Wie funktioniert ein Windrad

Aus der Bewegungsenergie wird elektrische Energie.

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Vereinfacht gesagt entnimmt ein Windrad über den Rotor dem wehenden Wind die Energie. Der Wind versetzt den Rotor in Drehung – die „Dreh-Energie“ wird dann mit Hilfe eines Generators, ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo, in Strom umgewandelt. Von dort aus geht die elektrische Energie ins Stromnetz. Die Höhe der Anlage ist dabei sehr wichtig. Je größer die Anlage, desto gleichmäßiger weht der Wind und desto mehr Strom kann erzeugt werden.

Größere Anlagen – effizienterer Windertrag

In den unteren, bodennahen Schichten ist die Luft sehr turbulent, auch wegen der vielen Hindernisse (Häuser, Bäume,…). Daher baut man Windräder möglichst hoch, denn weiter oben bläst der Wind konstant und gleichmäßig. Mit jedem Meter, den ein Windrad höher gebaut wird, steigt der Stromertrag um 1 %. Mit einer Verdoppelung der Flügellänge steigt der Ertrag um das Vierfache. Die doppelte Windgeschwindigkeit erzeugt den achtfachen Ertrag.

Obwohl Windkraftanlagen High-Tech Produkte sind, ist die Produktion und Errichtung heute in kürzester Zeit möglich - bei niedrigem Energieverbrauch. So wird die Energie, die für Produktion und Errichtung einer Anlage notwendig ist, innerhalb von 4-6 Monaten von dem Windrad selbst erzeugt.

Windradtypen

Im Grunde haben sich heute zwei verschiede Windradtypen durchgesetzt. Ähnlich wie bei den PKWs, wo die Technik des Diesel- und des Bezinmotors nebeneinander existieren, gibt es auch bei den Windrädern zwei verschiedene technische Ansätze.

Getriebelose Anlage

© Enercon GmbH
 © Enercon GmbH

Hier sitzt der Generator gleich am Rotor. Er dreht sich ebenso schnell wie der Rotor und muss daher sehr groß angelegt sein. Ähnlich einem Fahrraddynamo erzeugt er aus der Drehbewegung elektrischen Strom.

Anlage mit Getriebe

© Vestas Wind Systems A/S
 © Vestas Wind Systems A/S

Bei einer Anlage mit Getriebe sitzt zwischen dem Rotor und dem Generator das Getriebe. Dadurch kann der Generator kleiner sein und er dreht sich schneller als der Rotor – und das gleich bis zu 100 Mal so schnell.

Weiterführende Links

BWE: Technik und Funktionsweise von modernen Windkraftanlagen
WilderWind: Einfache Erklärung von Windkraftanlagen für Kinder