Technik von Windkraftanlagen

Eine Windkraftanlage besteht heutzutage grundsätzlich aus drei (früher zwei) Rotorblättern. Dazu kommen ein hoher Turm, auf dem der Rotor befestigt ist, der Generator mit dem die Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, ein Getriebe und das Fundament. Die Auswahl des Fundamentes ist von der Beschaffenheit des Bodens abhängig, auf dem die Windkraftanlage stehen soll. Daher muss hier zunächst die Bodenbeschaffenheit analysiert werden. Dazu kommen die metrologischen Bedingungen, die ebenfalls Auswirkungen auf die Bodenbeschaffenheit haben können.

Hinter der Technik von Windkraftanlagen steckt ein einfaches Funktionsprinzip. Der Wind trifft auf die Rotorblätter, welche dadurch anfangen sich zu drehen. Diese Drehenergie wird in einem Generator zu Strom umgewandelt. Ein wichtiges Merkmal der Rotorblätter ist deren Länge. Je länger die Rotorblätter nämlich sind, desto mehr Wind kann „aufgenommen“ werden. Folglich wird auch mehr Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Rotorblätter haben daher heute meistens einen Durchmesser von rund 100 Metern und eine Drehgeschwindigkeit von ca. 340 km/h.  Da die Rotorenergie alleine nicht ausreicht um den Generator zu versorgen, gibt es eine „zwischengeschaltete“ langsame Rotorwelle und ein Getriebe. In diesem befinden sich Zahnräder, welche die Drehzahl extrem erhöhen. Dahinter befindet sich noch eine sogenannte schnelle Rotorwelle, die dafür sorgt, dass der Generator betrieben wird. Mittlerweile gibt es aber auch sogenannte moderne  Ringgeneratoren, die kein mehr Getriebe besitzen.

Im Verlauf der letzten 25 Jahre sind die Windkraftanlagen immer größer geworden. Hatte ein Windrad 1984 noch eine Höhe von durchschnittlich 17 Metern, sind es 1994 bereits 54 Meter und seit 2004 sogar 126 Meter. Der Vorteil an der letztgenannten Höhe besteht natürlich darin, dass in diesen Regionen wesentlich mehr Wind weht, als in geringerer Höhe. Dies hat natürlich aus Auswirkungen auf die Energieleistung, welche die Windkraftanlage produziert. Während das Windrad aus dem Jahr 1994 gerade mal 55 kW produzierte, sind es bei der 126 Meter hohen Windkraftanlage bereits 5 000 kW.
Ein großer Nachteil in der Technik der Windkraftanlagen besteht zur Zeit darin, dass die Energie nicht zwischengespeichert werden kann und daher sofort eingespeist werden muss. Des Weiteren sind konstante Winde nicht immer garantiert, so dass das Windkraftrad auch öfters schlichtweg stillstehen kann. Eine kontinuierliche Versorgung mit elektrischer Energie ist daher nicht immer gewährleistet.