Ob zum Mahlen von Getreide oder zum Pumpen von Wasser, die Menschen nutzen seit Jahrtausenden die Kraft des Windes. An dem Prinzip hat sich seither wenig geändert: Der Wind trifft auf die Flügel des Windrads und sie wandeln die darin enthaltene Bewegungsenergie in mechanische Energie um. Unser Getreide mahlen wir heute mit Strom, und auch das Wasser pumpen elektrische Pumpen, doch um diesen Strom zu erzeugen, setzen wir weiterhin auf Windkraft.
Bei modernen Windrädern kommt noch das Auftriebsprinzip hinzu. Dabei sind die Flügel, auch Rotorblätter genannt, wie die Tragflächen eines Flugzeugs gewölbt. Trifft der Wind frontal darauf auf, muss er auf der Oberseite einen längeren Weg zurücklegen als auf der Unterseite. Dadurch entsteht auf der Oberseite des Rotorblatts ein Unterdruck, der eine Kraft erzeugt. Mit dieser Kraft werden die Rotorblätter in Bewegung gesetzt. Die Rotorblätter sind über einen Rotor mit einem Generator im Inneren des Maschinenhauses verbunden. Dieser Generator wandelt die mechanische Rotationsenergie der Rotorblätter in Strom um. Über einen Transformator, der den Strom vom Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, gelangt dieser in das öffentliche Stromnetz.
Der Aufbau einer Windkraftanlage. Grafik: RheinEnergie.
Hättet ihr es gewusst?
Bereits 1920 hat der deutsche Physiker Albert Betz berechnet, dass dem Wind theoretisch maximal 59,3 Prozent Leistung entnommen werden kann. Das ist aber nicht schlimm, da der Wind für uns kostenlos weht.
Rasante technische Entwicklung
Windenergieanlagen werden immer leistungsfähiger. Lag die durchschnittliche Leistung einer Windenergieanlage im Jahr 1990 noch bei 0,164 Megawatt (MW), übertraf sie im Jahr 2000 die Ein-Megawatt-Grenze. Für den Windpark im Kölner Norden plant die RheinEnergie mit Windenergieanlagen der Leistungsklasse von fünf bis sechs Megawatt (MW). Eine Windenergieanlage kann rund 12 Mio. Kilowattstunden (kWh) Strom im Jahr erzeugen. Das reicht aus, um 4.000 Haushalte ein Jahr lang zu versorgen. Dabei spart sie pro Jahr rund 6.000 Tonnen CO2 ein.
Mit dem Windrad hoch hinaus
Bei der Größe einer Windenergieanlage unterscheidet man zwischen zwei Angaben: der Nabenhöhe und dem Rotordurchmesser. Die Nabenhöhe und die Hälfte des Rotordurchmessers ergeben die Gesamthöhe.
Serie Windkraft
Wind, Sonne und Pflanzen – die RheinEnergie setzt zunehmend auf die Kraft erneuerbarer Energieträger. In unserer Serie informieren wir euch nun regelmäßig über die Windkraft - wie sie funktioniert, welche Chancen sie bietet und welche Bedeutung sie für Köln haben kann.