Ein Windrad verwandelt Wind auf magische Weise in Energie – doch wie funktioniert ein Windrad eigentlich? In Wahrheit steckt wenig Magie, sondern viel Mechanik dahinter. In diesem Beitrag nehmen wir die Windkraft genauer unter die Lupe: Wie funktioniert Windkraft im Detail? Wie hoch ist ein Windrad? Wieviel Strom kann es tatsächlich erzeugen? Alle Antworten dazu findest du hier!
Wie funktioniert ein Windrad: Einfach erklärt
Das Grundprinzip eines Windrads ist überraschend einfach: Wind trifft auf die großen Rotorblätter und versetzt sie in Drehung. Diese Drehbewegung wird über ein Getriebe an einen Generator weitergeleitet, der die mechanische Energie in elektrischen Strom umwandelt. Die aerodynamische Form der Rotorblätter sorgt dabei für optimale Windausnutzung – sie sind nicht nur vom Wind "geschoben", sondern erzeugen durch ihre spezielle Profilform auch einen Auftrieb, ähnlich wie Flugzeugflügel. Dadurch drehen sie sich bereits bei relativ geringen Windgeschwindigkeiten.
Wie funktioniert Windkraft: Und wie wird mittels Windenergie Strom erzeugt?
Die Stromerzeugung durch Windkraft erfolgt in mehreren einfachen Schritten:
- Rotorblätter drehen sich: Der Wind versetzt die Rotorblätter in Bewegung – sie drehen sich etwa 15-40 Mal pro Minute.
- Je nach Anlagentyp wird die Drehbewegung über ein Getriebe auf den Generator übertragen oder der Generator direkt vom Rotor angetrieben.
- Generator erzeugt Strom: Die schnelle Drehbewegung treibt einen Generator an, der mechanische Energie in elektrischen Strom umwandelt.
- Transformator passt die Spannung an: Durch einen Transformator wird der Strom auf die richtige Spannung für das Stromnetz gebracht.
- Kabel leiten den Strom weiter: Über Kabel im Turm fließt der Strom nach unten zur Basis der Windkraftanlage.
- Einspeisung ins Stromnetz: Der Strom wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist und versorgt Haushalte und Unternehmen.
Die Gondel bleibt dabei drehbar, sodass sich der Rotor immer nach dem Wind ausrichten kann. Das nennt man Windrichtungsnachführung.
Wie ist ein Windrad aufgebaut?
Damit man versteht, wie Windkraft funktioniert, ist es wichtig, sich den genauen Aufbau eines Windrades anzuschauen. Ein Windrad besteht aus mehreren wichtigen Hauptkomponenten, die zusammenarbeiten, um Wind in Strom umzuwandeln:
Fundament
Das Fundament ist die Basis jeder Windkraftanlage und besteht aus massivem Stahlbeton. Es reicht mehrere Meter tief in den Boden und sorgt für die nötige Stabilität, um die enormen Kräfte des Windes und das Gewicht der Anlage zu tragen.
Turm
Der Turm ist meist aus Stahl oder Beton gefertigt und kann zwischen 80 und 150 Meter hoch sein. Je höher der Turm, desto stärker und konstanter ist der Wind in dieser Höhe. Im Inneren des Turms verlaufen die Stromkabel und oft auch eine Leiter oder ein Aufzug für Wartungsarbeiten.
Gondel (Maschinenhaus)
Die Gondel sitzt auf der Spitze des Turms und enthält alle wichtigen technischen Komponenten: das Getriebe, den Generator, den Transformator und die Steuerungselektronik. Sie kann sich um 360 Grad drehen, um die Rotorblätter immer optimal zum Wind auszurichten.
Rotor mit Rotorblättern
Der Rotor besteht aus der Nabe und Rotorblättern. Die Blätter sind zwischen 40 und 80 Meter lang und haben eine spezielle aerodynamische Form, die den Wind optimal einfängt. Sie können gedreht werden, um die Windausnutzung zu optimieren oder bei Sturm die Anlage zu schützen.
Wie viel Wind braucht eine Windkraftanlage?
Ab etwa 3 bis 5 m/s Windgeschwindigkeit beginnen moderne Windkraftanlagen Strom zu erzeugen. Mit zunehmender Windgeschwindigkeit steigt zunächst auch ihre Leistung. Bei etwa 11 bis 14 m/s erreichen viele Anlagen ihre Nennleistung. Bei noch stärkerem Wind wird die Leistung geregelt. Bei sehr hohen Windgeschwindigkeiten kann die Anlage zum Schutz vor zu hohen Belastungen abgeschaltet werden. Die genauen Werte unterscheiden sich je nach Anlagentyp.
Warum drehen sich Windräder auch ohne Wind?
Manchmal scheint sich ein Windrad zu drehen, obwohl kein Wind spürbar ist. Noch ein Geheimnis, das leicht zu klären ist: Die Rotorblätter eines Windrades sind so geformt, sodass bereits leichte Brisen ausreichen, um sie in Bewegung zu versetzen. In höheren Schichten ist der Wind zudem oft stärker als am Boden.
Warum bleibt das Windrad trotz Wind manchmal still?
Umgekehrt kann man manchmal beobachten, dass trotz starkem Wind die Windräder stillstehen. Auch das kann verschiedene Gründe haben: Häufig sind geplante Wartungs- oder Reparaturarbeiten der Grund für den Stillstand. Auch der Schutz von Wildtieren spielt eine wichtige Rolle: Während der Brut- und Ausflugzeiten von Vögeln und Fledermäusen werden Windkraftanlagen zeitweise abgeschaltet, um diese geschützten Arten nicht zu gefährden. Manchmal ist der Wind aber auch einfach zu stark und die Windräder stehen aus Sicherheitsgründen still.
Wie hoch sind Windräder?
Die Höhe moderner Windräder variiert je nach Modell und Standort. Typischerweise beträgt die Nabenhöhe zwischen 80 und 160 Meter. Mit den Rotorblättern erreichen sie oft Gesamthöhen von über 200 Metern. Offshore-Anlagen sind häufig noch größer, da sie im offenen Meer besseren Windbedingungen ausgesetzt sind.
Gut zu wissen: Die Höhe eines Windrades ist kein zu verachtender Faktor. Wenn die Rotorblätter sich weiter oben drehen, können sie effizienter arbeiten, da der Wind mangels Hindernisse gleichmäßiger weht. Faustregel ist eine 1% Steigerung des Stromertrages pro Höhenmeter.
Wie viel Strom generiert ein Windrad?
Ein modernes Windrad kann rechnerisch Strom für bis zu 6.000 Haushalte erzeugen. Aktuell betreiben wir 31 Windparks in Österreich und Bulgarien. 183 Windräder mit einer Gesamtleistung von rund 570 Megawatt erzeugen genügend Windstrom, um damit über 400.000 Haushalte mit Windenergie zu versorgen.
Hier gibt es eine Übersicht unserer Windkraftanlagen.
Lässt sich Energie aus Windenergie speichern?
Direkt speichern lässt sich Windenergie nicht – wohl aber der erzeugte Strom. Dazu kommen Batteriespeicher, Pumpspeicherkraftwerke oder moderne Power-to-X-Technologien (etwa die Umwandlung in Wasserstoff) zum Einsatz. Diese Speicherlösungen sind entscheidend, um die Schwankungen in der Windstromerzeugung auszugleichen.
Damit immer ein frischer Wind weht – Windkraft der EVN
Windkraft nutzt Windenergie zur Stromerzeugung und spielt eine wichtige Rolle beim Ausbau erneuerbarer Energien. Mit steigender Leistungsfähigkeit können moderne Windkraftanlagen mehr Strom aus erneuerbarer Energie erzeugen. Zusätzlich sind Windparks eine wichtige Ergänzung zu anderen erneuerbaren Energien wie Wasserkraft oder Photovoltaik. Windkraft und Photovoltaik ergänzen sich in ihren saisonalen Erzeugungsprofilen: Windkraft liefert häufig in den Wintermonaten höhere Erträge, Photovoltaik vor allem in den sonnenreicheren Monaten.
