine langfristige Entwicklung.

Die Windenergieerzeugung hat von ausreichenden Investitionen in Forschung, Entwicklung, Bau und spezielle Vorschriften und wirtschaftliche Anreize profitiert. Dies führte zu einer erhöhten installierten Kapazität, verbesserter Effizienz und Größe sowie der Entwicklung neuer Technologien wie schwimmender Windturbinen, um zusätzliche hochwertige Windressourcen zu nutzen.

Windturbinen

Um die größte Energie einzufangen, werden Windturbinen wie Windmühlen auf einem Turm platziert. Sie nutzen den schnelleren und weniger turbulenten Wind in 100 Fuß (30 Meter) oder höher über dem Boden. Turbinen nutzen propellerähnliche Blätter, um Windenergie einzufangen. Ein Rotor besteht normalerweise aus zwei oder drei auf einer Welle positionierten Blättern.

Ein Blatt funktioniert ähnlich wie der Flügel eines Flugzeugs. Wenn der Wind weht, bildet sich auf der leeseitigen Seite des Blattes eine Tasche mit Niederdruckluft. Das Blatt wird dann zur Niederdrucklufttasche gezogen, was den Rotor zum Drehen zwingt. Dies wird als Auftrieb bezeichnet.

Der Auftrieb ist tatsächlich viel stärker als der Widerstand, der die Kraft des Windes gegen die Vorderseite des Blattes ist. Durch Auftrieb und Widerstand dreht sich der Rotor wie ein Propeller, und die Drehung der Welle dreht einen Generator, um Elektrizität zu erzeugen.

Ein Windpark ist eine Gruppe von Windturbinen, die zusammen eine Art Kraftwerk bilden, das Elektrizität aus dem Wind erzeugt. Ein Windpark kann wenige oder Hunderte von Windturbinen betreiben, die an einem Standort installiert sind, sei es an Land oder offshore, da es keine formale Anforderung an die Anzahl der Anlagen gibt, die als Windpark bezeichnet werden können.

Wie wird ein Windpark gebaut?

Der Bau eines Windparks ist ziemlich komplex, da es viele Kriterien zu bewerten gibt, um zu bestimmen, wo und wann er gebaut werden sollte. Die räumliche, zeitliche und vertikale Variation des Windes im Laufe der Zeit sind die wichtigsten Elemente, die untersucht werden müssen.

Diese Faktoren werden mit Windfahnen und Anemometern untersucht, und die zukünftige Produktion des Windparks wird prognostiziert, um seine potenzielle Effizienz sicherzustellen. Die Gestaltung des Windparkkomplexes wird mit modernsten Supercomputing-Techniken optimiert, um die Energieerzeugung zu maximieren.

Wie viel Prozent des weltweiten Stroms wird durch Windenergie geliefert?

Windenergie macht einen kleinen, aber schnell wachsenden Anteil der gesamten Stromerzeugung aus. Sie ist für 5% der globalen Stromerzeugung und 7% der US-Stromversorgung verantwortlich.

Die Windenergiekapazität beträgt weltweit mehr als 651 Gigawatt, was mehr ist als die netzgekoppelte Solarenergie und etwa die Hälfte dessen, was Wasserkraft produzieren kann. Windparks in China, den USA, Deutschland, Indien und Spanien machen etwa drei Viertel der 651 Gigawatt aus. Die Kapazität der Windenergie in Amerika hat sich in den letzten zehn Jahren verdreifacht.

Da der Wind in der Regel nach dem Erhitzen des Bodens durch die Sonne am stärksten ist, ergänzen sich Wind- und Solarenergie gegenseitig. Warme Luft steigt von den heißesten Orten auf und erzeugt horizontalen Windstrom, während frische Luft einströmt.

Tagsüber können wir Solarenergie nutzen, und abends und nachts können wir Windenergie nutzen. Windenergie hat einen höheren Wert an Orten, an denen die Solarenergieproduktion zu bewölkt oder dunkel ist, insbesondere in höheren Breitengraden.

Zukünftige Windturbinen-Technologie

Ingenieure arbeiten daran, luftgestützte Windturbinen zu entwickeln, bei denen die Komponenten entweder von einem Gas wie Helium getragen werden oder ihre eigene Aerodynamik nutzen, um in großer Höhe in der Luft zu bleiben, wo der Wind stärker ist. Diese Systeme werden insbesondere in Offshore-Gebieten untersucht, wo traditionelle Windturbinen auf hohen Türmen teuer und schwierig zu installieren sind.