Rolf Hinrichs - Funktion und Bedeutung - Infos zur Stromerzeugung eines Windkraftwerk

Rolf Hinrichs - Deutschland liegt im Bereich der Windenergie-Statistik weit vorn: über 50.000 Megawatt installierte Leistungen gibt es laut dem Bundesverband WindEnergie hierzulande. Spanien hingegen belegt Platz 2 und hat die Hälfte der Megawattanzahl. Weltweit gesehen kommt Deutschland hinter China und den USA. Seit Ende 2016 gibt es in ganz Deutschland mehr als 27.000 Windenergieanlagen. Rolf Hinrichs - Davon stehen die meisten im Bundesland Niedersachsen. In diesem Areal sind über 9.000 Megawatt Leistungen installiert. Danach folgen Brandenburg, Schleswig-Holstein, Sachsen-Anhalt sowie Nordrhein-Westfalen. Die Versorgung mithilfe von Windenergie macht deutschlandweit mindestens 15 % im Strommix aus.

Rolf Hinrichs - Strom aus Wind - und nun?

Die regenerativen Energien stehen im Großen und Ganzen in Deutschland ziemlich gut dar. Nach einer Umfrage im letzten Jahr sehen über 90 % aller Befragten einen verstärkten Ausbau der sogenannten „grünen“ Energiequellenarten entgegen. Denn völlig unabhängig von Gas, Kohle oder Öl kann der Ausstoß an schädlichen Klimagasen verhindert werden.

Aber ist Windenergie wirklich so umweltschonend? Gibt es ein Konfliktpotential zwischen Umwelt und Natur? Natürlich wird auch mit dem Bau einer Windenergieanlage in die Natur eingegriffen und bringt gewisse Auswirkungen hinsichtlich der Tier- und Pflanzenwelt, der Umwelt sowie der Landschaft mit - genau das, was auch bei anderen Dingen eines Menschen als Folge passieren kann. Rolf Hinrichs - Generell gilt, die geeignete Lösung mi einem kleinen Manko zu vergleichen: Wie würde die Entscheidung fallen? Eine Kohlefabrik oder ein Windkraftwerk?

Rolf Hinrichs - Aufbau einer Windenergieanlage - Übersicht:

a) Fundament:

Es gibt zwei verschiedene Fundamentarten, die bei einem Bau einer Windenergieanlage eingesetzt werden:

a.a. Tiefgrundfundament:

Wenn der Untergrund besonders weich ist, wie zum Beispiel in Moorlandschaften kommt Tiefgrundfundament zum Einsatz. Die benötigten Stahlbetonpfähle sind meist schon vorgefertigt und müssen tief in den Boden eingerammt werden. Dabei werden diese am Ende mit einer Betonplatte verbunden, worauf der Turm steht.

a.b. Flachfundament:

Das Flachfundament kann auf jedem Untergrund eingesetzt werden, wenn der Baugrund als tragfähig gilt. Das Fundament, bestehend aus Stahlbeton, wird vor Ort gegossen. Zusammen mit dem ersten Stück wird der Turm in das Fundament mit eingebaut.

b) Turm:

Am oberen Ende des Turms befinden sich die Gondel mit dem Rotor. Die Windkraftanlage bringt mehr Leistung, umso mehr Höhe der Turm aufweist, da in weiter Höhe mehr starker Wind weht. Die Rotorblätter haben bei einem höheren Turm einen größeren Durchmesser als bei einem kleinen Turm. Insgesamt werden drei unterschiedliche Arten von Türmen bei der Aufstellung der Windenergieanlage verwendet:

1. Gittermast

2. Betonturm

3. Konischer Strahlrohrturm

In der heutigen Zeit werden allerdings nur noch auf Strahlrohrtürme zurückgegriffen, da diese mehr Belastung standhalten.

c) Gondel:

Die 360 Grad drehbare Gondel befindet sich auf dem Turm. Sie beinhaltet alle wichtigen Bauteile für die Inbetriebnahme. Dazu gehören zum Beispiel: der Generator, die Getriebe, die Antriebswelle, die Bremse, die Steuerungs- und Sicherheitssysteme sowie die Windrichtungsnachführung. Am vorderen Ende der Antriebswelle sind die Rotornarben mitsamt den Rotorblättern zu finden.

d) Rotorblätter:

Wenn große Windenergieanlagen zum Einsatz kommen, werden luvseitige, sogenannte dem Luftzug zugewandte Rotorblättern eingebaut. Dreiblättrige Windkraftanlagen haben sich bewährt, da diese am meisten Strom erzeugen können. Im Bereich der Schwingungstechnik sind sie unkomplizierter zu lenken.

Rolf Hinrichs - Funktion einer Windenergieanlage

Sobald der Wind mit einer Geschwindigkeit ab 5 Meter pro Sekunde auf die Windenergieanlage trifft, dann fängt der Computer der Windlaufausrichtung an zu arbeiten und stellt die Rotorblätter so ein, dass sie optimal im Luftzug stehen. Kommt der Windstoß schräg angeordnet gegen die Rotoren, dann kommt eine Drehbewegung zustande. Rolf Hinrichs - Die Antriebsquelle und ein mehrstufiges Getriebe sind mit dem Rotor verbunden. Die Rotordrehzahl sowie die Generatorendrehzahl werden individuell angepasst. Durch den Generator gibt es Strom, die mithilfe von Leitungen nach unten durch den Turm gelangen und in das Netzwerk gelangen. Rolf Hinrichs - Falls es optimale Windbedingungen gibt, sind mindestens 6 NW Nennleistung möglich.

Rolf Hinrichs - In welchem Zeitraum rentiert sich eine Windkraftanlage?

Die Windradanlage steht, der Wind weht und dadurch wird Strom produziert. Es sind keine Abgase vonnöten oder müssen Gebühren bezahlt werden. Der Strom ist dementsprechend immer verfügbar und dass unendlich viel. Oftmals wird aber gern die Vorgeschichte vergessen: Immerhin muss eine Windkraftanlage erst einmal hergestellt und aufgestellt werden. Die Energie und die Materialien müssen angeliefert und verbaut werden. Letztendlich muss eine Windenergieanlage auch gewartet oder rundum erneuert werden.

Die Lebensdauer liegt im Allgemeinen bis zu 25 Jahren. Danach werden wieder Energien und Materialien gebraucht und die Entsorgung von veralteten Bauteilen müssen bezahlt werden.

Die energetische Amortisationszeit bis wann die Windkraftanlage genug Energie produziert hat liegt wie bereits bei der Herstellung bei einem halben Jahr. Allerdings ist diese Zeitspanne von der Leistung des Windkraftwerkes und von der Standortwahl abhängig. Die Investition ist erst nach mindestens zehn Jahren rentabel.

Rolf Hinrichs - Beeinträchtigung in der Flora- und Faunawelt

Sobald der Ort für den Bau eines Windkraftwerks entschieden ist, kann es losgehen:

a) entsprechende Zufahrtswege werden für die Materialien gebraucht,

b) die Fundamente werden vorbereitet

c) die Böden verdichten und anschließend befestigen

Bei der Aufstellung einer Windenergieanlage müssen Hecken und Bäume weichen, der natürliche Lebensraum von Pflanzen und Tiere verändert sich oder verschwindet komplett.

Während des Betriebes gibt es immer wieder Probleme mit fliegenden Tiere, die nicht selbst einschätzen können, wie sich die großen Rotoren bewegen, sodass es zu Kollisionen kommen kann. Das bedeutet nicht, dass das Tier von einem Rotor getroffen wird, sondern es zum Unterdruck der Rotorblätter kommen kann, die den kleineren Tieren auf schiefe Bahn bringen können. Die Rotorblätter erreichen in der Regel etwa 250 Kilometer pro Stunde. Dadurch kommen gefährliche Druckdifferenzierungen und Luftwirbel zustande, wobei gerade Fledermäuse es schwer haben,

Rolf Hinrichs - Gewöhnungseffekt sichert die heimischen Vogelarten

In den vergangenen Jahren konnte man besonders deutlich beobachten, dass die heimischen Vögel hierzulande die Standorte eines Windkraftwerks meiden und immer wieder dazu lernen, welche Gefahren Rotoren mit sich bringen. Rolf Hinrichs - Die Vögel umfliegen die Rotorblätter im großem Raume. Zugvögel und andere Individuen kennen die ortsansässige Windkraftanlage nicht und steuern unmittelbar durch einen Windpark hindurch. Studien zeigen, dass Greifvögel, Möwen, Seeadler, Rotmilan, etc. besonders häufig davon betroffen sind.

Rolf Hinrichs - Landschaftsbild wird beeinflusst

Vor allem die Kinder erfreuen sich darüber, dass ein Windkraftwerk meist kilometerweit gesehen werden können. Gibt es dadurch eine Beeinträchtigung des Landschaftsbildes? Damals war ein Kirchturm in einem Dorf etwa 30 Meter hoch und galt als der höchste Punkt. Heutzutage überragen Windenergieanlagen mit einer Höhe von über 200 Metern. 

Wer gern in wunderschönen Landschaften mit dem Fahrrad, mit dem Hund oder mit den Kindern unterwegs ist, kommt es vermehrt zu periodisch wiederkehrenden Schattenwürfen und zu einer hörbaren Geräuschkulisse, wenn man sich in unmittelbarer Umgebung aufhält. Rolf Hinrichs - Sehr viele Menschen begrüßen diese Ansicht einer Windenergieanlage.

Rolf Hinrichs - entscheidender Standort

Die bisher erwähnten Nachteile sollten gering gehalten werden. Selbstverständlich ist es relevant, eine Windenergieanlage nicht einfach an einem beliebigen Standort aufzustellen, sondern sich nach geeigneten Bereichen umzuschauen. Dabei muss die Raumordnung stimmen, die die Eignungsgebiete für Windkraftanlagen zulässt. Rolf Hinrichs - In diesem Fall werden alle potenzielle Konflikte mit weiteren Nutzungsformen überprüft. Darunter werden nicht nur die Fauna, die Flora, die Landwirtschaft, die Erholungsfunktion der Menschen und Tiere, sondern auch die Infrastrukturdetails und Rohstoffgewinnung bedacht. Darüber hinaus bestimmen die Planabschnitte sogar noch die Blickachsen der umgebenen Landschaften sowie die Geographie.

Falls ein entsprechender Standort gefunden wurde, bedeutet es nicht, dass auch in diesem Bereich gebaut werden darf. Es sind zahlreiche, verfahrensbegleitende Tests und Überprüfungen notwendig, ob die Windkraft eine noch so kleinste Auswirkung auf die Umwelt an dieser Stelle hat oder nicht. Rolf Hinrichs - Bevor es mit dem Bau losgeht, wird genauestens darauf geachtet, welches Tiervorkommen dort herrscht und ob es seltene, schützenswerte Arten sind, die beispielsweise zu der europaweiten FFH-Richtlinie oder im Bundesnaturschutzgesetz zu finden sind. Die sogenannten Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen sind in der heutigen Zeit in unmittelbarer oder ausgedehnterer Nähe bei fast allen Bauvorhaben vorgeschrieben.

Rolf Hinrichs - Windkraft - Vorteile und Nachteile im Überblick:

Der stärkste Vorteil der Windenergie besteht buchstäblich darin, dass es sich in diesem Zusammenhang um eine erneuerbare Energiequelle handelt. Es ist also immer möglich, auf diese Quellenart zurückzugreifen. Außerdem wird aus Windkraft Ökostrom hergestellt, ohne dass das klimaschädliche CO2 in die Atmosphäre gelangt. Aus diesem Grunde ist Windkraft als umweltfreundlich einzustufen.

Das Problem liegt meist darin, dass die Luftströmung nicht gleichbleibend ist, sondern in Schüben vorkommt. Zum Ausgleich müssen in windärmeren Phasen konventionelle Energiequellen verwendet werden, was zumindest die Umweltbilanz der Windenergie herunterdrückt. Dagegen wird jedoch erwartet, dass sich der Gewinn bei der Windenergie durch den technischen Fortschritt bedeutsam steigern lässt.

Zusammenfassung:

Vorteile:

1. vergleichsweise sind Kosten für das Aufstellen einer Windkraftanlage gering

2. keine schädlichen Abgase wie Stickoxide, Kohlendioxid und Schwefeldioxid

3. braucht für die Energiegewinnung nur wenig Platz

4. gilt als erneuerbare Energiequelle

5. bei Offshore-Anlagen sind Fischen und Schifffahrten verboten

Nachteile:

1. kein gleichbleibender Wind

2. hoher Geräuschpegel

3. Beeinträchtigung des Landschaftsbildes

4. enorme Gefahr für die Vögel

Rolf Hinrichs - Windkraftanlagen auf dem Meer

Es gibt nicht nur die sogenannten Onshore-Anlagen, die Windenergieanlagen auf dem Land, sondern auch sozusagen die Offshore-Anlagen auf dem Meer. Bekannte Windparkanlagen gibt es besonders in der Nord- und Ostsee. Rolf Hinrichs - Immerhin bläst in diesem Bereich der Windbrise meist gleichmäßig und kann mit keinen anderen Landnutzungsformen jemals in Konflikt kommen - ausgenommen die Naturschutzgebiete und die Seefahrt. Nicht nur die Vögel, die sich auf dem Meer befinden, sondern auch die anderen Wasserbewohner wie Kegelrobben, Schweinswale oder Seehunde können Probleme hervorrufen. 

Beim Aufstellen einer Windanlage werden Schallwellen freigesetzt, die noch kilometerweit zu spüren und zu hören sind. Da die Fundamente gesetzt und die Pipelines verlegt werden müssen, wird überdies der Meeresboden verändert. Während des Betriebs der Windenergieanlage werden elektromagnetische Strahlungen und Wärmeabgaben verzeichnet. Rolf Hinrichs - Laut verschiedener Studien sind diese Aufzeichnungen allerdings noch ziemlich widersprüchlich. 

Wenige Forscher wollen behaupten, dass die Meeressäuger durch Windkraftanlagen Gehörschäden davontragen können. Andere hingegen denken, dass die Seehunde, Kegelrobben und Co. nach der Aufstellung von Windenergieanlagen wieder am gewohnten Ort zurückkehren. Mittlerweile ist bekannt, dass kleine Meeresbewohner und diverse Fischarten die Offshore-Anlagen als besonderen Rückzugsort ansehen. Dort sind sie insbesondere von Fischereien und Schifffahrten geschützt, denn in dem Bereich der Windparkanlagen ist die Schifffahrt und das Angeln strengstens verboten.