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ch interessiere mich besonders für den Aufbau und die Funktion einer Windkraftanlage. Ich wollte mich auch über den Hintergrund sowie über Vor- und Nachteile informieren. Mit dieser Arbeit möchte ich anderen Interessenten einige Informationen zur Verfügung stellen. Die Sonne ist der Motor aller Ereignisse auf unserem Planeten. Jedes Jahr sendet die Sonne 350 Millionen Kilowattstunden Strahlungsenergie auf unseren Planeten. Das ist alle acht Minuten so viel Energie, wie die gesamte Menschheit in einem Jahr verbraucht. Wir verdanken der Sonne alle irdischen Energiequellen: Kohle, Öl und Erdgas (Erdgas ist ein natürlich vorkommendes Kohlenwasserstoffgasgemisch, das hauptsächlich aus Methan besteht, aber üblicherweise unterschiedliche Mengen anderer höherer Alkane und manchmal einen kleinen Prozentsatz an Kohlendioxid, Stickstoff, Schwefelwasserstoff oder Helium enthält), in denen die Sonnenenergie für Millionen von Jahren gespeichert ist. Die Sonne ist auch für den Kreislauf des Wassers verantwortlich. Der Kernreaktor Sonne unterscheidet sich von terrestrischen Kernkraftwerken dadurch, dass er unfall- und strahlungssicher ist, keine Atommüllentsorgung erfordert und alle Menschen kostenlos mit Energie versorgt. Die Sonne ist unsere einzige unerschöpfliche Energiequelle. Die größte Gefahr für die Zukunft der Menschheit ist unsere falsche, umweltzerstörerische Energiepolitik. An
statt umweltfreundliche Energie aus Sonne, Wind, Wasser und Biomasse zu erzeugen (Biomasse ist ein Fachbegriff für die Energiegewinnung durch Verbrennung von Holz und anderen organischen Stoffen), nutzen wir umweltschädliche Energiequellen. Mit Öl, Gas und Kohle schaffen wir uns ein feindseliges Treibhausklima. Die neuen Solarenergien sind unerschöpflich, umwelt- und klimafreundlich und werden immer billiger. Bei der Photovoltaik werden Sonneneinstrahlung (Sonneneinstrahlung ist die von der Sonne in Form von elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich des Messgerätes empfangene Leistung pro Flächeneinheit) und Licht mit Hilfe von Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt. (Eine Solarzelle oder Fotovoltaikzelle ist eine elektrische Vorrichtung, die die Lichtenergie durch den photovoltaischen Effekt, der ein physikalisches und chemisches Phänomen ist, direkt in Elektrizität umwandelt) Solarzellen wandeln die Strahlungsenergie (in der Physik, insbesondere gemessen durch Radiometrie, ist die Strahlungsenergie die Energie der elektromagnetischen und gravitativen Strahlung) der Sonne in elektrische Energie um, indem sie photoelektrisch Elektronen im Inneren von Silizium, Galliumarsenid (Galliumarsenid ist eine Verbindung der Elemente Gallium und Arsen ) oder Kadmiumtellurid freisetzen. (Cadmiumtellurid ist eine stabile kristalline Verbindung aus Cadmium und Tellur) Es wurde berechnet, dass Solaranlagen mit einem Wirkungsgrad von nur 10% in der Sahara (die Sahara ist die größte heiße Wüste und die drittgrößte Wüste der Welt nach der Antarktis und der Arktis) auf einer Fläche von 500000 qkm ausreichen würden, um die gesamte Menschheit mit Sonnenenergie zu versorgen. Derzeit werden weltweit jährlich 50 MW Solarzellen für die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in Strom produziert; bisher wurden insgesamt rund 400 Megawatt produziert. 1.1.2Solarthermische Kraftwerke Eine weitere direkte Nutzung der Sonnenenergie ist die der solarthermischen Kraftwerke. In solarthermischen Anlagen werden Solarstähle mit Hilfe von Spiegeln gebündelt. Dieses gebündelte Licht, das in einigen Kraftwerkstypen mehrere tausend Grad erreichen kann, wird zur Erwärmung einer bestimmten Flüssigkeit genutzt. Die Rinnenkollektoren sind die fortschrittlichsten und werden in Kalifornien seit Jahren eingesetzt. Die neuen Anlagen dieses Typs haben bereits einen Wirkungsgrad von 16%. Diese Art von Kraftwerken ist das globale Schaufenster für die Solarenergie (Solarstrom ist die Umwandlung von Energie aus Sonnenlicht in Strom, entweder direkt mit Hilfe der Photovoltaik oder indirekt mit Hilfe von konzentrierter Sonnenenergie). 1.2 Windenergie Meteorologische Messungen haben gezeigt, dass der ständig blasende Wind etwa 35 mal so viel Energie enthält, wie die Menschheit verbraucht! Da der Wind jedoch ungleichmäßig bläst und oft die Richtung ändert, kann nur ein Bruchteil davon praktisch genutzt werden. Erst seit den 80er Jahren wird die Stromerzeugung aus Windkraft erneut versucht. Weltweit wurden rund 2000 MW installiert, davon fast drei Viertel in den USA – insgesamt nicht mehr als die Kapazität von zwei großen Kernkraftwerken. Doch obwohl der Forschungsaufwand minimal war und bisher nur geringe Mengen produziert wurden, sind die Kosten der Windkrafterzeugung an günstigen Standorten bereits mit denen der Kernkraft vergleichbar! Im Jahr 1992 wurden in Schleswig-Holstein 182.000 kWh Strom aus Windkraft “gewonnen”. Diese Windernte hat eine einzigartige Umweltbilanz. Weil: Bei 18.000 Kilowattstunden Windernte, 165.000 Tonnen CO2, 130 Tonnen Schwefeldioxid (Schwefeldioxid ist die chemische Verbindung mit der Formel) und 122 Tonnen Stickoxid werden vermieden – bei vergleichbarem Kohleeinsatz. Darüber hinaus werden 2700 Tonnen Rückstände, 3600 Tonnen Asche und 31000 Tonnen andere Stoffe nicht produziert. Dadurch wird der gleiche CO2-Entlastungseffekt erreicht wie bei 330000 Bäumen, die bekanntlich viel Kohlendioxid binden (Kohlendioxid ist ein farbloses und geruchloses Gas, das für das Leben auf der Erde lebenswichtig ist). Doch offizielle Naturschützer kämpfen oft mit landschaftsästhetischen Argumenten gegen die Windmühlen. Die heutige Windenergie-Szene wird von Anlagen mit einer Gesamthöhe von 30-50 Metern und einem Rotordurchmesser von 30 Metern dominiert. Kleinere Windkraftanlagen, mit denen alles vor Jahrhunderten begann, spielen derzeit kaum eine Rolle. In Zukunft wird es aber wieder viele Energie-Selbstversorger mit kleinen Windkraftanlagen geben: Rotordurchmesser bis zu 10 Meter, Masthöhe bis zu 20 Meter, Generatorleistung von 20-30 Kilowatt. So können Millionen von Menschen ihren eigenen Strom erzeugen. In Kombination mit Solarzellen kann Ihre eigene Kleinwindkraftanlage (Eine Kleinwindkraftanlage ist eine Windkraftanlage zur Mikrogenerierung, im Gegensatz zu großen kommerziellen Windkraftanlagen, wie sie in Windparks mit größerer individueller Leistung zu finden sind) zu einer intelligenten, schadstoffarmen und kostengünstigen Energiequelle werden. Jährlich werden 20 Milliarden Kilowattstunden Strom produziert. Sie sparten der Umwelt 20 Millionen Tonnen CO2, zusätzlich zu Abwärme und anderen Schadstoffen. Die Wasserkraft liefert etwa 5% des Stroms für Deutschland. Wasserkraftwerke liefern etwa 20% des weltweiten Stroms. Norwegen, (Norwegen oder), offiziell das Königreich Norwegen, ist eine souveräne und einheitliche Monarchie, deren Territorium den westlichen Teil der skandinavischen Halbinsel sowie die Insel Jan Mayen und den Archipel von Svalbard umfasst) Island (Island ist ein nordisches Inselstaat im Nordatlantik) oder Ghana (Ghana , offiziell die Republik Ghana , ist eine einheitliche präsidiale Verfassungsdemokratie, die sich entlang des Golfs von Guinea und des Atlantiks in der Subregion Westafrika befindet) produziert fast 100% ihres Stroms aus Wasserkraft. In der US-Westküstenstadt Seattle zum Beispiel, wo energieintensive Unternehmen wie Böing arbeiten, kostet Wasserkraft nur einen Bruchteil des Kilowattstundenpreises für Kernkraft. Denn der Bau von riesigen Wasserkraftwerken in der Dritten Welt führt oft zur Vertreibung von Menschen und zu großen Umweltproblemen – wie in Ägypten (Ägypten, offiziell die Arabische Republik Ägypten, ist ein transkontinentales Land, das die nordöstliche Ecke Afrikas und die südwestliche Ecke Asiens mit einer Landbrücke aus der Sinai-Halbinsel überspannt) Brasilien, (Brasilien, offiziell die Föderative Republik Brasilien, ist das größte Land sowohl in Südamerika als auch in Lateinamerika) Indien (Indien , offiziell die Republik Indien , ist ein Land in Südasien) und China – und da es in der Regel einen sensiblen Eingriff in die Natur bedeutet, ist es sinnvoller, Wasserkraftwerke dezentral einzusetzen. In Deutschland konnten so viele tausend stillgelegte Kleinwasserkraftwerke reaktiviert werden. In Bayern (Bayern ist ein Freistaat und eines von 16 Bundesländern) zum Beispiel erzeugt die Wasserkraft 18% des Strombedarfs auf umwelt- und klimafreundliche Weise: Die Wasserkraft bezieht ihre Energie aus dem natürlichen Wasserkreislauf, der durch Verdunstung, Regen und Abfluss entsteht. Dieser Zyklus wird von der Sonne aufrechterhalten. Wasserkraft (Wasserkraft oder Wasserkraft ist Energie, die aus der Energie von fallendem Wasser oder schnell fließendem Wasser gewonnen wird, das für nützliche Zwecke genutzt werden kann) ist erneuerbare Solarenergie. Deshalb sollten die vielen tausend kleinen stillgelegten Wasserräder in Deutschland in Gang kommen. Gleichzeitig erzeugen die Gezeiten einen großen Meeresstrom (Ein Meeresstrom ist eine kontinuierliche, gerichtete Bewegung von Meerwasser, die durch Kräfte erzeugt wird, die auf diese mittlere Strömung einwirken, wie z.B. Wellenbrecher, Wind, Coriolis-Effekt, Kabbelung, Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede, während die Gezeiten durch die Anziehungskraft von Sonne und Mond verursacht werden), die eine entsprechende Menge an kinetischer Energie enthält. Außerdem gibt es da noch die Wellenenergie. (Wellenkraft ist der Transport von Energie durch Windwellen und die Erfassung dieser Energie für nützliche Arbeiten – z.B. Stromerzeugung, Wasserentsalzung oder Wasserförderung) In einem Gezeitenkraftwerk (Gezeitenkraft oder Gezeitenenergie ist eine Form der Wasserkraft, die die aus den Gezeiten gewonnene Energie in nützliche Energieformen, hauptsächlich Strom, umwandelt) ein vom Meer getrennter Speicher wird während der Gezeiten mit Wasser gefüllt. Bei der anschließenden Ebbe (Gezeiten sind der Anstieg und Rückgang des Meeresspiegels durch die kombinierte Wirkung der Schwerkraft von Mond und Sonne und der Erdrotation) wird das angesammelte Wasser für den Betrieb der Turbinen verwendet. Das bisher größte Kraftwerk dieses Typs befindet sich in Frankreich (240 MW) an der Mündung des Rance River. (Die Lanze ist ein Fluss im Nordwesten Frankreichs) Der Tidenhub kann hier bis zu 18 m erreichen (siehe Bilder unten). Korea hat nun den Bau eines neuen 254 MW Gezeitenkraftwerks am Shihwa-See angekündigt. Derzeit gibt es auch Ansätze, Meeresströmungen für energetische Zwecke zu nutzen. So wird beispielsweise im britisch-deutschen Seaflow-Projekt versucht, die kinetische Energie dieses Stroms mit großen unter Wasser angeordneten Propellern umzusetzen. Das neue Kraftwerk soll vor der Küste von Cornwall installiert werden. Für die Nutzung der Wellenenergie werden mehrere Methoden erprobt, sowohl in Küstengebieten als auch auf See. Die Verwendung der oszillierenden Wassersäule (oszillierende Wassersäule ist eine Art Wellenenergiewandler, der Energie aus der Schwingung des Meerwassers in einer Kammer oder einem Hohlraum durch die Wirkung von Wellen nutzt) (OWC), die in einem separaten Raum durch die Meereswellen erzeugt wird, hat hier eine besondere Stellung. Ein solches Wellenkraftwerk wurde auf der schottischen Insel Islay gebaut. (Islay ist die südlichste Insel der Inneren Hebriden von Schottland) Die Wells-Turbinen drehen sich in die gleiche Richtung, obwohl der erzeugte Luftstrom die Richtung ändert. 1.5.Geothermie Geothermie (Geothermie ist Wärmeenergie, die in der Erde erzeugt und gespeichert wird) ist keine Form der Energie, bei der die Sonne ihre Energie nutzt. Die Reserven sind begrenzt und können nicht unbedingt erneuert werden. Fällt der Druck und die Temperatur in einem Entnahmespeicher nach einer Zeit der Wärmeentnahme, wird er zur Energiegewinnung abgebaut. Diese Form der Energienutzung ist auch umweltfreundlicher als die Nutzung fossiler oder nuklearer Energie (Kernenergie ist die Nutzung von Kernreaktionen, die Kernenergie zur Wärmeerzeugung freisetzen, die dann am häufigsten in Dampfturbinen zur Stromerzeugung in einem Kernkraftwerk eingesetzt wird) aber ihre wirtschaftliche Qualität ist nicht mit der der Solarenergie vergleichbar. So kann beispielsweise geothermischer Dampf toxische Elemente wie Arsen enthalten. Die wirtschaftliche Bedeutung der Windmühle wuchs bis Mitte des 19. Jahrhunderts. Die mechanische Kraft wurde in Fräs- und Sägewerken benötigt. Mit der Erfindung und dem zunehmenden Einsatz der Dampfmaschine (Eine Dampfmaschine ist eine Wärmemaschine, die mechanische Arbeiten mit Dampf als Arbeitsflüssigkeit durchführt) verlor die Windmühle an Bedeutung. Aufgrund der Energiekrisen der 70er und 80er Jahre des 20. Jahrhunderts begann das Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMFT) mit der Forschung auf dem Gebiet der Windenergie. Zusammen mit den drei großen Energieversorgern HEW (Hamburger ElektrizitätsWerke), RWE (RWE AG, bis 1990: Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk AG, ist ein deutsches Energieversorgungsunternehmen mit Sitz in Essen, Nordrhein-Westfalen) (Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk) und Schleswag, 1980 wurde das Projekt Growian gestartet, aus dem 1983 eine 3 MW-Windturbine in Kaiser-Wilhelm-Koog gebaut wurde. (Kaiser-Wilhelm-Koog ist eine Gemeinde an der Nordseeküste im Kreis Dithmarschen, in Schleswig-Holstein) Das 44,58 Millionen Euro teure Projekt endete 1988, als die Anlage aufgrund einer 99%igen Stilllegung und technischer Probleme demontiert wurde. In den USA wurde Ende der 1970er Jahre versucht, die Windenergie durch ein neues Gesetz zu fördern, das Abschreibungsbeträge von bis zu 25% zuließ und die Einspeisung von Strom in das öffentliche Netz regelte. So wurden in den Folgejahren allein im Bundesstaat Kalifornien rund 15.000 Windenergieanlagen errichtet. Während dieses Gesetz in den USA und Dänemark, dem zweitgrößten Windenergiemarkt, einen regelrechten Boom auslöste, kämpften deutsche Anlagenbauer vor allem mit den Behörden um Baugenehmigungen, da Windkraftanlagen noch nicht im Baurecht vorgesehen waren. Auch bei der Frage, ob der Strom in ihr Netz eingespeist werden kann, haben die Energieversorger nicht zusammengearbeitet. Im Jahr 1991 regelt ein neues Gesetz diese Unterschiede. Regenerativ erzeugter Strom wurde mit 90% des durchschnittlichen Umsatzes pro Kilowattstunde vergütet. Die Baugenehmigung lag jedoch weiterhin in der Verantwortung der lokalen Behörden. Nachdem die exklusive Förderung von Großprojekten durch das BMFT nicht den gewünschten Erfolg zeigte, ging das 250-MW-Programm eine neue Richtung. Der Betreiber einer Windkraftanlage könnte von diesem Programm entweder durch einen Investitionszuschuss von über 60% der Investitionskosten oder durch einen Zuschuss zur Einspeisevergütung profitieren. (Eine Einspeisevergütung ist ein politischer Mechanismus zur Beschleunigung der Investitionen in erneuerbare Energietechnologien) Bereits 1994 wurden 4% des Strombedarfs von Schleswig-Holstein (Schleswig-Holstein ist das nördlichste der 16 Bundesländer, das den größten Teil des historischen Herzogtums Holstein und den südlichen Teil des ehemaligen Herzogtums Schleswig umfasst) im Rahmen dieses Programms durch Windenergie gedeckt. 2.1 Forschung und Entwicklung Da Windkraftanlagen in großer Zahl hergestellt werden, wurde die öffentliche Forschung an Universitäten und Forschungseinrichtungen intensiviert. Ein Beispiel ist die Gründung des Deutschen Windenergie-Instituts (DEWI) in Wilhelmshaven (Wilhelmshaven ist eine Küstenstadt in Niedersachsen, Deutschland) im Jahr 1990, wo alle zwei Jahre die Deutsche Windenergie-Konferenz (DEWEK) stattfindet. Ein Forschungsschwerpunkt sind Offshore-Windenergieanlagen und ihr Einfluss auf die Ökologie vor der Küste. Auch das Zusammenspiel von Windkraft und konventionell erzeugtem Strom wird untersucht. Ein Aspekt ist die Diskontinuität der Windenergie, die durch Energiespeichersysteme kompensiert werden könnte. Es gibt bereits Technologien in Form von Pumpspeichern (Pumpspeicher-Wasserkraft oder Pumpspeicher für Wasserkraftwerke), Kraftwerken, elektrochemischen Speicherzellen und Prozessen, die überschüssige Energie in chemische Energieträger (wie Wasserstoff) umwandeln . Auf der norwegischen Insel Utsira (Utsira ist eine der kleinsten Gemeinden Norwegens) wurde im August 2004 das erste autarke Stromnetz eingeweiht, das ausschließlich mit Windenergie als Primärenergie versorgt wird. In dem zwei- bis dreijährigen Versuch, dem ersten seiner Art in dieser Größenordnung, sollen zehn von insgesamt 70 Haushalten ihren Strom von zwei Enercon E-40 (die europäische Route E 40 ist die längste europäische Route, mehr als lang und verbindet Calais in Frankreich über Belgien, Deutschland, Polen , die Ukraine, Russland, Kasachstan, Usbekistan, Turkmenistan und Kirgisistan, mit Ridder in Kasachstan nahe der Grenze zu China ) beziehen. Kurzfristige Leistungsschwankungen werden durch einen Schwungradspeicher (5 kWh) kompensiert. Überschüssige Energie wird in Form von Wasserstoff in einem Druckspeicher mit einer maximalen Kapazität von drei Tagen zwischengespeichert. Diese wird über eine 60-kW-Brennstoffzelle (Eine Brennstoffzelle ist eine Vorrichtung, die die chemische Energie aus einem Brennstoff durch eine chemische Reaktion von positiv geladenen Wasserstoffionen mit Sauerstoff oder einem anderen Oxidationsmittel in Strom umwandelt) in Ruhephasen oder Stürmen, d.h. wenn die Anlagen nicht genügend Energie liefern, wieder in Strom umgewandelt. Während der Testphase wird ein Generator zum Schutz vor Stromausfall eingesetzt. Einer der Hauptinvestoren ist der norwegische (Öl-)Konzern Norsk-Hydro (Norsk Hydro ASA ist ein norwegisches Aluminium- und Erneuerbare-Energien-Unternehmen mit Sitz in Oslo) mit seiner Wasserstoffabteilung. 3.1.Komponenten einer Windturbine Fig.6A besteht im Wesentlichen aus einem Rotor mit Nabe und Rotorblättern, einer Gondel zur Aufnahme des Generators und oft einem Getriebe. Er ist drehbar auf einem Turm montiert, dessen Fundament für die nötige Stabilität sorgt. Hinzu kommen die Überwachungs-, Steuerungs- und Überwachungssysteme sowie die Netzwerkverbindungstechnik in der Maschinengondel und im Turmboden oder im Außenbereich. Sie dienen dazu, der Luft Windenergie zu entziehen und dem Generator zuzuführen. Sie sind für einen Teil der Betriebsgeräusche verantwortlich. Daher werden sie nicht nur kontinuierlich für einen höheren Wirkungsgrad, sondern auch für die Geräuschreduzierung optimiert. Die Rotordurchmesser für die heutigen Standardanlagengrößen liegen zwischen 40 und 90 m. Moderne Rotorblätter bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff und werden in halbschaliger Sandwichbauweise mit innenliegenden Versteifungsstäben oder Stegen gefertigt. Auch Kohlefasern haben bei einigen Herstellern bereits ihren Weg in die Produktion gefunden. Die Rotorblätter sind mit einem Blitzschutzsystem ausgestattet, das die Entladung zur Erdung der Gondel leitet. Der Generator und jedes Getriebe sind auf Lebensdauer, Gewicht, Größe, Wartung und Kosten optimiert. Ein weiterer Parameter ist die Anzahl der Polpaare des Generators, der das Übersetzungsverhältnis eines beliebigen Getriebes bestimmt. Die Art der Bremse hängt von der Wahl der Rotorblattsteuerung ab. In Systemen mit Blockiersteuerung muss die Bremse im Notfall die gesamte kinetische Energie von Rotor und Generator aufnehmen können. Sie muss daher sehr effizient sein. In einigen Fällen wird sie auch als Betriebsbremse eingesetzt, um die Rotordrehzahl innerhalb der Toleranzen bei Windböen zu halten. Hierfür werden in der Regel große Scheibenbremsen eingesetzt. Eine mechanische Bremsanlage ist dann kleiner oder kann sogar ganz entfallen. Alle Anlagen müssen mit zwei unabhängigen Bremssystemen ausgestattet sein. Dazu gehört auch die unabhängige Einstellung der Rotorblätter. Elektrik/Elektronik/Stromversorgung (Eine Stromversorgung ist eine elektronische Vorrichtung, die elektrische Energie an eine elektrische Last liefert) Die elektrische Ausrüstung kann in den Generator, das Netzversorgungssystem und das Steuerungs- und Überwachungssystem für den Anlagenbetrieb unterteilt werden. In älteren drehzahlstabilen Systemen ist der Generator direkt mit dem öffentlichen Stromnetz gekoppelt, teilweise mit einem Zwischentransformator (Ein Transformator ist eine elektrische Vorrichtung, die elektrische Energie zwischen zwei oder mehreren Stromkreisen durch elektromagnetische Induktion überträgt) zur Spannungsanpassung. Es läuft auch mit Netzfrequenz. (Die Netzfrequenz, Netzfrequenz oder Netzfrequenz ist die Nennfrequenz der Wechselstromschwingungen in einem von einem Kraftwerk zum Endverbraucher übertragenen elektrischen Stromnetz) × In modernen drehzahlvariablen Systemen mit Synchrongeneratoren (z.B. von Enercon) schwankt der vom Generator erzeugte Wechselstrom ständig in Frequenz und Menge. Deshalb wird es von einem Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt (Gleichstrom ist ein Strom von elektrischen Ladungsträgern, der immer in die gleiche Richtung fließt), (Ein Gleichrichter ist ein elektrisches Gerät, das Wechselstrom, der periodisch die Richtung ändert, in Gleichstrom, der nur in eine Richtung fließt), gefiltert und wieder in Wechselstrom umgewandelt (Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, der periodisch die Richtung ändert, während Gleichstrom nur in eine Richtung fließt). (Ein Wechselrichter oder Wechselrichter ist eine elektronische Vorrichtung oder Schaltung, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.) Ein Asynchrongenerator (Ein Induktionsgenerator oder Asynchrongenerator ist eine Art elektrischer Wechselstromgenerator, der die Prinzipien von Induktionsmotoren zur Stromerzeugung nutzt) erfordert eine Vorrichtung für Blindleistung (Leistung in einem Stromkreis ist der Energiefluss über einen bestimmten Punkt des Stromkreises hinaus), die parallel zum Generator geschaltet ist. In beiden Generatorvarianten wird die Spannung zuletzt auf die Netzanschlussebene transformiert und die Windturbine zusammen mit einer Messvorrichtung zum Bestimmen des in das Netz eingespeisten Stroms an das Netz angeschlossen. Windkraftanlagen wurden noch nicht in das Bahnstromnetz eingespeist. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die Sensorik zur Systemsteuerung und -überwachung. Die Windkraftanlagen haben eine permanente Überwachung ihrer mechanischen Komponenten, um Veränderungen zu erkennen und Schadensereignisse durch rechtzeitige Maßnahmen (z.B. Schwingungsdiagnose) zu verhindern. Die Versicherer von Windenergieanlagen verlangen solche Fernüberwachungssysteme, wenn die Anlagen zu einem günstigen Preis versichert werden sollen. Tower (The Price Tower ist ein 19-stöckiger, 221 Fuß hoher Turm an der 510 South Dewey Avenue in Bartlesville, Oklahoma) Varianten Der Turm, auf dem die bis zu mehreren hundert Tonnen schwere Maschinengondel montiert ist, ist eine hoch beanspruchte technische Komponente. Sie muss den Vibrationen der Gondel und den Windkräften unter allen Betriebsbedingungen standhalten. Die Berechnung der Türme erfolgt für die vorgesehene Lebensdauer der Anlage. Bestehende Türme können daher in der Regel nach Ablauf ihrer Lebensdauer nicht mehr als Träger für moderne Anlagengenerationen verwendet werden. Die Höhe des Turms ist ein entscheidender Faktor für den Ertrag einer Windturbine, da in höheren Luftschichten die durch die Bodenrauhigkeit (Gebäude und Flora) verursachten Turbulenzen erheblich reduziert werden und somit der Wind konstanter und stärker weht. Während an Küstenstandorten relativ kleine Türme ausreichen, werden hohe Türme vor allem im Binnenland eingesetzt. Für kleinere Anlagen (bis ca. 500 kW) wurden teilweise Türme mit Außenzugang, d.h. einer Leiter an der Außenseite des Turms, eingesetzt. Größere Anlagen, mit Ausnahme von Gittermasten, werden immer innerhalb des Turms geklettert. Große Türme (über 80 m) haben in der Regel eine Kabine oder einen Aufzug im Inneren, was den Aufstieg erleichtert. Dazu kommt oft auch eine Materialwinde. Die Wandstärken betragen ca. 20 bis 40 mm. Auch das Schweißen von Segmenten auf der Baustelle wird geprüft. Die 100 m hohen Türme werden dann in einem Stück errichtet und mit dem Fundament verschweißt. Der Vorteil dieser Variante ist der Wegfall von Flanschverbindungen. Dies sind jedoch noch Prototypen. Gleitbetonturm (auch Ortbetonturm genannt, da der Turm “vor Ort” gebaut wird und der Beton von einem regionalen Lieferanten kommt). Die Elemente werden auf der Baustelle übereinander gelegt und mit Stahlseilen in der Wand verankert. Gittermast (siehe Abbildung auf der vorherigen Seite) Beispiele für Turmhöhen in Abhängigkeit vom Rotordurchmesser und der Nennleistung: Er liegt unter einer Erdschicht und ist eine der am häufigsten verwendeten Gründungsvarianten. Bei einer Pfahlgründung werden die Fundamentplatten (Scheibenfundamente) mit Pfählen im Boden verankert. Stativ (Offshore) Die Turbine steht auf einem dreibeinigen Fuß. Schaufelfundament (Offshore) Monopile (Offshore, Stapel: Englisch für Stapel, Pfosten) Ein einzelner Mast wird im Boden oder Meeresboden versenkt. So werden beispielsweise Schwerkraftfundamente (offshore) in Form von großen Betongewichten auf dem Meeresboden verlegt, die so schwer und stabil sind, dass sie die Kräfte der Windkraftanlagen aufnehmen, ohne weiter am Meeresboden zu verankern. Sonderausstattung Eine versicherte Windturbine ist in der Regel mit einer Feuerlöschanlage zur Brandbekämpfung in der Mechanik und Elektronik ausgestattet. Einige Windturbinen dienen auch als Standort für die Übertragung von Antennen für Funkdienste mit geringer Leistung in der Ultrakurzwelle (sehr hochfrequent ist die ITU-Bezeichnung für den Bereich der hochfrequenten elektromagnetischen Wellen von bis zu, mit entsprechenden Wellenlängen von zehn bis einem Meter), wie beispielsweise Mobilfunk. Offshore-Ausrüstung Windkraftanlagen auf hoher See sind, wie alle Offshore-Anlagen, aufgrund der aggressiven, salzigen Seeluft sehr korrosionsanfällig. Daher ist es notwendig, zusätzliche Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Dazu gehören der Einsatz seewasserbeständiger Materialien, ein verbesserter Korrosionsschutz und die vollständige Verkapselung bestimmter Baugruppen. Für die Installation, den Austausch von Komponenten und die Wartung vor Ort erfordern Offshore-Windenergieanlagen einige konstruktive Änderungen. So muss beispielsweise die komplette Anlage für höhere mittlere Windgeschwindigkeiten ausgelegt werden, was beispielsweise eine entsprechende Auslegung des Rotors erfordert. Regelt der Rotor die höheren Windgeschwindigkeiten, kann er von der größeren Stabilität der Windversorgung profitieren, nicht aber von dem stärkeren Wind. Beispiele dafür sind Generatoren, Getriebe, Wechselrichterschränke und vieles mehr. Das Wartungspersonal hat die Möglichkeit, die Gondel durch den Turm zu betreten und Wartungsarbeiten durchzuführen. Der Rotor und die Wetterstationen sind ebenfalls an der Gondel befestigt. Die Rotorblätter Moderne Windturbinen haben eine Nabe mit 3 Rotorblättern, in der Vergangenheit gab es auch andere Konzepte wie den “Single Blade” Die Rotorblätter fangen den Wind (“Catch the Wind” ist ein Lied, das vom britischen Singer-Songwriter Donovan geschrieben und aufgenommen wurde) und übertragen die Energie aus ihrer kinetischen Energie (In der Physik ist die kinetische Energie eines Objekts die Energie, die er aufgrund seiner Bewegung besitzt) auf die Nabe. In modernen Windkraftanlagen hat jedes Rotorblatt eine Länge von 30 bis 45 Metern. Diese Rotorblätter bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff, dessen Schichten mit Epoxidharz, kurz GFK, verklebt sind. Jeder Hersteller hat seine eigenen Flügel-Konzepte, es gibt auch verschiedene Varianten. Grundsätzlich sind jedoch alle Rotorblätter ähnlich wie Flugzeugflügel aufgebaut. Die Nabe hat die Aufgabe, die Energie von den Rotorblättern auf den Generator der Windkraftanlage zu übertragen. Bei Anlagen mit Getriebe bedeutet dies, dass die Nabe mit der langsam drehenden Welle des Getriebes verbunden ist und die Kraft des Windes in eine Drehbewegung umwandelt. Bei Enercon-Systemen, die ohne Getriebe arbeiten, überträgt die Nabe die Energie über einen Luftspalt direkt auf den Ringgenerator. Sie befinden sich alle am Getriebe und wären nicht getrennt davon verwendbar. Die langsam laufende Antriebswelle des Systems stellt die Verbindung zwischen Nabe und Getriebe her. Je nach System liegt die Anzahl der Umdrehungen zwischen 20 und 30 Umdrehungen pro Minute (Revolutions per minute ist ein Maß für die Häufigkeit der Drehung, insbesondere die Anzahl der Umdrehungen um eine feste Achse in einer Minute) (U/min). Diese Welle enthält in der Regel auch Hydraulikleitungen für die Pitchmotoren in der Nabe. Das Getriebe befindet sich nun zwischen den beiden Wellen und bewirkt eine Umrechnung der Drehzahl. Die Abtriebswelle (schnelle Welle) läuft im Durchschnitt ca. 50 mal so schnell wie die Eingangswelle (langsame Welle). Die schnelle Eingangswelle stellt die Verbindung zwischen Welle und Generator her und dreht mit ca. 1500 U/min. Sie ist bei den meisten Systemen mit einer mechanischen Bremse ausgestattet, die zur Blockierung des Rotors bei Wartungsarbeiten oder bei Ausfall der Pitchmotoren zur Notbremsung des Systems verwendet wird. Enercon (die Enercon GmbH mit Sitz in Aurich, Niedersachsen, Deutschland, ist der viertgrößte Windenergieanlagenhersteller der Welt und seit Mitte der 90er Jahre Marktführer in Deutschland) setzt Synchrongeneratoren ein, die meisten anderen Hersteller verwenden Asynchrongeneratoren. Auch die Leistung der Generatoren ist je nach Anlagentyp unterschiedlich. Die modernen Windturbinen haben Generatorleistungen zwischen 600kW und 4500kW. Ein Ventilator ist ebenfalls am Generator montiert. Das Gebläse kühlt das Getriebegehäuse. Darüber hinaus ist ein Ölkühlkreislauf installiert, der die Aufgabe hat, das Getriebeöl zu kühlen (Getriebeöl ist ein Schmiermittel, das speziell für Getriebe, Verteilergetriebe und Differentiale in Pkw, Lkw und anderen Maschinen hergestellt wird) Um den Rotor der Anlage optimal in den Wind zu drehen, verwendet die Anlage die Azimutmotoren, die auf dem Azimutring sitzen, der die Gondel durch die Bewegungen der Motoren in die richtige Position bringt. Der Turm der Windturbine trägt alle großen Teile einer Windturbine. Die Gondel, einschließlich Rotor und Wetterstation, ist auf dem Turm montiert. Es gibt verschiedene Turmvarianten wie Gittertürme, Hohltürme, Betonfertigteiltürme und vieles mehr. Im Turm ist eine Leiter montiert, die es ermöglicht, in die Gondel zu steigen. Moderne Systeme sind in der Regel auch mit einer Aufstiegshilfe ausgestattet. Grundsätzlich ist eine große Turmhöhe immer von Vorteil, da die Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe zunimmt. Die heutigen Anlagen haben Turmhöhen zwischen 85 und 100 Metern, was in etwa einem Hochhaus mit 30 Stockwerken entspricht. Die Wetterstation befindet sich auf der Oberseite der Gondel. (Die Gondel ist ein vom Rumpf getrenntes Gehäuse, das Triebwerke, Treibstoff oder Ausrüstung an einem Flugzeug aufnimmt) Dies liefert die aktuellen Messdaten an die Turbinensteuerung, die diese Daten analysiert und an die Windtrackingsysteme weiterleitet. Darüber hinaus hat die Wetterstation die Aufgabe, das System mit Daten zu versorgen, wann es in Betrieb gehen soll (ca. 5m/s) und wann es aufgrund von starken Winden außer Betrieb gehen soll (Überschreitung der Überlebensgeschwindigkeit um ca. 25m/s).
Die aktuellen Windturbinen sind gegen den Wind, d.h. der Rotor (Nabe und Rotorblätter) sind auf der dem Wind zugewandten Seite vom Turm aus gesehen montiert. Der Grund dafür ist, dass Leeläufer (Rotor auf der dem Wind abgewandten Seite) immer mit den großen Turbulenzen hinter dem Turm zu kämpfen haben. Warum dreht sich der Rotor einer Windkraftanlage? Die Antwort ist, dass der Wind sie bewegt. Dahinter steckt aber weit mehr als nur eine einfache Erklärung, dass Luftmoleküle nicht nur von vorne auf die Rotorblätter treffen. Aktülle Windkraftanlagen nutzen das Know-how aus dem Flugzeugbau. Dahinter steckt jedoch viel mehr Wissen, da Windkraftanlagen unter unterschiedlichen Bedingungen arbeiten, nämlich unter wechselnden Windgeschwindigkeiten und Windrichtungsbedingungen. Das bedeutet, dass der Druck auf der Oberseite geringer ist als auf der Unterseite. Dadurch entsteht eine Kraft, die den Flügel nach oben treibt. Diese Kraft wird als Auftrieb bezeichnet und ermöglicht das Fliegen überhaupt erst. Der Kraftvektor des Aufzugs ist senkrecht zur Windrichtung. Dies ist auch der Grund, warum beispielsweise die Lee-Seite von Hausdächern schneller angehoben wird als auf der dem Wind zugewandten Seite. Ist der Winkel des Flügels jedoch zu groß, laufen die Luftmoleküle nicht mehr entlang des Profils, sondern beginnen oben zu wirbeln. Dies wird als Turbulenz bezeichnet. Eine Folge der Turbulenzen ist, dass der Auftrieb plötzlich abbricht. Dies wird dann als Stall oder Stall bezeichnet. Ein Strömungsabriss tritt nur auf, wenn sich der Anstellwinkel zu schnell ändert. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen dem Flügel und dem Weg des Luftstroms. Auch der Luftwiderstand spielt eine große Rolle. Diese nimmt mit zunehmender Rotorfläche im Wind zu. Addition von Windgeschwindigkeiten aus verschiedenen Richtungen Der Wind, der den Turm von vorne trifft, ist nicht derselbe wie der Wind, der auf die Rotorblätter trifft. Der Grund dafür ist, dass sich die Rotorblätter selbst bewegen. Das Fahrrad hat einen blauen Wimpel, um die Windrichtung anzuzeigen. Wenn das Fahrrad nun mit 5 m/s vorwärts fährt und kein Wind weht, messen wir eine Relativgeschwindigkeit zum Rad von 5 m/s und die Lamelle würde einfach nach hinten zeigen. Abb.19 Betrachten wir nun das Fahrrad von oben, wenn es sich mit 7 m/s nach vorne bewegt, und von rechts mit 7 m/s, so zeigt die Lamelle in einem Winkel von 45 Grad zum Fahrrad nach links. Bei schwächerem Wind, bei 5 m/s, würde die Flagge viel weniger nach links zeigen, der Winkel wäre etwa 35 Grad. Der resultierende Wind auf dem Fahrrad ändert sich immer, wenn sich der Wind von rechts nach links ändert. Wie hoch ist die resultierende Windgeschwindigkeit auf dem Fahrrad? Rechnet man nach den Gesetzen der Geometrie und Trigonometrie (Trigonometrie ist ein Zweig der Mathematik, der Beziehungen zwischen Längen und Winkeln von Dreiecken untersucht), kommt man schnell zu dem Schluss, dass die am Fahrrad gemessene Windgeschwindigkeit zwischen 8,6 und 9,9 m/s liegt (Annahme 5 und 7 m/s Wind von rechts). Aerodynamik des Rotors Um die relative Windgeschwindigkeit auf dem Rotor besser zu visualisieren, wurden rote Bänder an der Spitze des Rotors und gelbe Bänder an einem Viertel der Länge des Rotorblattes angebracht. In modernen Windkraftanlagen bewegt sich die Blattspitze mit etwa 65 m/s, die Geschwindigkeit an der Nabe ist nahezu Null und etwa 16 m/s über ein Viertel ihrer Länge. Das Ergebnis des Experiments wäre, dass die gelben Streifen weiter zurück getragen würden als die roten Streifen an der Blattspitze. Die Erklärung dafür ist, dass die Geschwindigkeit an der Blattspitze etwa 8 mal so hoch ist wie die Windgeschwindigkeit, die auf die Turbine trifft. Die Rotorblätter moderner Windkraftanlagen sind immer gewickelt. Vom Rotorblatt aus gesehen, wird der Anstellwinkel (In der Strömungsdynamik, Anstellwinkel) der Winkel zwischen einer Referenzlinie auf einem Körper und dem Vektor, der die Relativbewegung zwischen dem Körper und dem Fluid darstellt, durch das er sich bewegt) zwischen Wind und Rotor immer steiler und steiler (d.h. die Windkomponente von vorne überwiegt), je weiter Sie sich zur Blattwurzel, d.h. zur Mitte des Rotors, bewegen. Wenn der Auftrieb (in der Wissenschaft ist Auftrieb oder Auftrieb eine Aufwärtskraft, die von einer Flüssigkeit ausgeübt wird, die dem Gewicht eines eingetauchten Objekts entgegenwirkt) zusammenbricht, tritt ein Strömungsabriss auf, wenn der Luftstrom in einem zu steilen Winkel auf die Schaufel trifft. Die Rotorblätter müssen daher so verdreht werden, dass das Blattprofil in jeder Position optimal im Wind liegt. Bauanleitung mit Konstruktionszeichnungen. Die energetische Amortisationszeit des Systems “Windkraft”, einschließlich Transport und Fundamente, beträgt nur etwa 1,5 Jahre. Damit ist ein “Erntefaktor” von 10 und mehr möglich; weit mehr als z.B. bei der Photovoltaik. (Photovoltaik ist ein Begriff, der die Umwandlung von Licht in Elektrizität unter Verwendung von Halbleitermaterialien umfasst, die den photovoltaischen Effekt aufweisen, ein Phänomen, das in Physik, Photochemie und Elektrochemie untersucht wird) 2. Substitution von Treibhausgasen: 2/3 der Windenergie steht im Winterhalbjahr zur Verfügung und ergänzt damit ideal unsere heimische Wasserkraft. Der bisher in Deutschland geforderte Winteranteil von mindestens 50% aus Kalorienerzeugung und Atomstromimport zur Ergänzung der schneebedingten Wasserknappheit kann daher aktiv durch Windkraftanlagen ersetzt werden. Eine mittelgroße Anlage mit einer Nennleistung von 600 kW spart der Atmosphäre rund 1.000 t CO2 pro Jahr und deckt den Stromverbrauch von rund 300 Haushalten. 3. Kaum Emissionen, keine Strahlung: Beim Betrieb von Windkraftanlagen entstehen kaum umweltrelevante Emissionen. Schallentwicklung und Schattenbildung müssen durch ausreichende, angemessene Konstruktionsabstände zu den nächstgelegenen Gebäuden berücksichtigt werden. Strom aus Windkraftanlagen trägt dazu bei, den Import von Kernkraft zu reduzieren. Jede Kilowattstunde aus erneuerbaren Energien im Netz verdrängt eine aus Wärme- oder Kernkraftwerken. Sie werden vollautomatisch per Computer und Telefonleitung überwacht. Die Lebenserwartung einer Windkraftanlage beträgt etwa 20-25 Jahre. 5. Stärkung der regionalen Strukturen: Wie Holz oder Wasser ist auch der Wind ein Rohstoff, der hauptsächlich in ländlichen Gebieten eingesetzt wird. Die lokale Bevölkerung hat die Möglichkeit, sich an diesem Rohstoff durch Pacht von Land oder durch finanzielle Beteiligung an Windkraftprojekten zu beteiligen. 4.2 Pro und Contra Windenergie ist kein geeigneter Standort für die Nutzung der Windenergie, Deutschland ist kein geeigneter Standort für die Nutzung der Windenergie. Deutschland ist zu dicht besiedelt. Für die Nutzung der Windenergie steht in Deutschland zu wenig Land zur Verfügung. Der Bau von Windkraftanlagen stößt bereits an seine Grenzen. Die Nutzung der Windenergie ist keine Wachstumsbranche mehr. Bereits heute erzeugt die Windenergie 5,5 Prozent des Nettostromverbrauchs in Deutschland. Etwa ein Drittel des deutschen Strombedarfs kann auf rund einem Prozent der Landesfläche durch Windkraft gedeckt werden, was in etwa dem heutigen Anteil der Kernenergie entspricht. Bis 2010 sind rund zehn Prozent möglich. Deutschland ist das Land mit der größten Anzahl von Windkraftanlagen weltweit. 2. der Wirkungsgrad der Windturbinen ist zu niedrig Windturbinen werden im Jahresdurchschnitt nur zu rund 14 Prozent ihrer Leistung genutzt, d.h. sie arbeiten im Durchschnitt nur 3,5 Stunden am Tag. Die großflächige Speicherung von Strom ist nicht möglich. Eine einzelne Windturbine (Eine Windturbine ist ein Gerät, das die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umwandelt) kann 4.500 Menschen versorgen. Eine Rotorfläche von etwa 25 x 25 Zentimetern reicht aus, um den jährlichen Strombedarf einer Person zu decken. Windkraftanlagen laufen mehr als 7.000 Stunden im Jahr, das sind 80 Prozent des gesamten Jahres. Bezogen auf die maximale Leistung läuft eine Anlage in Deutschland durchschnittlich 1.427 Stunden pro Jahr, also fast vier Stunden pro Tag. Windkraftanlagen sind mit Atom - und fossilen Energieanlagen nicht konkurrenzfähig und können sie nicht ersetzen. Windkraft ist etwa viermal so teuer wie Kernkraft. Der Wert der Windenergie beträgt zwei Cent pro Kilowattstunde und muss zwangsläufig mit neun Cent pro Kilowattstunde bezahlt werden. Hinzu kommen Mehrkosten von zwei Cent pro Kilowattstunde. 3. Der Wind wird 2015 wettbewerbsfähig sein. Seit 1990 sind die Preise für Windenergie um 55 Prozent gesunken. Bis 2010 wird eine weitere Reduzierung um mindestens 20 Prozent erreicht. Die Stromkosten der Windkraft müssen mit den Kosten neuer konventioneller Kraftwerke (ca. 3,5 Cent pro Kilowattstunde) verglichen werden (Die Kilowattstunde ist eine abgeleitete Energieeinheit von 3,6 Megajoule) und beinhalten auch die Umweltschäden der konventionellen Stromerzeugung. Während die Kosten für Strom aus konventionellen Kraftwerken in den kommenden Jahren stetig steigen werden, wird die Windkraft bereits 2015 wettbewerbsfähig sein. Windkraftanlagen können Kernkraftwerke und fossile Energieträger nicht ersetzen, da der Wind nicht immer weht. Wenn plötzlich Wind aufkommt, müssen die fossilen Energieanlagen extrem schnell in den unwirtschaftlichen “Stand-by”-Bereich zurückgeführt werden. Die bestehenden Speicher- und Pumpspeicherkraftwerke in Deutschland (rund 10.000 Megawatt) reichen aus, um die Schwankungen in der Windleistung auszugleichen. Mehr als 97 Prozent der Fluktuation können eine Stunde im Voraus vorhergesagt werden. Selbst wenn gedrosselte Kohlekraftwerke als Regelkapazität eingesetzt werden, können sie die Emissionseinsparungen aus der Windenergie nur um wenige Prozent reduzieren. 5. Wind nur durchsetzbar mit Zwang Windenergie ist auf dem freien Markt nicht wettbewerbsfähig. (Eine Sichtweise ist, dass ein freier Markt ein System ist, in dem die Preise für Waren und Dienstleistungen durch den offenen Markt und die Verbraucher bestimmt werden, in dem die Gesetze und Kräfte von Angebot und Nachfrage frei von jeglichen Eingriffen einer Regierung, eines preisgebenden Monopols oder einer anderen Behörde sind) Die Nutzung der Windenergie kann daher nur durch Zwangsmaßnahmen durchgesetzt werden. Die obligatorischen Abgaben für die Nutzung der Windenergie belaufen sich im Jahr 2003 auf rund zwei Milliarden Euro . Für einen durchschnittlichen Haushalt kostet die Einführung der Windenergie nur einen Euro pro Monat. Dieser Geldbetrag kann durch den Einbau einer zusätzlichen Energiesparlampe generiert werden. (Energiesparlampen sind künstliche Lichtquellen, die mit modernster Technologie den Stromverbrauch zur Lichterzeugung im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen reduzieren) Der Wechsel zum günstigsten Tarif des eigenen Anbieters bringt noch größere Einsparungen. 6. Die Errichtung von Offshore-Windkraftanlagen ist viel teurer als an Land. Ein Gewicht von 300 Tonnen auf einer über 100 Meter hohen Säule mit einem 20 Meter tiefen Fundament (ein Tiefgründung ist eine Art von Fundament, das Gebäudelasten auf die Erde weiter unten von der Oberfläche abträgt als ein flaches Fundament, auf eine unterirdische Schicht oder einen Bereich von Tiefen) wird starken koranischen Kräften ausgesetzt. Windturbinen auf See (Offshore-Windkraft oder Offshore-Windkraft ist die Nutzung von Windparks, die offshore, meist auf dem Kontinentalschelf, errichtet werden, um Windenergie zur Stromerzeugung zu nutzen) behindern die Fischerei, die Seefahrt und die Vogelschwärme bei Nacht. Sie erfordern hohe Wartungs- und Versicherungskosten sowie hohe Kosten für den Stromtransport. In Dänemark, Großbritannien und Irland befinden sich derzeit große Offshore-Windparks im Bau. In Deutschland werden 2005 die ersten Anlagen ans Netz gehen. Die Systeme stören kaum jemanden auf See. Die höheren Erträge aus Offshore-Anlagen überwiegen die höheren Kosten solcher Anlagen. 7. Die Nutzung der Windenergie ist unsozial. Investoren in Windkraftanlagen genießen Steuervorteile, die von anderen Bürgern kompensiert werden müssen. Windenergieanlagen beeinträchtigen die Lebensqualität der Anwohner. Der Immobilienwert der benachbarten Objekte von Windkraftanlagen sinkt deutlich. Der Ausbau der erneuerbaren Energien ist eine Überlebensfrage für eine Wirtschaft, die zu 74 Prozent von Energieimporten aus wirtschaftlich und politisch instabilen Regionen abhängig ist. Diese Aufgabe ist eine typische staatliche Aufgabe ähnlich dem Bau von Straßen oder Eisenbahnen. Durch sorgfältige Planung werden Gefahren und Belästigungen für Mensch und Umwelt durch die Nutzung von Windkraft beseitigt oder auf ein Minimum reduziert. Die Abschaltung der deutschen Kernkraftwerke nach 32 Jahren statt nach 60 Jahren wie in den USA belastet die deutsche Wirtschaft mit rund 250 Milliarden Euro , wenn sie durch Windkraft und Strom aus Gas ersetzt wird (50/50). Da das Uran (Uran ist ein chemisches Element mit dem Symbol U und der Ordnungszahl 92) bald zur Neige geht, muss Strom aus anderen Quellen erzeugt werden. Die Windkraft leistet dazu einen wesentlichen, aber nicht ausschließlichen Beitrag. Die Windkraft unterstützt auch Wachstum und Wohlstand durch Wertschöpfung und die Schaffung von 50.000 Arbeitsplätzen. Wenn sich Deutschland, wie kürzlich auf der Klimakonferenz der Vereinten Nationen in Bünos Aires, als Vorreiter bei der Reduzierung von Treibhausgasemissionen bezeichnet, wird die Windenergie fast immer als wichtiger Faktor genannt. Ende 2004 hatten mehr als 16.000 dieser modernen Windkraftanlagen mit 16.000 Megawatt fast die gleiche installierte Leistung wie die 19 deutschen Kernkraftwerke mit 19.400 Megawatt, die zur gleichen Zeit noch in Betrieb waren. Im Gegensatz zu einem Atommeiler (dieser Artikel ist ein Unterartikel der Kernenergie) liefern Windkraftanlagen keinen kontinuierlichen Strom, sondern arbeiten bei Ruhe oder Sturm nicht mehr. Der Anteil der 2003 ins Netz eingespeisten Windenergie (19 Terawattstunden) am deutschen Nettostromverbrauch betrug jedoch 3,7 Prozent. Theoretisch hätte Berlin mit dieser Energiemenge ganz allein versorgt werden können. Mit solchen Zahlen gilt Deutschland als Weltmeister der Windenergie und die ganze Welt fragt sich, welche Faktoren diesen Boom ausgelöst haben. Dörte Ohlhorst und Susanne Schön vom Zentrum für Technik und Gesellschaft (ZTG) der Technischen Universität Berlin (Die Technische Universität Berlin , bekannt als TU Berlin und inoffiziell als Technische Universität Berlin, ist eine Forschungsuniversität mit Sitz in Berlin, Deutschland) und Johann Köppel vom Fachbereich Landschaftsplanung möchten diese Frage in den nächsten zweieinhalb Jahren mit Hilfe der VW-Stiftung beantworten. Die Forscher betrachten alle Aspekte der Windenergie, von Fördermaßnahmen über Hindernisse bis hin zu allgemeinen gesellschaftlichen Diskussionen. Die Forscher der TU Berlin wollen nicht nur die Rolle solcher Förderfaktoren untersuchen, sondern auch hemmende Einflüsse genauer untersuchen: So hat beispielsweise das Land Brandenburg den Ausbau der Windenergie konzentriert und gesteuert, weil relativ viele Vögel, darunter Adler , durch die extrem schnellen Spitzen der Windkraftanlagen verletzt werden. Umweltschützer befürchten auch, dass die riesigen Windparks, die mehrere Meilen vor der Nordsee geplant sind (die Nordsee ist ein Randmeer des Atlantiks zwischen Großbritannien, Skandinavien, Deutschland, den Niederlanden, Belgien und Frankreich), den Flug von Vögeln beeinträchtigen oder die Schifffahrt gefährden werden. Am Ende des Projekts im Jahr 2007 möchten die TU-Forscher wissen, wie stark jeder dieser Faktoren den Windenergieboom in Deutschland beeinflusst hat. Während die Wasserkraft überwiegend aus bestehenden Anlagen im Alpenraum bezogen wird und somit wenig zusätzliches Wachstum generiert, ist die Solarenergie (Solarenergie ist strahlendes Licht und Wärme aus der Sonne, die mit einer Reihe von sich ständig weiterentwickelnden Technologien wie Solarthermie, Photovoltaik, Solararchitektur, Schmelzsalzkraftwerken und künstlicher Photosynthese genutzt wird) trotz deutlich höherer Fördermittel immer noch zu teuer im Vergleich zur Windenergie. Damit ist die Windkraft zumindest kurzfristig die treibende Kraft hinter der Energiewende in Deutschland. Dieser Boom hat aber auch seine Schattenseiten. In den letzten Jahren gab es vereinzelte Fälle von nicht seriösen Angeboten und dem Bau von Windparks, die Natur und Landschaft zerstören. Für die Zukunft der Windkraft und ihre Akzeptanz durch die Bevölkerung ist es daher umso wichtiger, die möglichen Belange der lokalen Bevölkerung und der Natur rechtzeitig in die Entscheidung für oder gegen einen Windpark (Ein Windpark ist eine Gruppe von Windkraftanlagen am gleichen Standort, an dem auch Strom erzeugt wird) einzubeziehen. Mit einem solchen kontrollierten Ausbau wird die Windkraft (Windkraft ist die Nutzung des Luftstroms durch Windkraftanlagen zu mechanischen Stromerzeugern) auch in Zukunft ein überwiegend positives Image bewahren können und in den nächsten Jahren eine zentrale Rolle bei der Energieversorgung in Deutschland spielen.