Was sind Windkraftanlagen?
Windkraftanlagen, auch als Windkraftwerke bezeichnet, nutzen die Energie des Windes zur Stromerzeugung. Die Luftströmung setzt die Flügel der Turbine in Bewegung und erzeugt eine Drehbewegung, die ein Generator in elektrischen Strom umwandelt. Der Generator befindet sich in der Gondel, dem Maschinenhaus am oberen Ende des Turms. Die Menge des produzierten Stroms hängt stark von der Windgeschwindigkeit ab: Je stärker der Wind die sogenannten Rotorblätter antreibt, desto mehr Strom kann die Windkraftanlage erzeugen. Es gibt verschiedene Typen von Windkraftanlagen, die sich sowohl an Land (Onshore) als auch auf dem Meer (Offshore) installieren lassen. Offshore-Anlagen befinden sich oft in besonders windreichen Gebieten, was eine hohe Effizienz ermöglicht.
Wo stehen Windkraftanlagen?
In Deutschland stehen Windkraftanlagen an Land (Onshore), an der Küste (Nearshore) oder auf hoher See (Offshore). Die meisten Windkraftanlagen sind an Land gebaut – quer durch die Bundesrepublik. Der größte Teil der Onshore-Anlagen befindet sich in Norddeutschland. In Brandenburg, Schleswig-Holstein und Nordrhein-Westfalen stehen jeweils mehr als etwa zehn Prozent des Leistungsbestands. Bezogen auf die jeweilige Landesfläche weisen Schleswig-Holstein und Bremen mit mehr als 450 Kilowatt pro Quadratkilometer (kW/km²) die höchste Leistungsdichte auf. Die Bundesländer Sachsen, Baden-Württemberg, Bayern und Berlin verfügen jeweils nur über eine Leistungsdichte von weniger als 100 kW/km².
Warum stehen Windräder eher im Wald als in der Stadt?
Windräder stehen in der Regel eher in ländlichen Gebieten wie Wäldern oder auf Feldern, weil sie dort deutlich mehr Energie erzeugen können als in städtischen Gebieten. Der Grund dafür liegt in der sogenannten Windscherung: Der Wind verwirbelt sehr stark in Bodennähe und über unebenem Gelände, wie es in Städten mit hohen und unterschiedlichen Gebäuden vorkommt. Diese Verwirbelungen mindern die nutzbare Energie, da der Wind weniger gleichmäßig und kraftvoll weht.
Um diesen Effekt zu umgehen, müssten Windräder in städtischen Gebieten extrem hoch gebaut werden – über die Höhe der Gebäude hinaus. In ländlichen Gegenden hingegen kann der Wind relativ ungestört wehen und bietet so konstant bessere Bedingungen zur Energieerzeugung.
Der Bau von Windkraftanlagen im Wald ist jedoch oft umstritten, da insbesondere für den Bau Bäume gefällt werden müssen. Eingriffe in die Natur gleichen die Betreiber jedoch meist mit umfassenden Renaturierungen zügig aus. Bereits nach wenigen Jahren ist von Rodungen und ehemaligen Baustellen oft nicht mehr viel zu sehen. Nicht renaturiert bleiben einzig schmale Zufahrtswege und Teile der Fundamente.
Wie viele Windkraftanlagen gibt es in Deutschland und wie viel Strom produzieren sie?
30.243 Windkraftanlagen drehten sich Ende 2023 hierzulande – 28.677 davon an Land und etwa 1.566 auf hoher See. 2023 wurden in Deutschland 745 Anlagen an Land installiert – immerhin ein Plus in Höhe von fast 50 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Von den 745 neuen Anlagen entfielen 225 Anlagen auf Repowering-Projekte.
Viele der bestehenden Onshore-Windräder sind gebaut worden, bevor es Hochleistungs-Windkraftanlagen gab. Ihre Leistung bleibt häufig unter einem Megawatt (MW). Repowering lohnt sich hier besonders, da sich damit häufig eine Verdrei- oder sogar Vervierfachung des Stromertrags erzielen lässt, ohne neue Standorte erschließen zu müssen.
Windenergie in Deutschland 2023
Gegenüber der Onshore-Gesamtleistung ist der Beitrag der Offshore-Windkraft bislang verhältnismäßig gering, der weitere Ausbau dürfte aber in den nächsten Jahren kräftig an Fahrt gewinnen. Bis zum Jahr 2030 sollen auf hoher See Windkraftanlagen mit einer Leistung von mindestens 30.000 MW stehen – das hat die Bundesregierung im novellierten Windenergie-auf-See-Gesetz festgeschrieben. Bis 2035 soll die Offshore-Gesamtleistung auf 40.000 MW steigen, bis zum Jahr 2045 sind 70.000 MW geplant.
Wie kommt der Ausbau der Windkraft voran?
Nachdem der Ausbau der Windkraft jahrelang ins Stocken geraten war, nimmt die Zahl der Genehmigungen für neue Anlagen wieder Fahrt auf: Während 2021 und 2022 jeweils rund 4.000 Megawatt (MW) Windkraftleistung genehmigt wurden, waren es 2023 bereits doppelt so viel. 2024 ist mit neuen Rekorden bei den Genehmigungen zu rechnen.
| Leistung in MW | |
| 2017 | 1458 |
| 2018 | 1588 |
| 2019 | 1938 |
| 2020 | 3064 |
| 2021 | 4215 |
| 2022 | 4205 |
| 2023 | 7540 |
| 2024 | 9215 |
Quelle: FA Wind und Solar
Die Windenergienutzung bietet kurz- bis mittelfristig das wirtschaftlichste Ausbaupotenzial unter den erneuerbaren Energien. Die Stromerzeugung durch Windenergieanlagen spielt daher eine bedeutende Rolle für die Energiewende. Um die Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen, müssten bis 2030 jedes Jahr etwa 2.000 neue Windkraftanlagen hinzukommen oder bestehende Standorte durch sogenanntes Repowering ihre Leistung signifikant erhöhen.
Seit wann gibt es Windkraftanlagen und wer hat sie erfunden?
Die Windenergie gehört zu den Energieformen, die Menschen schon am längsten nutzen, wie ein Blick in die Geschichte der Windkraft zeigt. Aber erst seit den 1980er Jahren wird sie in Deutschland genutzt. 1978 beschloss das Bundesforschungsministerium, eine große Versuchsanlage zu bauen: Die „Große Windenergieanlage“, kurz „Growian“, stand von 1983 bis 1987 im Kaiser-Wilhelm-Koog an der Nordseeküste in Schleswig-Holstein. Mit 100,4 Metern Rotordurchmesser und einer Nennleistung von drei MW war sie damals die weltweit größte gebaute Anlage – drehte sich allerdings wegen technischer Probleme nicht lange. Doch der Anfang war gemacht. Mittlerweile drehen sich hunderttausende von Windenergieanlagen – in allen Teilen der Erde!
Vom Altertum bis zur Gegenwart: Die Geschichte der Windkraft
Dier ersten Windräder hatten eine vertikale Nabe. Sie wurden wahrscheinlich zuerst in Persien (dem heutigen Iran) gebaut und zum Mahlen von Mehl verwendet.
Die Holländer nutzten ab dem 16. Jahrhundert die Windkraft in großem Stil mit ihren berühmten Windmühlen. Diese waren unseren heutigen Windkraftanlagen in vieler Hinsicht erstaunlich ähnlich.
Ein schottischer Erfinder, James Blyth, war der erste Mensch, der im Schein einer Glühbirne saß, die mit Strom aus einer von ihm selbst konstruierten Windkraftanlage betrieben wurde.
In der 1980er Jahre machte in Deutschland GROWIAN, die Große Windenergieanlage, von sich reden. Die Anlage verfügte über lediglich zwei Rotorblätter und stand zu Testzwecken im Kaiser-Wilhelm-Koog bei Marne.
1991 entstand in Dänemark, vor der Insel Lolland, der erste Offshore-Windpark. Die elf Windräder liefern noch heute zuverlässig Strom.
Die Zukunft der Windkraftnutzung wird spannend: Schwimmende Windkraftanlagen, die durch Stahlseile am Meeresboden verankert werden, sind bereits Realität. Ebenso wird Flugdrachen geforscht, die den Wind in großen Höhen von 200 bis 400 Metern einfangen.
Wie und wann gelang der Windkraft der Durchbruch in Deutschland?
Der weltweite Durchbruch der Windkraft startete Ende der 1980er Jahre im US-amerikanischen Kalifornien: Günstige steuerliche Investitionsbedingungen, Energiepreiskrisen und ein steigendes Umweltbewusstsein trieben damals den Ausbau dort zügig voran. Ab Anfang der 1990er Jahre drehten sich auch in Europa immer mehr Windräder. Hier spielten politische Rahmenbedingungen ebenfalls eine wesentliche Rolle für den zunehmenden Bau der Anlagen: In Deutschland galt zunächst ab 1991 das Stromeinspeisungsgesetz (StromEinspG), dann ab 2000 die Förderung über das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Heute sind längst förderfreie Windparks in Planung – die EnBW will 2025 mit He Dreiht einen der größten Offshore-Windparks in Betrieb nehmen, der zudem unabhängig von staatlicher EEG-Förderung ist.
Wie funktionieren Windräder und wie sind sie aufgebaut?
Wind steht als unbegrenzt verfügbarer Energieträger kostenfrei zur Verfügung. Windenergieanlagen nutzen diese natürliche Kraft, indem sie die Bewegungsenergie des Windes in elektrischen Strom umwandeln.
Windkraftanlagen funktionieren wie ein Fahrrad-Dynamo
Funktion und Aufbau eines Windrads sind leicht erklärt: Der Rotor bildet das Herzstück der Windkraftanlage und setzt die Bewegungsenergie des Windes mithilfe seiner glas- oder karbonfaserverstärkten Rotorblätter in mechanische Rotationsenergie um. Ähnlich wie die Tragflächen eines Flugzeugs erzeugen die aerodynamisch geformten Rotorblätter durch den Wind einen Auftrieb, der den Rotor in Drehung versetzt.
In der Gondel, dem Maschinenhaus an der Spitze des Turms, ist der Rotor mit einem Generator verbunden, der die Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Die Stromerzeugung in einer Windkraftanlage ähnelt somit dem Prinzip eines Fahrrad-Dynamos.
Die gesamte Windkraftanlage ruht auf einem stabilen Fundament aus Stahl und Beton, das tief in den Boden reicht, um den Turm selbst bei starken Winden sicher zu verankern und die Lasten gleichmäßig zu verteilen.
Windgeschwindigkeit von mindestens drei Metern pro Sekunde nötig
Sobald der Wind mit mindestens 3-4,5 Metern pro Sekunde (m/s) weht, schalten sich die Anlagen ein. Durch die drehbare Gondel stehen die Rotoren immer im Wind. Auch bei wechselnden Windgeschwindigkeiten kann die Drehzahl konstant gehalten werden, da die einzelnen Rotorblätter um ihre Längsachse verstellbar sind. Bereits ab drei Umdrehungen pro Minute ist ein Windrad effizient.
Entscheidend für einen ergiebigen Stromertrag sind vor allem hohe mittlere Windgeschwindigkeiten und die Größe der Rotorfläche. Bei zunehmender Höhe über dem Erdboden weht der Wind stärker und gleichmäßiger. Es gilt: Je höher die Windenergieanlage und je länger die Rotorblätter, desto besser kann die Anlage das Windangebot vor Ort ausnutzen. Weil der Wind im Binnenland weniger stark weht als in Küstenregionen, müssen die Anlagen hier in der Regel höher sein als im küstennahen Flachland. Der Bau einer Onshore-Windkraftanlage lohnt sich überall dort, wo die sogenannte Windleistungsdichte
Die Windleistungsdichte ist ein Maß dafür, wie viel Leistung der Wind beim Durchströmen des Rotors an einem Standort im Mittel für die Nutzung von Windenergieanlagen bereitstellt.
Wie viel Leistung hat ein Windrad?
Große, moderne Windkraftanlagen können unter optimalen Bedingungen – etwa an einem windreichen Standort wie auf einem Hügel oder an der Küste – durchschnittlich 15 Millionen Kilowattstunden (kWh) Strom pro Jahr erzeugen. Diese Menge reicht aus, um rund 4.000 Haushalte ein Jahr lang mit sauberem, grünem Strom zu versorgen. Damit tragen Windkraftanlagen erheblich zur Reduzierung von CO₂-Emissionen bei und leisten einen wertvollen Beitrag zur Energiewende.
Der Wirkungsgrad von Windkraftanlagen liegt typischerweise zwischen 40 und 50 Prozent, abhängig vom Anlagentyp und den Windbedingungen vor Ort. Dieser Wert beschreibt, wie viel der im Wind vorhandenen Energie tatsächlich in elektrische Energie umgewandelt wird.
Interessanter Fakt: Der maximale Wirkungsgrad eines Windrads ist auf etwa 59,3 Prozent begrenzt. Das besagt das sogenannte Betz'sche Gesetz. Der deutsche Physiker Albert Betz erkannte bereits 1919, dass ein Windrad niemals die gesamte Energie des Windes aufnehmen kann. Denn sonst würde der Wind direkt hinter der Anlage zum Stillstand kommen und kein neuer Wind könnte nachströmen. Um die Rotorblätter in Bewegung zu halten, muss aber immer eine gewisse Menge an Luft durch das Windrad hindurchfließen, um einen stabilen Luftstrom zu gewährleisten.
Darüber hinaus weisen Windkraftanlagen eine sehr positive Energiebilanz auf: Die Energie, die für ihre Herstellung, den Transport und die Installation benötigt wird, kann eine Windkraftanlage innerhalb von nur drei bis sechs Monaten wieder ausgleichen. Das bedeutet, dass sie nach dieser kurzen Amortisationszeit im Prinzip „energiepositiv“ arbeitet und weiterhin umweltfreundlichen Strom produziert, ohne zusätzlichen Energieaufwand für ihren Betrieb zu benötigen.
Ist das Wetter stürmisch, werden Windräder ganz besonders beansprucht. Insbesondere Stürme stellen eine starke Belastung für die Rotorblätter dar. Kündigt sich ein orkanartiger Sturm an, werden Windkraftanlagen deshalb in der Regel vorsorglich abgeschaltet und die Rotorblätter in eine Position gebracht, in der sie dem Wind möglichst wenig Angriffsfläche bieten. Diese Maßnahmen schützen Windkraftanlagen ab einer Windgeschwindigkeit von 90 Kilometern pro Stunde – das entspricht Windstärke zehn – vor sturmbedingten Schäden.
Die vorübergehende Abschaltung von Windkraftanlagen bei hohen Windgeschwindigkeiten beugt zudem einer Überlastung des Stromnetzes vor, da sonst möglicherweise zu viel Energie auf einmal in die Netze fließen würde. Entsteht wegen der abgeschalteten Windkraftanlagen dagegen ein Ungleichgewicht im Netz, müssen kurzfristig Reservekraftwerke einspringen, um die Stabilität des Stromnetzes zu gewährleisten.
Wie hoch sind Windräder?
Ein durchschnittliches Windrad erreicht eine Nabenhöhe von 90 bis 130 Metern, während der Rotordurchmesser bis zu 90 Meter betragen kann. Die Nennleistung variiert zwischen zwei und fünf Megawatt (MW) – bei Offshore-Anlagen im Meer sind sogar bis zu 15 MW möglich. Windkraftanlagen der neuesten Generation beeindrucken mit noch größeren Dimensionen: Sie können inklusive Rotorblättern Höhen von bis zu 240 Metern erreichen. Übrigens: Das größte Windrad der Welt steht seit Sommer 2023 in China und hält mit einer Höhe von 280 Metern den aktuellen Weltrekord.
Quellen: BWE, *www.wind-energie.de
Lohnen sich noch höhere Windkraftanlagen?
Einige Unternehmen erwägen bereits, Windkraftanlagen künftig noch weitaus höher zu bauen, um das enorme Potenzial der Höhenwinde auszuschöpfen. Insbesondere der schwierige und teure Transport großer Anlagenteile spricht wiederum gegen immer höhere Anlagen. Rein technisch überwiegen jedoch die Vorteile: In größeren Höhen weht der Wind deutlich stärker und gleichmäßiger, wodurch sich die Energieausbeute erheblich steigern lässt. Es gilt die Faustregel: Wenn der Wind doppelt so schnell weht, erhöht sich die Leistung der Windenergieanlage nicht etwa um den Faktor zwei, sondern ist acht Mal so hoch. Doppelt so lange Flügel vervierfachen die Leistung sogar. Prognosen zufolge könnten Windräder mit einer Nabenhöhe von 300 Metern zwischen 60 und 70 Prozent mehr Energie gewinnen als die heutigen Anlagen. Erste Pilotanlagen für diese sogenannten Höhenwindräder sind in Deutschland bereits in Planung.
Hohe Windkraftanlagen brauchen im Verhältnis zur installierten Leistung weniger Fläche und liefern mehr Energie. Im Endeffekt wird die Energieerzeugung mit großen Windkraftanlagen also immer günstiger.
Wie lange ist die durchschnittliche Lebensdauer einer Windkraftanlage?
Eine Windkraftanlage kann 20-30 Jahre stehen, bevor sie zurückgebaut werden muss. Ausrangierte Windkraftanlagen können zu großen Teilen recycelt werden. An den Standorten von veralteten Anlagen entstehen oft neue, leistungsstärkere Modelle – ein Prozess, der als Repowering bezeichnet wird und die Stromerzeugung an bewährten Standorten weiter optimiert. 2023 wurden in Deutschland 423 Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von 534 Megawatt (MW) stillgelegt. Diese Anlagen hatten durchschnittlich 22 Jahre Betrieb hinter sich.
Sind Windräder schädlich?
Windräder können, wenn sie umweltgerecht geplant und platziert werden, entscheidend zur Energiewende beitragen, ohne Mensch oder Natur nachhaltig zu belasten. Der Ausbau der Windenergie ist daher ein zentraler Baustein im Umbau der Energieversorgung. Ziel ist es, sauberen Strom und Wärme bereitzustellen und durch eine signifikante Senkung der Emissionen im Energiesektor die Auswirkungen der Klimakrise zu mildern. Sind Windkraftanlagen hierfür das richtige Mittel – oder belasten sie selbst die Umwelt, etwa durch den Energieaufwand für Produktion und Bau?
Das Bundesumweltamt stellt klar: Kaum eine andere Energiequelle amortisiert sich energetisch so rasch. Bereits nach wenigen Monaten erzeugen Windkraftanlagen die Energie, die für ihre Herstellung und Errichtung benötigt wurde. In Deutschland erreicht die Energiebilanz solcher Anlagen nach etwa drei bis sechs Monaten ein positives Verhältnis. Im Vergleich dazu amortisieren sich konventionelle Kraftwerke energetisch nie, da sie ständig mehr Energie in Form von Brennstoffen benötigen, als sie selbst an Nutzenergie bereitstellen können.
Für das klimaschädliche, in Schaltanlagen von Windrädern in geringen Mengen eingesetzte Gas SF₆ plant die EU ein Verbot. Die Windkraftindustrie arbeitet bereits intensiv daran, den Einsatz des Isoliergases so weit wie möglich zu reduzieren und SF₆-freie Alternativen zu verwenden.
Infraschall: Wie laut sind Windräder?
Wenn sich die Rotorblätter einer Windenergieanlage drehen, verursacht das eine Schallemission, das heißt: es macht ein Geräusch. In Baden-Württemberg hat sich ein Vorsorgeabstand von 700 Meter zu bewohnten Siedlungsflächen etabliert.
In dieser Entfernung ist der von Windkraftanlagen erzeugte Schall so gering, dass er als nicht störungsrelevant angesehen wird. Den Mindestabstand von Windrädern zu Wohnhäusern regelt jedes Bundesland anders.
Davon zu unterscheiden ist der tieffrequente sogenannte Infraschall. Mit Infraschall ist Schall gemeint, der unter der menschlichen Hörschwelle liegt, also unter 20 Hertz. Schädliche Wirkungen auf den Menschen sind durch den Infraschall, den Windkraftanlagen erzeugen, nicht zu erwarten.
Bei Sonneneinstrahlung entsteht ein Schatten hinter Windrädern. Wenn Wind weht, drehen sich die Rotorblätter der Windkraftanlage, wodurch ein bewegter Schatten entsteht („Diskoeffekt“). Dieser kann für diejenigen, die in der Nähe von Windrädern wohnen, natürlich störend sein.
Der Schattenwurf einer Windkraftanlage wird deshalb bereits im Genehmigungsverfahren berücksichtigt. Auf Wohnhäuser darf der Schatten eines Windrads nicht mehr als 30 Stunden pro Jahr und 30 Minuten am Tag fallen.
Gibt es auch Unfälle mit Windkraftanlagen?
Windkraftanlagen gelten als äußerst sichere Technologie, Unfälle sind sehr selten. Bei derzeit knapp 28.860 Onshore-Windkraftanlagen in Deutschland treten durchschnittlich nur etwa sechs bis sieben Zwischenfälle pro Jahr auf. Solche Zwischenfälle können Blitzeinschläge sein, die gelegentlich Brände verursachen, oder das Abbrechen von Rotorblättern. In extrem seltenen Fällen kam es auch bereits zum Umsturz kompletter Anlagen.
Um die Sicherheit von Windkraftanlagen zu gewährleisten, gibt es strenge Wartungsvorgaben gemäß den Richtlinien des Deutschen Instituts für Bautechnik: Die elektrischen Anlagen werden halbjährlich überprüft, alle zwei bis vier Jahre wird die Standsicherheit der gesamten Konstruktion kontrolliert. Durch die regelmäßigen Wartungen und den Austausch von Verschleißteilen können Windkraftanlagen eine Betriebsdauer von 20 Jahren und darüber hinaus erreichen. Die Häufigkeit und Qualität der Wartung machen Windkraftanlagen zu einer verlässlichen und sicheren Technologie im Energiesektor.
Gibt es weniger Regen durch Windräder?
Die Annahme, dass Windräder Regen verhindern und so Dürren fördern könnten, hält sich hartnäckig, ist aber wissenschaftlich nicht belegt. Windkraftanlagen verändern das Wetter oder Klima grundsätzlich nicht, es kann lediglich zu minimalen lokalen Effekten kommen. Einige Studien zeigen, dass Windräder die Luft und Luftfeuchtigkeit in Bodennähe leicht durchmischen können, vor allem nachts bei klarer Witterung. In diesen Fällen kann es dazu führen, dass die Luft am Boden minimal trockener wird und die Oberflächentemperatur um etwa 0,5 Grad Celsius ansteigt, doch dieser Effekt ist selten und in nur etwa zehn Prozent der Nächte zu beobachten.
Auch tagsüber sind diese Auswirkungen gering und meist kaum wahrnehmbar. Entscheidend ist, dass Windkraftanlagen lediglich vorhandene Wärme und Feuchtigkeit umverteilen, ohne neue Wärme zu erzeugen. Da sich Regenwolken zudem in größeren Höhen – meist zwischen 200 und 1.000 Metern – bilden, bleiben sie nach aktuellem Wissensstand von Windrädern unbeeinflusst. Der Einfluss von Windrädern auf das Wetter ist somit im Vergleich zur globalen Erderwärmung vernachlässigbar und stellt kein Hindernis für Niederschläge dar.
Wie kommt der Strom vom Windrad zu mir nach Hause?
Der Strom vom Windrad bis in unser Zuhause legt einen weiten Weg über verschiedene Spannungsebenen zurück. Bei Offshore-Windparks wird er zunächst auf einer Umspannplattform von 33 Kilovolt (kV) auf 150 kV hochtransformiert und dann über dicke Unterseekabel an Land geführt. An Land sowie bei Onshore-Anlagen erhöht ein Umspannwerk die Spannung auf 380 kV, was den verlustarmen Transport über weite Strecken ermöglicht. Bevor der Strom unsere Haushalte erreicht, wird er schrittweise auf 230 Volt reduziert, um ihn für unsere Geräte nutzbar zu machen. So gelangt die Energie aus dem Wind über das Stromnetz bis in unsere Steckdosen.
Vor- und Nachteile von Windkraftanlagen im Überblick
Strom aus Windkraft ist derzeit die preiswerteste Form der Stromerzeugung. Wind weht fast immer – zumindest in den luftigen Höhen, in denen sich bei modernen Windkraftanlagen die Rotorblätter drehen. Windkraftanlagen zu errichten, ist zudem vergleichsweise kosteneffizient. Mehrere Betreiber*innen oder Energiegenossenschaften mit vielen Bürger*innen können sich die Investitionskosten von Windkraftanlagen teilen. Seit vielen Jahren sind Bürger*innen über diverse Beteiligungsformate an fast jedem zweiten Windenergieprojekt in Deutschland beteiligt und profitieren so direkt von der Produktion des sauberen Stroms vor Ort. Auch die Energiebilanz von Windkraftanlagen stimmt: Die Anlagen holen die für ihre Fertigung und Errichtung benötigte Energie in der Regel innerhalb von wenigen Monaten wieder herein.
- Unbegrenzte Verfügbarkeit von Windenergie
- Geringer Flächenbedarf im Vergleich zu anderen Stromerzeugungsanlagen
- Keine Emissionen von Schadstoffen während des Betriebs
- Schaffung von Arbeitsplätzen in Herstellung, Wartung und Betrieb
- Finanzielle Vorteile für Gemeinden durch Pachtzahlungen und Wertschöpfung vor Ort
- Verbesserung der lokalen Klimabilanz und Unabhängigkeit von Energieimporten
- Windkraftwerke liefern keine konstante, planbare Menge an Strom
- Hohe Kosten für den Bau in windreichen Gebieten
- Notwendigkeit von Backup-Energiequellen bei schwankender Windstärke
- Schwierigkeiten bei der Speicherung der erzeugten Energie
- Standortwahl mit Rücksicht auf Anwohner*innen schwierig
- Potenzielle Auswirkungen auf die Tierwelt, insbesondere Vögel und Fledermäuse
Wie sieht die Zukunft der Windkraft aus?
Moderne Windkraftanlagen sind heute technisch auf einem sehr hohen Stand, was Effizienz und Zuverlässigkeit angeht. Doch neben den bekannten Anlagentypen gibt es innovative Ansätze, die das Potenzial der Windenergie weiter ausschöpfen – auch in Gebieten, die bisher nicht genutzt werden konnten.
Offshore-Windkraft hat ungeheures Potenzial, das jedoch weltweit noch nicht vollständig genutzt werden kann, weil derzeit Offshore-Windkraftanlagen nur bei einer Wassertiefe von maximal 50 Metern mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand im Meeresboden installiert werden können. Das begrenzt die Anzahl geeigneter Meeresflächen. Um die Möglichkeiten der regenerativen Energiegewinnung zu erweitern, untersucht die EnBW gemeinsam mit dem norddeutschen Ingenieurunternehmen aerodyn eine neue Offshore-Technologie, bei der Windkraftanlagen auf der Wasseroberfläche schwimmen. Der Prototyp der schwimmenden Windkraftanlage Nezzy² (Maßstab 1:10) wurde zunächst auf einem Baggersee bei Bremerhaven und dann in der Ostsee bei Wind und Wellen getestet. Die Tests sind positiv verlaufen. Nun soll das Modell der schwimmenden Windkraftanlage mit einem weiteren Partner in Originalgröße in China getestet werden.
Erst kürzlich hat Deutschlands erste Flugwindkraftanlage mit dem Projektpartner EnBW wichtige Tests erfolgreich abgeschlossen. Gemäß der Faustregel „Je höher, desto Wind“ erzeugt der Flugdrache „SkyPower100“ erneuerbaren Strom aus kräftigen Winden in Höhen von 200 bis 400 Metern – und erschließt so völlig neue Potenziale der Energieerzeugung.
Geforscht wird außerdem an Windrädern, die in bisher unerreichte Höhen aufragen können, ohne instabil zu werden – dank frischem Wind in der Technologie und dem Erfindergeist einiger leidenschaftlicher Ingenieur*innen.
Windkraftanlagen, bei denen die Rotorblätter vertikal statt horizontal verlaufen, haben einige interessante Vorteile. Sie sind leiser, für Vögel besser zu erkennen, und vor allem sind sie platzsparender. Wenn sie auch noch ansprechend designt sind, dann sind solche Mini-Windkraftanlagen durchaus ein Hingucker im eigenen Vorgarten oder sogar auf dem Balkon.
Bei vertikalen Windkrafträdern gibt es verschiedene Bauformen, die sich in ihrer Form und Funktionsweise unterscheiden. Vertikale Windkraftanlagen für Einfamilienhäuser scheinen auf den ersten Blick attraktiv, doch in Wohngebieten herrscht oft nur ein geringes Windaufkommen, da andere Gebäude den Wind blockieren. Windräder mit vertikalen Rotoren sind zudem vergleichsweise weniger effizient als horizontale Windkraftanlagen.
An Windkraftanlagen „für den Hausgebrauch“ arbeiten auch die Entwickler*innen der sogenannten „O-Wind-Turbine“, die man auch als Kleinwindkraftanlage bezeichnet. Die kugelförmige „O-Wind-Turbine“ kann Wind aus jeder Richtung effizient einfangen, was sie ideal für urbane Umgebungen macht, in denen Wind oft durch Gebäude umgeleitet wird und daher dauernd seine Richtung ändert.
Hybride Windkraftanlagen kombinieren die Energiequellen Wind und Sonne in einem einzigen System. Auf die Rotorblätter oder den Turm eines Windrads werden dabei Photovoltaikmodule angebracht, sodass die Anlage gleichzeitig Strom aus Wind und Sonnenlicht erzeugen kann – ein derartiges Modell wurde 2020 erstmals in Betrieb genommen.
Die doppelte Nutzung erneuerbarer Energien macht hybride Windkraftanlagen besonders effizient und vielseitig. Während Photovoltaik normalerweise viel Fläche benötigt, bietet die Kombination mit Windrädern eine platzsparende Lösung. Hybride Windkraftanlagen können insbesondere in sonnenreichen Regionen oder bei schwachem Wind eine stabilere Energieausbeute bringen.
Spannend: Windkraftanlagen ohne Rotorblätter werden durch Wind-Verwirbelungen in Schwingung gesetzt und erzeugen so elektrische Spannung. Die Vorteile: Die Wind-Spargel sind kostengünstiger, brauchen weniger Platz und sind geräuschärmer. Auch der Schattenwurf entfällt. Allerdings erzeugen rotorblattlose Windkraftanlagen auch weniger Strom als herkömmliche Windräder mit drei Rotorblättern.