Windkraft ist eine erneuerbare Energieform, die mittels Windrädern Strom erzeugt. Wind gehört zu den ältesten Energiequellen, die die Menschheit nutzt.
Windkraft ist eine saubere Energieform, sie gehört zu den erneuerbaren Energien. Das bedeutet, dass sie unerschöpflich wiederkehrend genutzt werden kann. In Österreich beziehen wir zu etwa zwei Drittel Strom aus der Wasserkraft, die auch eine erneuerbare Energieform ist.
Ende 2023 erzeugten in Österreich 1.426 Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von 3.885 Megawatt rund 10 Prozent des heimischen Strombedarfs.
Wie entsteht Strom durch Windkraft?
Sowie der Wind auf die Rotorblätter drückt, beginnt der Rotor zu laufen. Eine moderne Windkraftanlage dreht sich im Schnitt mit 13 Umdrehungen pro Minute. Die kinetische Energie des Windes (auch Bewegungsenergie genannt) wird dabei durch ein Getriebe in 1.500 Umdrehungen übertragen und treibt einen Generator innerhalb der Gondel des Windrades an, der Strom erzeugt. Hier befindet sich ein rotierender Magnet in einer Kupferwicklung. Durch die Veränderung des Magnetfelds entsteht elektrischer Strom durch elektromagnetische Induktion. Noch im Windrad wird der Strom in die richtige Spannung umgewandelt und ins Hochspannungsnetz eingespeist.
Heutige Windräder mit einer Narbenhöhe von rund 140 Metern erzeugen Strom für rund 2.000 Haushalte im Jahr.
Warum sind Windräder so hoch?
Auf Grund der Windscherung werden Windräder möglichst hoch gebaut. Dies bedeutet, dass die Windgeschwindigkeit in großen Höhen höher ist, als auf dem Boden. Im Schnitt steigt der Stromertrag um ein Prozent mit jedem Meter, den ein Windrad höher gebaut wird. In Österreich sind Windräder meist rund 140 Meter hoch. Hier wird immer der Abstand vom Boden bis zur Nabe gemessen, an der die Rotorblätter montiert sind. Diese Rotorblätter sind meist 45 Meter lang, sodass sich ein Durchmesser des Rades von 90 Meter ergibt. Über 200 Meter ist in Österreich aber kein Windrad, denn die Kräne können derzeit keine höheren Windkraftanlagen aufstellen.
Moderne Windanlagen bestehen aus einem Stahlturm auf einem Betonfundament. Sie haben drei Rotorblätter, weil so die Kräfte, die auf die Konstruktion wirken, am besten verteilt sind. Die Rotorblätter bestehen aus Kohlefaserverbundstoffen, die sowohl stabil, als auch elastisch sind. Nur alle vier Jahre müssen alle Schrauben nachgezogen werden, damit die Konstruktion stabil bleibt.
Windräder halten sogar problemlos Windgeschwindigkeiten bis 200 km/h stand. (Zum Vergleich: Die höchste Windstärke Orkan beginnt bei einer Windgeschwindigkeit von 117 km/h.) Bei hohen Windstärken drehen sich die Rotorblätter aber aus dem Wind, um weniger Angriffsfläche zu bieten. Ein weiterer Grund für stillstehende Windräder kann aber auch Überproduktion sein - das bedeutet, es gibt gerade genug Strom im Netz.
Bei modernen Windkraftanlagen können dem Wind rund die Hälfte seiner Energie entnommen werden. Dieser Wert wird Leistungsbeiwert genannt. Verwertet eine Windkraftanlage dem Wind 50 Prozent seiner Energie, liegt der Leistungsbeiwert bei 0,5. Windgeschwindigkeit und Leistung verhalten sich spannenderweise nicht linear: Bei doppelter Windgeschwindigkeit verachtfacht sich die Windleistung.
Vorteile und Nachteile der Windenergie
Windenergie kann weltweit genutzt werden. Wegen ihrer geringen Kosten und technisch einfachen Herstellungsmöglichkeit gilt sie als eine der vielversprechendsten regenerativen Energiequellen der Zukunft. Je nach Anlage haben Windräder meist nach 2 bis 7 Monaten die Energie erzeugt, die zu ihrer Herstellung nötig war. Die Laufzeit liegt meist bei über 25 Jahren.
Der schlimmste Super-GAU einer Windkraftanlage ist, wenn ein Windrad oder ein Rotorblatt bricht. Im Unterschied zur Atomenergie ist aber dann nichts verstrahlt und die Windkraftanlage kann am selben Ort neuerrichtet werden. Die Gefahren sind daher überschaubar. Auch fällt kein Müll durch den Betrieb eines Windrades an. Vögel und andere Tiere sind durch Windkraftanlagen auch nicht gefährdet.
Der Nachteil ist, dass Windenergie nicht grundlastfähig ist. Windkraft ist wetterabhängig. Zumeist wird Windenergie aus Offshore-Windparks als Grundlastenergie bezeichnet, doch in Österreich produzierte Windkraft zählt nicht dazu. Es gibt allerdings nur sehr wenige Tage ohne Wind, die die Gefahr einer Dunkelflaute bringen.
Geschichte der Windkraft
Die früheste Nennung von Windkraft ist über 4.000 Jahre alt und stammt aus dem Codex Hammurabi, einer babylonischen Sammlung von Rechtssprüchen. Die ältesten Windmühlen wurden aber natürlich nicht zur Stromerzeugung, sondern zum Mahlen von Getreide und zum Pumpen von Wasser benutzt.
Die ersten Windräder zur Stromerzeugung stammten aus dem späten 19. Jahrhundert und sind eine österreichische Erfindung. Anlässlich der Internationalen Elektrizitätsausstellung 1883 errichtete Josef Friedländer die erste belegte windbetriebene Anlage zur Stromerzeugung. Sie stand im Eingangsbereich des Ausstellungsgeländes vor der Rotunde im Wiener Prater. 1920 schuf der deutsche Physiker Albert Betz die Grundlagen für die Entwicklung der heutigen Windkraftanlagen. Er konnte errechnen, dass das physikalische Maximum der Ausnutzung der kinetischen Energie des Windes bei 59,3 % liegt.
Trotz der immer wieder kehrenden Teuerung und Verknappung von Treibstoff wie etwa in den beiden Weltkriegen, blieb die Forschung für Windkraft aber relativ unbeachtet. Ein großes Problem lag in der Materialqualität und der Fertigung der sehr langen Faserverbund-Bauteile. 1951 entwarf der deutsch-österreichische Windkraft-Pionier Ulrich W. Hütter eine 10-kW-Anlage mit 11 Meter Rotordurchmesser, die in Serie hergestellt und vor allem nach Südafrika, Argentinien und Indien exportiert wurde. 1957 folgte eine 100-kW-Anlage, die eine Erstform der heutigen modernen Windkraftanlagen darstellte. Dann wurde es still um das Windrad.
Erst 1994 kam es zu einer Wiederbelebung durch Gerhard Kern, der in Deutsch Wagram die erste größere Windkraftanlage Österreichs mit einer Leistung von 150 kW errichtete. Er investierte 4,5 Millionen Schilling (das würde heute einem Wert von rund 625.000 Euro entsprechen), das Windrad erzeugte damals Strom für 70 Haushalte.
Mit dem Elektrizitätsgesetz ElWOG wurde 1998 erstmals eine Abnahmepflicht zu festen Tarifen (Einspeisetarifen) für Ökostromanlagen geschaffen. Das Gesetz löste einen Bauboom aus. 2006 erfolgte durch eine Novelle des Ökostromgesetzes aber wieder stark einschränkende Maßnahmen, was zur Folge hatte, dass in den Jahren 2007 bis 2009 bis auf wenige Ausnahmen fast keine Windkraftanlagen in Österreich errichtet wurden. Erst die Verbesserungen des Ökostromgesetzes brachten den Windkraftausbau in Österreich wieder in Gang. Nun sollen bis 2030 in der EU 40 Prozent der verbrauchten Energie mit erneuerbaren Energien bereitgestellt werden. Ein weiterer Ausbau der Windkraft ist dafür nötig.
( Zuletzt aktualisiert: 26.06.2024. Ursprünglich veröffentlicht: 28.03.2024 )
