Mit Rückenwind: Strom aus Windenergie

Windkraftanlagen gehören heute vielerorts zum Landschaftsbild. Ausgeschöpft ist ihr Potenzial aber noch lange nicht: Technische Weiterentwicklungen haben in den letzten Jahren zu immer besseren Erträgen geführt. Zudem ist genügend Platz für den weiteren Ausbau vorhanden. Ein Überblick über den Stand der Technik.
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    Schon vor hunderten von Jahren nutzten die Menschen die Kraft des Windes, um sich die Arbeit zu erleichtern. Große Windmühlen, deren Flügel vom Wind in Drehung versetzt wurden, mahlten das Korn, pressten Öl, sägten Holz oder pumpten Wasser. Heute wird die Windenergie hauptsächlich zur Stromerzeugung genutzt.

    Wie wird aus Windkraft Strom erzeugt?

    Moderne Windkraftanlagen funktionieren nicht viel anders als ihre historischen Vorgänger: An einem schmalen Turm sind große Rotoren angebracht, die vom Wind in Drehung versetzt werden. Die Bewegungsenergie wird heutzutage allerdings nicht auf ein Räderwerk sondern auf einen Generator übertragen, der sie in elektrische Energie umwandelt – ähnlich wie bei einem Fahrraddynamo. 

    Je höher die Anlage ist, desto mehr Strom wird produziert. Das liegt daran, dass in den höheren Lagen der Wind stärker und gleichmäßiger weht. Aber auch die Größe der Rotorblätter wirkt sich auf die Strommenge aus. Die Gondel des Windrades kann sich drehen. So stellen sich die Rotorblätter immer in den Wind. Um zu verhindern, dass sie sich zu schnell drehen, sind die Blätter verstellbar. Windräder können einzeln aufgestellt oder zu Windparks gekoppelt werden. 

    Onshore-Anlagen

    On shore bedeutet im Englischen „an Land“. Bei Onshore-Anlagen handelt es sich deshalb um auf dem Festland errichtete Windräder. Der Vorteil: Der Strom lässt sich gleich dort verbrauchen, wo er erzeugt wird. Von Onshore-Anlagen profitieren zudem nicht nur die großen Energiekonzerne, sondern auch regionale Planungsbüros, Kommunen und Grundstücksbesitzer.

    Offshore-Anlagen

    Off shore bedeutet „vor der Küste“. Offshore-Anlagen werden dementsprechend auf dem offenen Meer errichtet. Hier weht der Wind wesentlich stärker und konstanter. Offshore-Anlagen produzieren daher mehr Strom aus Windenergie als Anlagen auf dem Land. Allerdings geht der Bau mit höheren Kosten einher. Zudem gehören Offshore-Anlagen meist großen Energiekonzernen, sodass es kaum eine regionale Wertschöpfung gibt.

    Offshore Windpark zur Stromerzeugung

    Welche Bedeutung hat Strom aus Windenergie?

    Windkraftanlagen sind mittlerweile die größten Stromproduzenten: Sie haben einen Anteil von 27 % am deutschen Strommix (Stand 2020). Nicht ohne Grund, besitzen sie doch eine Reihe von Vorteilen.

    Vorteile im Überblick

    Wind ist eine kostenlose, unbegrenzt vorhandene Energiequelle. Er steht sowohl tagsüber als auch nachts zur Verfügung.

    Strom aus Windkraftanlagen ist nachhaltig: Zur Erzeugung werden keine Ressourcen verbraucht. Zudem entstehen im Betrieb weder CO₂ noch andere gesundheits- oder klimaschädliche Stoffe.

    Windräder beanspruchen nur wenig Platz. Grundstücke mit Windrädern können weiterhin landwirtschaftlich genutzt werden.

    Energetisch amortisieren sich Windkraftanlagen innerhalb von nur drei bis sieben Monaten. Nach dieser Zeit haben die Anlagen also so viel Energie produziert, wie für die Herstellung, den Betrieb und die Entsorgung aufgewendet werden muss. Konventionelle Energieerzeugungsanlagen wie Kohle- oder Atomkraftwerke amortisieren sich dagegen nie.

    Die Herstellung, Wartung und Weiterentwicklung von Windkraftanlagen schaffen Arbeitsplätze.

    Ähnlich wie Solarstrom wird auch der von Windrädern erzeugte Strom immer günstiger.

    Am Ende ihrer Lebenszeit lassen sich Windräder rückbauen und recyceln.

    Laut Angaben des Umweltbundesamts bietet die Nutzung von Windenergie kurz- bis mittelfristig das wirtschaftlichste Ausbaupotenzial unter den erneuerbaren Energien. Doch der Ausbau trifft nicht immer auf Zustimmung. Manche Menschen fühlen sich durch Windräder massiv gestört, andere finden ihren Anblick einfach nicht schön.

    Nachteile der Windenergie

    • Windkraftanlagen dürfen nicht überall gebaut werden. Aufgrund störender Geräusche und Schattenwurf muss beispielsweise ein bestimmter Abstand zu Siedlungen eingehalten werden. Im Rahmen des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) wurde beschlossen, dass Windräder mindestens 1.000 m von Wohngebäuden entfernt sein müssen.
    • Die Errichtung von Windkraftanlagen bedeutet immer einen Eingriff in Natur und Landschaft: Zufahrtswege müssen geschaffen werden, es kommt zur Abholzung und Bodenverdichtung. Allerdings trifft das auch auf jede andere Art von Kraftwerk zu.
    • Der Wind weht nicht immer gleich stark, was zu Schwankungen in der Stromproduktion führt.

    Die meisten Nachteile können durch eine umsichtige Planung und stetige Weiterentwicklung vermieden werden, zum Beispiel die Gefährdung von Tieren. Während sich die meisten Tierarten nicht an den Windrädern stören, sieht das bei Vögeln und Fledermäusen schon anders aus. Um sie zu schützen, werden bestimmte Maßnahmen getroffen. Oft reicht es aus, die Windräder entsprechend hoch oder mit ausreichend Abstand zu Brutstätten, Nahrungshabitaten und Flugrouten zu bauen. Es gibt aber auch die Möglichkeit, die Anlagen zu speziellen Zeiten abzuschalten.

    Windräder in der Nähe von Wohnbebauung

    Auch die Beeinträchtigungen für den Menschen lassen sich reduzieren. Ein Beispiel: Früher beklagten sich Anwohner häufig über den Diskoeffekt, der von den Windrädern ausging. Er entstand durch Lichtreflexionen an den Rotorblättern. Um das zu vermeiden, werden moderne Windkraftanlagen mit matten, nicht reflektierenden Farben gestrichen.

    Fazit: Wind treibt die Energiewende voran

    Die Erzeugung von Strom aus Windenergie spielt eine bedeutende Rolle beim Ausbau erneuerbarer Energien. Ihr Potenzial ist noch längst nicht ausgeschöpft: Neben der Erschließung weiterer Standorte werden Schritt für Schritt alte, kleinere Anlagen durch moderne, leistungsstarke Turbinen ersetzt. Durch das sogenannte Repowering lässt sich der Ertrag steigern, ohne dass zusätzliche Fläche in Anspruch genommen wird. 

    Verschiedene Forschungsprojekte sollen dazu beitragen, dass die Anlagen noch leistungsstärker und zuverlässiger werden. Im Vordergrund steht dabei ein ganzheitlicher Anlagenentwurf: Bereits in der Designphase sollen der Aufwand für die Herstellung, die Errichtung, den Betrieb und den Rückbau berücksichtigt werden. Zudem wird bereits vorab geprüft, wie sich einzelne Anlagen und ganze Windparks in das Stromnetz einbinden lassen.