Windkraft - Windenergie

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

Strangregulierventil
Strangregulierventil
Strangregulierventil
Strangregulierventil
Strangregulierventil


Wünschenswert ist die Verspargelung der Landschaft nicht. Dazu kommen dann noch die riesigen Stahlgerippe der Überlandleitungen (Freileitungen).
(Ich bin kein Gegner der Windenergie, aber ein wenig weniger bzw. konzentriert bei Onshore-Anlagen, wäre angesagt)

Die Windkraft bzw. Windenergie ist eine der Säulen der Energiewende. Diese erneuerbare bzw. regenerative Energieleistet in Deutschland den größten Beitrag zur Stromerzeugung. Die deutsche Windindustrie gehört zu den Technologie- und Weltmarktführern. Das Potenzial der Windenergie ist noch nicht ausgeschöpft. Vor allem der Austausch älterer Onshore-Anlagen durch moderne, leistungsfähigere Anlagen ("Repowering") und die Windenergienutzung auf dem Meer ("Offshore") bieten Perspektiven für den weiteren Ausbau.
Eine Umfrage der FA Wind (Oktober 2018) zeigt, dass die Akzeptanz der vorhandenen Windenergieanlagen im direkten Wohnumfeld mit 78 % "eher" oder "voll und ganz" einverstanden sind. 13 % sind mit den Anlagen in ihrem direkten Wohnumfeld "eher nicht", 7 % "überhaupt nicht" einverstanden. 69 % ohne Windenergieanlangen im Wohnumfeld hätten "weniger große" (41 %) oder "gar keine" Bedenken (28 %), falls dort Windenergieanlagen gemäß der aktuellen Genehmigungspraxis gebaut werden sollten. Die Einsprüche gegen den Bau von Windenergieanlagen kommen von der Minderheit, haben aber einen großen Einfluss auf die Genehmigung bzw. den Bau dieser Anlagen. Es gibt aber auch regionale Umfragen, die nicht so positiv aussehen.

Es gibt so viele Ideen, erneuerbare Energie (Windkraft, PV-Anlagen) zu nutzen.
Warum wird das nicht umgesetzt?
Strom statt Gas: Kieler Forscher wollen ungenutzte Windenergie einspeisen
Hauke von Hallern und Josefine Kasten, Norddeutscher Rundfunk

Dringend ist ein Ende der Regulierungswut sowie ein Aussetzen zeitraubender Genehmigungsverfahren notwendig.

In einigen Regionen gibt es Probleme mit der Bundeswehr bzw. NATO bezüglich der Tiefflugbereiche.

Akzeptanz für die Windenergie
- Fachagentur zur Förderung eines natur- und umweltverträglichen Ausbaus der Windenergie an Land e.V.

Öffentliche Nettostromerzeugung in Deutschland in 2022
- energy-charts.info - Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Windenergie - Die Kraft des Windes und ihre Nutzung
- MMCD NEW MEDIA GmbH

Windkraftanlagen <> Militärische Luftraumüberwachung - FA Wind
Neues System ermöglicht mehr Windenergie an Bundeswehr-Flughäfen - IWR.de GmbH

Windkraftanlagen (WKA)

Die im Wind enthaltene Leistung (Windenergie) wird in einer Windkraftanlage (WKA) bzw. Windenergieanlage (WEA) mit dem Windrotor erst in mechanische und dann über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt. Der Wirkungsgrad einer typischen Windkraftanlage liegt gegenwärtig bei ca. 50 Prozent im Auslegungspunkt. Die Anlagen sind für die Energieversorgung ausgelegt, die nicht die maximale Leistung, sondern den optimalen Energieertrag im Blick hat. Die Anlagen passen sich den den wechselnden Windbedingungen an. Bei modernen Anlagen und Windparks steht unter anderem die Netzeinbindung im Zentrum der Entwicklung, denn die Windparks müssen einen Beitrag zu einer stabilen und sicheren Stromversorgung (Versorgungssicherheit) beitragen.

Die technische Entwicklung führt zu immer größeren Windkraftanlagen. So hatten z. B. die Onshore-Windkraftanlagen
1980 einen Rotordurchmesser von max. 15 Meter, eine max. Nennleistung von 30 kW, eine max. Nabenhöhe von 30 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 35 MWh/a,
1990 einen Rotordurchmesser von max. 70 Meter, eine max. Nennleistung von 250 kW, eine max. Nabenhöhe von 50 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 400 MWh/a,
2000 einen Rotordurchmesser von max. 15 Meter, eine max. Nennleistung von 1.500 kW, eine max. Nabenhöhe von 100 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 3.500 MWh/a,
2010 einen Rotordurchmesser von max. 130 Meter, eine max. Nennleistung von 7.000 kW, eine max. Nabenhöhe von 150 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 15.000 MWh/a.
Moderne Schwachwindanlagen haben mittlerweile Rotordurchmesser bis über 140 Meter und Nabenhöhen bis über 160 Meter.

Im Offshore-Bereich sind neue Baureihen mit Rotordurchmessern von 160 bis 170 Metern und bis etwa 9.000 kW Nennleistung erhältlich. Die zurzeit (2019) größte Offshore-Windkraftanlage der Welt hat einen Rotordurchmesser von 220 Metern, eine max. einer Nennleistung von 12.000 kW, eine Gesamthöhe von 260 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 67.000 MWh/a.

Leistungssteigerung bei Windenergieanlagen
Quelle: BWE - Bundesverband WindEnergie e. V.

Windenergie ist die kinetische Energie bewegter Luft. Um die Energie des Windes in elektrische Energie in einer Windkraftanlage umzuwandeln, wird sie zuerst über die Rotorblätter in mechanische Rotationsenergie gewandelt, die dann über einen Generator elektrischen Strom liefert. Durch die Energiewandlungen entstehen energetische Verluste (ca. 41 % [physikalisch nicht entnehmbare Leistung]). Dazu kommen dann noch aerodynamische Verluste durch Reibung und Verwirbelungen am Rotorblatt (ca. 5 %) und weitere Verluste durch Reibung in den Lagern und dem Getriebe sowie im Generator selbst (ca. 4 %), in den Umrichtern und den Kabeln als elektrische Verluste (ca. 5 %). Der Wirkungsgrad der Anlagen beträgt also zwischen 40 bis 45 %.


Verluste bei der Energieumwandlung einer Windkraftanlage


Onshore-Anlagen und Überlandmasten
Quelle: Bruno Bosy


Windpark in der Ostsee vor der dänischen Küste
Quelle: © BWE / Christian Hinsch

Onshore - Nearshore - Offshore
Onshore, Nearshore und Offshore bezeichnen die Räume bzw. Gebiete, in denen Windkraftanlagen aufgestellt werden.

Onshore-Anlagen befinden sich an Land. Die Windenergienutzung an Land ist eine der kostengünstigsten Sparten der erneuerbaren Energien. Durch verbesserte Technologien ("Repowering") wurden die Kosten für die Erzeugung von Windenergie an Land ständig gesenkt. Die Planung und Umsetzung von Windparks dauert oft mehrere Jahre. Die Energieerzeugung in Windparks ist eindeutig kostengünstiger als die Elektroenergieerzeugung in Offshore-Windparks oder in Kraftwerken auf der Basis von Gas, Kohle oder fossilen Brennstoffen.

Nearshore-Anlagen befinden sich im Nahbereich von Küsten. Für den Bereich der Nearshore-Windparks existiert keine einheitliche Definition. Sie befinden sich wasserseitig in dem Bereich der Küsten mit einer maximalen Entfernung von drei Seemeilen (ca. 5,4 Kilometer).

Offshore-Anlagen befinden sich in tieferen Gewässern. Nach der Definition des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) haben sie eine Mindestentfernung von drei Seemeilen (ca. 5,4 Kilometer) zur Küste. Aufgrund der starken und stetig wehenden Winde auf hoher See werden die Offshore-Windkraftanlagen immer interessanter. Die Energieausbeute ist durch höhere Volllaststunden doppelt so hoch wie bei vergleichbaren Anlagen an Land.

Onshore: Die Planung und Umsetzung von Windparks dauert oft mehrere Jahre - BWE
Offshore: Windenergiegewinnung auf See - BWE

Anlagentechnik - Bundesverband WindEnergie e. V. (BWE)
Windkraftanlagen (WKA) - Grundlagen
Referat über Windkraftanlagen - Aufbau einer Windkraftanlage (Dreiblattrotor)
Windenergie: zu Lande oder zu Wasser?
Das Branchenportal rund um die Windenergie

Ein Bürgerwindpark fördert die Akzeptanz für Windkraftanlagen, wenn diese von einer Gemeinde, einem Gemeindeverband bzw. einer Stadt gebaut wird und nicht von den großen Energieversorgern. Hier kann sich jeder Bürger beteiligen, denn Kleinwindkraftanlagen werden in den meisten Baugebieten nicht genehmigt. Außerdem sollte das "Kirchturmdenken" durch Kooperationen über die eigene Grundstücks- bzw. Gemeindegrenze hinaus stattfinden.

Windpark

Die hohe regionale Akzeptanz und Teilhabe an den Bürgerwindparks entstehen unter enger Zusammenarbeit zwischen den jeweiligen Initiatoren, die Personen aus der Region sind, mit den beteiligen Gemeinden und der ortsansässigen Bevölkerung.
In Nordfriesland sind die Bürgerwindparks bereits die Regel. Hier sind ca. 90 % aller Windparks unter Bürgerbeteiligung entstanden. Jede Gemeinde hat Grundstücke, die als Aufstellflächen mit der geringsten Auswirkung durch Schall oder Schattenwurf ausgewählt werden können. Die Bürgerbeteiligung kann in Form einer Energiegesellschaft (Genossenschaft oder GmbH & Co, KG) aufgestellt werden.

Bürgerwindpark
Leitfaden Bürgerwindpark

Kleinwindkraftanlagen (KWKA)

Kleinwindkraftanlage für Netz- und Inselsysteme

Quelle: EasyWind GmbH

Kleinwindkraftanlagen (max. 70 kW; Anlagen für private Haushalte leisten zwischen 0,4 bis 30 kW) für private und gewerbliche Zwecke zur Nutzung von Windkraft sind von vielen Herstellern schon in Betrieb bzw. in der Entwicklung. Hier wird eine einfache robuste Bauweise, die eine Lebensdauer von 20 Jahre und ein annehmbares Preis-/Leistungsverhältnis hat, angestrebt. Auch sollte die Amortisationszeit, je nach Standort, bei ca. 8 bis 12 Jahren liegen.

In der IEC-NORM 61400-2:2006 werden Klein-Windkraftanlagen nach folgenden Vorausetzungen festgelegt. Die Rotorfläche muss kleiner sein als 200 m² bei 350 W/m². Das bedeutet, dass die Kleinwindkraftanlagen eine maximale Leistung von 70 kW haben dürfen. Die Turmhöhe darf 20 m nicht überschreiten.

Die Kleinwindkraftanlagen sind im Gegensatz zu Photovoltaikanlagen zur Zeit für Privathaushalte noch eine Seltenheit. Diese Anlagen werden hauptsächlich für autarke Inselanlagen bei Ferien- und Wochendhäusern, in Kleingärten und auf Booten bzw. Schiffen eingesetzt. Eine Hybridanlage, die aus einer PV-Anlage und Windkraftanlage den Strom zur Eigennutzung bzw. Netzeinspeisung herstellt oder zum Laden eines großen Solarakkus genutzt werden kann. Durch die bivalente Lösung wird die Nutzungszeit verlängert, da dann auch bei bewölktem und stürmischem Wetter (auch in der Nacht) Strom erzeugt wird.

Da die Hochsaison für Kleinwindkraftanlagen im Winterhalbjahr liegt, sind sie eine ideale Ergänzung zur Photovoltaik bei einer Inselversorgung (Inselbetrieb).

Kleinwindkraftanlage

Quelle: ZACK Gesellschaft für innovative Heizungssysteme mbH

Vertikal-Windgeneratoren

Quelle: MITTRONIK GmbH

Kleinwindkraftanlage

Quelle: Wind-Systeme-Direkt

Das Hauptproblem wird wohl in der Akzeptanz der Nachbarn und Behörden liegen.

Grundsätzlich gibt es zwei Typen von Kleinwindkraftanlagen:
  •  Rotorblätter drehen sich um eine vertikale Achse
  •  Rotorblätter drehen sich um eine horizontale Achse

Jede Kleinwindanlage braucht einen Wechselrichter, der den erzeugten Strom in konstante 230 Volt und 50 Hertz umwandelt, damit er im Haus genutzt werden kann.

Vertikale Kleinwindkraftanlagen bestehen aus einem Getriebe und Generator, die in den meisten Fällen auf dem Boden befestigt sind. Zur Zeit ist die Windausbeute geringer als die der horizontale Kleinwindkraftanlagen.

Merkmale für vertikaler Kleinwindkraftanlagen:
  •  Stromerzeugung auch bei schwachem Wind
  •  Keine Abschaltung bei starkem Wind
  •  Unabhängig von der Windrichtung und somit keine Nachführung (Ausrichtung) notwendig
  •  Auch bei turbulenten Windströmungen einsetzbar
  •  Sehr leiser Betrieb
  •  Bei niedrigen Windgeschwindigkeit in Bodennähe ein schlechter Wirkungsgrad
  •  Wartungsaufwand relativ aufwendig (Auswechselung des Hauptlagers - Demontage der ganzen Kleinwindkraftanlage)

Horizontale Kleinwindkraftanlagen bestehen aus einer horizontalen Achse mit einem Rotor/Generator, Rahmen/Azimutlager und einer Windfahne.

Merkmale für horizontale Kleinwindkraftanlagen sind:
  •  Langlebigkeit durch Erfahrungen aus den Großwindkraftanlagen
  •  Guter Wirkungsgrad schon bei Windgeschwindigkeiten von 3 m/s
  •  Geräuschpegel je nach Windradtyp unterschiedlich
  •  Zur Zeit noch effizienter als vertikale Kleinwindkraftanlagen
  •  Abhängig von der Windrichtung, somit muss ist eine Nachführung (Ausrichtung) notwendig

Videos horizontaler Anlagen

Kleinwindkraftanlagen müssen genehmigt werden und den Vorschriften inbezug auf Lärm und Schattenwurf entsprechen. Leider entscheiden die regionale Behörden immer noch unterschiedlich. Die Bauämter können hier Auskünfte erteilen. In einigen Bundesländern sind Anlagen bis zu 10 m Höhe genehmigungsfrei, aber verzichten nicht auf ein statisches Gutachten.

Windrad auf Baumkrone

Quelle: Architekt Wolfgang Frey

Architekt erfindet neue Technologie

Neue Ideen sind gefragt, wenn es um den Ausbau der erneuerbaren Energien geht. Ein Architekt aus Freiburg hat möglichweise einen Kompromiss gefunden, mit dem Gegner und Befürworter von Windrädern einverstanden sind. Er baut die Windräder direkt auf Baumspitzen.

Mit Windkraftanlagen auf Baumkronen greift der Freiburger Architekt Wolfgang Frey in die Diskussion um die Windkraft ein. Als Prototyp hat er in Freiamt im Kreis Emmendingen auf einer rund 30 Meter hohen Douglasie eine Windkraftanlage montiert. Eine Gesetzeslücke in den Genehmigungsvorschriften macht es möglich.

Windräder auf Bäumen

Kleinwindanlage kaufen: Ultimativer Leitfaden vom neutralen Experten - Patrick Jüttemann

Autarke Solarstrom-Inselanlagen ®

Strom aus Klein-Windkraftanlagen von ÖKO-Energie ®

Kleinwindkraftanlagen - SiRENA Sicherheitssysteme Projektierung und Beratungs GmbH

Mikrowindkraftanlage

Mit der Mikrowindkraftanlage SkyWind NG kann der Wind auf vorhandenen Gebäude oder Hallen direkt auf dem Dach genutzt werden. Die Anlage wird ohne Masten und Fundamente, ohne Kranwagen und ohne aufwändigen Anschluss installiert. Der erzeugte Strom wird dann direkt bei im Gebäude verbraucht. Die Anlage ist, als einzige am Markt, nach neuster VDE 4105, VDE 0124-100 und VDE 0126-1-1 zum Beispiel für den Steckdosenanschluss zertifiziert. Dabei ist der SkyWind im Betrieb außerdem so leise, dass er dank der Prüfung des TÜV Nord selbst in reinen Wohngebieten installiert werden kann.

Das SkyWind NG zeichnet sich durch eine hohe Leistung bei kompakten Maßen und geringem Gewicht aus. Seine vollständige Fertigung aus Metall bedeutet für eine höchste Festigkeit und Haltbarkeit.
Die SkyWind's basieren auf einer patentierten Technologie. Jede Turbine ist dabei nur so gut wie der Wechselrichter zu Ihr passend ist. Hier handelt es sich um ein abgestimmtes Gesamtsystem, dass aus jedem Standort die maximale Leistung generiert. Auch auf Dächern, Hallen und an weiteren Standorten die hinsichtlich Gewicht und Verwirbelung sensibel sind.
Der Rotor ist aus hoch belastbarem Luftfahrtaluminium gefertigt. Gemeinsam mit einem erfahrenen Gutachter wurde die Geometrie des Rotors dabei optimal an die Belastungen angepasst. Das Ergebnis ist ein Rotor mit nur 800 Gramm Gewicht und minimalen Emissionen. Spezielle Beschichtungen verhindern außerdem störende Reflektionen, während der kleine Rotor Drehschatten verhindert. Selbstverständlich ist der Rotor darüberhinaus vollkommen UV-resistent und durch seine geringe Fläche extrem leise im Betrieb. Als einzige Windkraftanlage dieser Größe wurde der SkyWind NG im Testfeld der Windtest Grevenbroich GmbH vermessen. Auch die Wohngebietstauglichkeit ist durch den TÜV-Nord mit einem umfangreichen Schallgutachten bestätigt.

Mikrowindkraftanlage SkyWind NG

Quelle: SkyWind Energy GmbH

Mit 1000 Watt Leistung bei nur 1.50 m Durchmesser und 20 kg Gewicht ist der SkyWind NG die perfekte Anlage.

Das System besteht aus
2x Rotorblatt Luftfahrtaluminium, anti-reflex beschichtet
Maschinengondel, inkl. Windnachrichtung
Wechselrichter 1kW (alternativ 600 W), 230 V mit Netzerkennung inkl. Bordcomputer
Dumpload mit Kabeln, Keramik und Halterung
Automatisches Sturmabschaltungs- und Schutzsystem
Installationshinweise mit bebildertem Montageablauf

Sobald eine SkyWind NG Mikrowindkraftanlage weiter als 10 m entfernt steht, werden ihre Geräusche in der Regel bereits von den Windgeräuschen der Umgebung verdeckt. Dennoch kann es für den Einsatz in bestimmten Umgebungen (Naturschutzgebiet, besonders geschützte Zonen etc.) notwendig sein, die Anlage auf einen genau bekannten Schallwert zu begrenzen. Für genau diesen Zweck wurde unser bewährtes System zur Limitierung der Schallemissionen des SkyWind NG entwickelt. Als einzige Anlage Ihrer Klasse weltweit bietet der SkyWind NG die Möglichkeit zur spezifischen Einstellung auf Lautstärkeanforderungen. Somit lässt sich der ohnehin bereits extrem geräuscharme Betrieb noch besser und für den Einzelfall passend einstellen.
Ein externer Windsensor ermittelt kontinuierlich die Windgeschwindigkeit an der Anlage und schaltet diese bei Überschreitung des Grenzwerts durch ein Hochstromrelais ab. Anschließend überwacht die Steuerung laufend die Entwicklung der Windgeschwindigkeit und schaltet die Windkraftanlage wieder ein, sobald ein konformer Betrieb wieder möglich ist. Die genauen Schallwerte für bestimmte Abstände und bestimmte Windgeschwindigkeiten sind der in den Bildern abgebildeten Tabelle des TÜV Nord zu entnehmen.

Schalleinstellung SkyWind NG

Quelle: SkyWind Energy GmbH

Für den Einsatz in besonders empfindlichen Umgebungen (z. B. im Schrebergarten oder im reinen Wohngebiet) kann der SkyWind NG zum Schallschutz auf eine niedrige und genau benennbare Maximallautstärke eingestellt werden. In Kombination mit dem Schallgutachten des TÜV Nord für den SkyWind NG lässt sich so selbst bei strengen Bauauflagen, z. B für die Montage in einem Naturschutzgebiet, die Einhaltung der geforderten Schallschutzwerte sicherstellen und nachweisen.
Das Set besteht aus einem Windsensor und einer Steuereinheit für die Anlagenabschaltung. Die Abschaltgeschwindigkeit zum Schallschutz ist zwischen 0 - 70 km/h frei wählbar.


SkyWind

Mikrowindanlage SkyWind NG + Bedienungsanleitung SkyWind NG
SkyWind Energy GmbH

Windanlage für Steckdose zur Einspeisung ins Hausnetz: Geht das?

Einige Infos zu meiner eigenen Sanierung

Naturstromspeicher


Naturstromspeicher - eine Kombination aus einem Windpark mit einem Pumpspeicherkraftwerk
Quelle: Max Bögl Wind AG

Der Naturstromspeicher ist die Kombination aus einem Windpark mit einem Pumpspeicherkraftwerk (Wasserbatterie).
Die Windkraftanlagentürme übernehmen die Funktion eines integrierten Wasserspeichers und sind zu diesem Zweck als Hybridturm gestaltet. Diese oberen Wasserspeicher werden über ein Leitungssystem (Druckrohrleitung) mit einem im Tal gelegenen Pumpspeicherkrafthaus und einem benachbarten Unterbecken zu einer Gesamtanlage verbunden. Das Leitungssystem wird bis auf wenige Ausnahmen in vorhandenen Wegen geführt. Auf diese Weise wird es möglich, das Wasser über das Pumpspeicherkrafthaus im Tal in die Türme der Windenergieanlagen zu pumpen und bei entsprechendem Bedarf wieder zu entnehmen. Dadurch wird ein für ein konventionelles Pumpspeicherkraftwerk erforderliches Oberbecken entbehrlich. Dadurch ist der Eingriff in die Natur geringer. Der Anschluss der Anlage an das Bestandsstromnetz wird über eine Leitung zum Umspannwerk geführt. Die erzeugte Energie wird dann in das öffentliche Stromnetz eingespeist.

Die Komponenten der Wasserbatterie - Max Bögl Wind AG

Mit dem Pilotprojekt in Gaildorf, unweit von Stuttgart, wird sichtbar, wie die Wasserbatterie in Zukunft funktionieren wird. Hierfür werden die Fundamente der Windenergieanlagen als Oberbecken genutzt. Über unterirdische Druckrohrleitungen sind diese mit einem Pumpspeicherkraftwerk im Tal verbunden, das bis zu 16 Megawatt Leistung liefern kann. Die elektrische Speicherkapazität des Kraftwerks ist auf insgesamt 70 Megawattstunden ausgelegt.


Energiewende 2.0: der Naturstromspeicher Gaildorf
Liebherr-International Deutschland GmbH

Flugwindkraftanlage

Flugwindkraftanlagen nutzen im Gegensatz zu den allgemein bekannten und nicht gerne gesehenen Windkraftanlagen den kräftigen und stetigen Wind in Luftschichten von mehreren hundert Metern über dem Boden oder der Wasseroberfläche. Diese Technik eignet sich für den Onshore-, Nearshore- und Offshorebetrieb.
SkySails-Power-Anlagen
Die SkySails-Power-Anlage besteht aus einer Bodenstation mit einer Seilwinde, in die ein Generator integriert ist. Während seines Aufstiegs zieht ein Zugdrachen, der „Kite“, ein Seil in gesteuerten Flugfiguren von einer Winde ab und der verbundene Generator erzeugt so Strom.

Sobald das Zugseil seine maximale Länge erreicht hat, beginnt die Rückholphase: Der Kite stellt sich automatisch in eine Position, in der seine Zugkraft sehr gering ist, er also ohne viel Widerstand eingeholt werden kann. Der Generator arbeitet jetzt als Motor und wickelt das Seil auf. Dieser Rückholprozess benötigt nur einen Bruchteil der Energie, die während der Leistungsphase erzeugt wird. Nun kann der nächste Stromerzeugungs-Zyklus beginnen.
Der Bau von fluggestützten Windenergieanlagen hat einen vergleichsweise geringen Einfluss auf das Landschaftsbild. Ihre leichte und kompakte Bauweise ermöglicht die Erschließung von schwer zugänglichen Standorten. Und dank ihrer schlanken Bauweise sind Windenergieanlagen nicht nur kostengünstig, sondern auch besonders umweltfreundlich in ihrem Betrieb. Insgesamt stellen fluggetragene Windenergieanlagen eine zukunftsweisende Ergänzung zu bestehenden Windenergieanlagen dar, die den Ausbau einer dezentralen erneuerbaren Energieversorgung in Deutschland und der Welt weiter beschleunigen können.
Quelle: SkySails Power GmbH


Höhenvergleich
Quelle: SkySails Power GmbH


Flugdrachen "SkyPower100" - Onshore
Quelle: SkySails Power GmbH


Flugdrachens "SkyPower100" - Offshore
Quelle: SkySails Power GmbH


Airborne Wind Energy Ssystems - FlugwindEnergiesysteme - SkySails Power GmbH

1 Drachen
Der Stauluftdrachen ist aus High-Performance gefertigt (Textilien mit verstärktem Ripstop-Gewebe). Lufteinlässe und Druckluftbremsen ermöglichen eine Änderung des Aerodynamikprofils während Starts, Betriebs und Landung. Riser verbinden die Kappe des Drachens mit der Steuerkonsole darunter. Ein Leinensystem in der Kappe ermöglicht das Raffen zur Aufbewahrung.
2 Steuerkapsel
Die Steuerkapsel enthält ein System zur Steuerung der Flugbahn und Navigation des Drachens zum Betrieb einereine Stauluftturbine. Mehrere verbaute Sensorenmessen alle relevantene Signale, die für einen sicheren Betrieb und autonomer Systembetrieb erforderlich sind.
3 Festhalter
Der Festhalter ist die Verbindung zwischen der Steuerungkapsel und der Winde in der Bodenstation. Dieser ist aus HMPE und speziell für Anwendungen mit hohem Sicherheitsanspruch (z. B. Kräne und Aufzüge) entwickelt.
4 Start- und Landemast
Ein zuverlässiges und flexibles Start- und Landesystem ist erforderlich, um den Drachen sicher zu starten und zu landen. Der Mast kann abgesenkt werden, um ihn vollständig an- oder abzubauen.
5 Bodenstation
Ein Container beherbergt die Bodenstation für einen einfachen Transport und Installation.
6 Antriebsstrang
Der Antriebsstrang besteht aus Winde, Getriebe und Generator. Es wandelt die Zugkraft und Geschwindigkeit des Seils in elektrische Energie um.
7 Stativ mit Ringhalterung
Ein Giersystem korrigiert die Ausrichtung der Bodenstation mit der Windrichtung.
Quelle: SkySails Power GmbH

SkySails Power GmbH liefert die ersten Luftwindenergieanlagen aus
- BWE-Service GmbH c/o Bundesverband WindEnergie

Erste Flugwindkraftanlage erzeugt Strom mit fliegenden Drachen
- EnBW Energie Baden-Württemberg AG

Wind Power - SkySails Power GmbH

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EnerKíte-Anlagen
Mit EnerKíte-Anlagen können Bergbaubetriebe, Landwirte und Kommunen ihren Strombedarf unabhängig von Subventionen decken. Als autarke Lösung zur Stromerzeugung und Speicherung ermöglichen die Anlagen eine Ladeinfrastruktur für eMobilität im ländlichen Raum auch dort, wo kein Netz ist. Die portablen Anlagen können zudem Katastrophengebiete und schwer zugängliche Regionen kostengünstig mit sauberem Strom versorgen.

Die EnerKítes arbeiten in zwei Phasen. In der Arbeitsphase fliegt der Flügel bei maximaler Seilkraft in liegenden Achten quer zum Wind. Das Seil wird herausgelassen und treibt eine Generatorwinde an. In der Rückholphase gleitet der Flügel schnellstmöglich zum Ausgangspunkt zurück. Der Generator arbeitet hier im Motorbetrieb. Hier schließt sich der Zyklus. In der langen Arbeitsphase ist die Kraft etwa zehnmal so groß wie in der kurzen Rückholphase. Somit liefert jeder Zyklus einen positiven Energiebeitrag.
Die Steuerung regelt dabei den zyklischen Ablauf, begrenzt die Lastspitzen und passt den Flugpfad optimal den sich ändernden Windbedingungen an. Anders als bei klassischen Windenergieanlagen wird die elektrische Energie am Boden gewandelt. Vom Boden aus erfolgt auch die Steuerung des Flügels. Die EnerKíte-Maxime ist: In die Luft gehört nur, was unbedingt mitfliegen muss.
Alle Betriebsmanöver werden vollautomatisch gesteuert. Aus der Parkposition heraus startet der Flügel an einem rotierenden Mast, sobald ein Wind von mehr als 2,5 m/s in Betriebshöhe zu erwarten ist, der die Energiegewinnung erlaubt. Bei Flaute, Gewitter oder fehlendem Strom- bedarf landet der Flügel und geht wieder in dieParkposition.


Mobile Flugwindkraftanlage
Quelle: Enerkite GmbH


Stationäre Flugwindkraftanlage

Quelle: Enerkite GmbH

Alle Betriebsmanöver werden vollautomatisch gesteuert. Aus der Parkposition heraus startet der Flügel an einem rotierenden Mast, sobald ein Wind von mehr als 2,5 m/s in Betriebshöhe zuerwarten ist, der die Energiegewinnung erlaubt. Bei Flaute, Gewitter oder fehlendem Strombedarf landet der Flügel und geht wieder in die Parkposition.

Ressourcenwende
Damit Windräder stetigere und stärkere Winde nutzen können, sind rund 1.000 t Stahl und Beton pro installiertem Megawatt erforderlich. Hinzu kommen die zusätzlichen Ressourcen für Speicherung und Netzausbau.
EnerKítes ersetzen den Turm und das massive Fundament durch Seile, Sensorik und Steuerung, das Maschinenhaus steht am Boden stabil durch sein Gewicht. Mit doppeltem Ertrag, 95% Materialeinsparung*, 75 % besserer CO2-Bilanz* und weniger Schwankungen im Stromangebot setzt EnerKíte neue Maßstäbe bezüglich Effizienz und 100 % erneuerbaren Energien.
* bezogen auf den Jahresertrag

Flugwindkraftanlagen - Die nächste Generation der Erneuerbaren Energien
- Enerkite GmbH

Ein flexibles Drachensystem für zuverlässigen grünen Strom, weltweit
- Enerkite GmbH

Rotations-Wärmegenerator

Quelle: proRotaTherm Corp.

Rotations-Wärmegenerator
Aus der Wind- und Wasserkraft kann auch Wärme gewonnen werden. Hierbei wird die Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgesetzt. Schon Ende der 70er Jahren wurde dieses System in einer alten Mühle umgesetzt. Aber auch aus Windkraftanlagen kann die umgewandelte Wärme z. B. für die Heizungs- und/oder die Trinkwassererwärmung genutzt werden.

Kinetotherm

Quelle: Rudolf Franke, Mühlen-Gemeinschaft Heiligenrode

> hier ausführlicher

Sonnenbatterie

Wenn die Energiewende gelingen soll, dann werden kostengünstige, leistungsfähige Stromspeicher (Sonnenbatterie, Heimspeicher) benötigt, die den aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenen Strom dezentral speichern können und bei Bedarf wieder abgeben. Eine Möglichkeit, neben den zentralen Speichern (z. B. Pumpspeicherwerk), sind neuentwickelte Sonnenbatterien (Akkus). Mit diesen können der selbst erzeugte Strom aus Photovoltaik- oder Kleinwindkraftanlagen, BHKW's, Mini-Wasserkraft- oder Biogasanlagen gespeichert werden.
Bei einem Blackout können die zur Zeit vorhandenen Stromspeicher nur für einige Stunden genügend Strom zur Verfügung stellen.


Sonnenbatterie
Quelle: PROSOL Invest Deutschland GmbH

Die Anlage kann in jedes Hausnetz mit 3-Phasen und 230 V Wechselspannung integrieren werden.
Sie basiert auf neuester Lithium-Technologie, die auch bei modernen Elektroautos zum Einsatz kommt. Alle Batteriezellen werden einzeln überwacht und gesteuert. Die Speicherkapazität der Sonnenbatterie reicht von 8 bis 17 kWh. Die zusätzliche Anreicherung mit Yttrium verlängert die Lebenszeit der Batteriezellen.
Die Firma Tesla will unter dem Namen "Powerwall" zwei Akku-Modelle mit Kapazitäten von sieben Kilowattstunden pro Tages- oder zehn Kilowattstunden pro Wochenzyklus anbieten. Die 18 Zentimeter dicken Stromspeicher können an der Hauswand installiert werden. Diese Batteriespeicher sind besonders für private Haushalte und mittelständische Unternehmen geeignet.
Mit den Akkus können nicht nur selbst erzeugter Solarstrom gespeichert, sondern es kann bei Tag- und Nachtstromtarifen oder auch bei variableren Preismodellen Strom zum Aufladen gekauft werden, wenn er besonders günstig ist. Solche Tarife sollen im Rahmen des Smart-Grids eingeführt werden.

Wenn ein Stromspeicher geplant ist, dann sollte dieser eine zukunftsfähige Ausstattung haben, damit er bei einer Systemerweiterung flexibel ist. Ein Stromspeicher kann umfangreiche Aufgaben des Energiemanagements erfüllen, was aber davon abhängt, welche Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle das Gerät unterstützt. Wichtig ist auch, dass offene Standards und herstellerübergreifende Lösungen eingebunden werden können. Die Möglichkeit der modularen Erweiterung mit zusätzlichen Speicherblöcken sollte möglich sein.
Der Käufer eines Stromspeichers sollte überlegen, welche Aufgaben zur Zeit und in Zukunft anstehen:

Anschluss einer Mini-PV-Anlage oder Photovoltaikanlage
Anschluss einer Klein- bzw. Mikrowindkraftanlage
Integration einer Wärmepumpe
Wärmeerzeugung durch Solar- und Windstrom per Heizstab
Integration einer Ladestation für ein E-Auto
Steuerung von Heizungs- und Lüftungselementen
Hausautomatisierung - Smart-Home (Sicherheitssystemen, Waschmaschine, Spülmaschine, Eisschrank)
Teilnahme an zukünftigen Regelenergiemärkten

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Stromspeicher kaufen fürs Haus 2022: Leitfaden & Testsieger
Patrick Jüttemann, Klein-Windkraftanlagen.com

Die sonnenBatterie – unsere Stromspeicherlösung für Ihr Zuhause - sonnen GmbH
Tesla hängt den Autoakku an die Hauswand

multiTESS - Multifunktionaler Power-To-Heat&Power Speicher

Der multifunktionale Power-To-Heat&Power Speicher "muliTESS" ist ein notwendiger Faktor zur CO2-freien Energieversorgung und der Versorgungssicherheit. Bei der volatilen Energieerzeugung durch Windkraftanlagen und Photovoltaik kann dieses Speicherkonzept einen entscheidenden Beitrag zur Dekarbonisierung* von Industrie und Energiewirtschaft leisten.
* Dekarbonisierung bedeutet, so schnell wie möglich von der Nutzung fossiler Brennstoffe (Kohle, Erdgas oder Ö)l auf kohlenstofffreie und erneuerbare Energiequellen umzusteigen. Gerade in energieintensiven Sektoren wie der Mobilität oder Energie- und Wärmeerzeugung gilt es, Treibhausgasemissionen wie Kohlenstoffdioxid (CO₂) einzusparen oder zu vermeiden, um den fortschreitenden Klimawandel einzudämmen.

Die Möglichkeiten sind
Temperaturen bis zu 1000 °C
Beladung über Strom oder Abwärme
Bereitstellung als Wärme und/oder Strom
Adaptierbar für eine Vielzahl von Prozessen


CAD-Modell der Versuchsanlage im Projekt TESS 2.0

Quelle: Kraftanlagen München GmbH

Bei dem thermischen Stromspeicher wird der Speichers statt mit Solarenergie mittels eines Power-to-Heat-Konzeptes aus Netzüberschussstrom realisieren. Für eine dezentrale und flexible Strom- und Wärmeversorgung wird vom Solar-Institut Jülich das Speicherkonzept multiTESS (multifunktionaler thermischer Stromspeicher) entwickelt. Im Gegensatz zum herkömmlichen Power-to-Heat-Ansatz wird die Wärme im thermischen Stromspeicher von multiTESS als Hochtemperaturwärme bei bis zu 1000 °C gespeichert und kann somit in einem Wärmekraftprozess teilweise wieder rückverstromt werden. Die Multifunktionalität von multiTESS begründet sich in der flexiblen Wahl der Wärmequelle und -senke. Als Wärmequellen können eine elektrische Heizung oder Abwärme genutzt werden. Beim Ausspeichern kann neben Strom auch Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus bereitgestellt werden.
Im Projekt TESS 2.0 wird erstmals die Nutzungskette Power-to-Power&Heat des multiTESS-Konzepts in Form einer Pilotanlage eingesetzt. Das vom BMWi geförderte Projekt profitiert dabei von den Expertisen der Industriepartner Dürr Systems AG, Kraftanlagen München GmbH und Otto Junker GmbH. Im Fokus stehen dabei die Erzeugung und Prozessführung von 1000 °C heißer Luft, die Hochtemperaturwärmespeicherung, sowie die Einbindung der Rückverstromung und die Wärmeauskopplung. Für die Hochtemperaturwärmeerzeugung hat der Projektpartner Otto Junker GmbH ein innovatives Heizungskonzept entwickelt (Stand der Technik: 750 °C). Die Konzeptionierung sowie der Bau des ebenfalls neuartigen Keramikspeichers wurden durch Dürr System AG durchgeführt. Darüber hinaus steuerte Dürr Systems AG ein KWK-fähiges Hochtemperatur-ORC-Modul bei, das Kondensationswärme aus dem thermodynamischen Prozess auf einem Niveau bis zu 95 °C abgeben kann. Die Detailplanung des Anlagenkonzeptes wurde maßgeblich von der Kraftanlagen München GmbH realisiert. Das Solar-Institut Jülich ist Ideengeber und Initiator des Projektes, fungiert als Projektkoordinator, unterstützt in der Konzeptplanung und führt nach Fertigstellung der Anlage die wissenschaftlichen Untersuchungen durch.

Speicherkonzept multiTESS mit flexiblen Wärmequellen und Wärmenutzungsmöglichkeiten
Solar-Institut Jülich

multiTESS – der multifunktionale thermische Stromspeicher
Rabea Dluhosch, Solar-Institut Jülich der FH Aachen

Rolle & Funktion von multiTESS im Energiesystem
Ulf Herrmann, Geschäftsführender Direktor Solar-Institut Jülich FH Aachen

Energiespeicher
Energiespeicher können den Erfolg der Energiewende, die aufgrund des Klimawandels notwendig ist, entscheiden. Pumpspeicherwerke oder Blei-Säure-Batterien haben sich seit Jahrzehnten bewährt. An der Entwicklung, dem Bau und der Integration neuer Energiespeichersysteme in die Energieversorgung wir gearbeitet. Die Energiespeicher sind für die Verbreitung erneuerbarer Energien zur Stromversorgung entscheidend. Es gibt zurzeit verschiedene Energiespeicher, die sich im Aufbau, in der Betriebsart und der Energieform, die sie speichern, unterscheiden.

Verschiedene Speicherarten bzw. Speichertechnologien:

  • Mechanische Energiespeicher
    Mechanische und thermomechanische Energiespeicher werden für die Langzeitspeicherung von elektrischer Energie durch die Umwandlung in eine andere Energieform genutzt.
    Pumpspeicherkraftwerke
    Hydraulischer Energiespeicher
    Druckluftspeicher
    • Schwungradspeicher
    • Flüssigluft-Energiespeicher
    • Thermopotenzialspeicher
  • Thermische Energiespeicher (Wärmespeicher)
    Thermische Energiespeicher gibt es in drei verschiedene Speicherkonzepten:
    1. Sensible Speicher (Wärmespeicherung durch Temperaturveränderung des Speichermediums)
    2. Latente Speicher (Wärmespeicherung hauptsächlich durch die Nutzung von Phasenwechsel von fest zu flüssig)
    3. Thermochemische Wärmespeicher (Wärmespeicherung in Form einer reversiblen thermo-chemischen Reaktion)
    Wärmespeicher werden zur Wärme- und Kälteversorgung sowie zur Kopplung mit unterschiedlichen Wärmenetzsystemen. Diese Lang- und Kurzzeitwärmespeicher werden zentral, dezentral und/oder gebäudeintegriert eingesetzt.
    • Erdwärmesondenspeicher
    Naturstromspeicher (Eisspeicher)
    • Aquiferspeicher
    • PCM-Speicher (Phase Change Material)
    • Kies-Wasser-Speicher
    • Sorptionsspeicher
    • Gebäudeintegrierte Speicher (kaltes Nahwärmenetz)
    • Heißwasser-Speicher (z. B. multiTESS)
    • Wasserspeicher für Power-to-Heat-Anlagen
    • SaltX-Anlage
  • Chemische Energiespeicher
    Diese Speicher basieren auf dem Prinzip der Umwandlung von Strom (möglichst erneuerbare Stromüberschüsse), mittels Elektrolyse in Wasserstoff. Zurzeit sind die Methanisierung (Erdgas), Methanolisierung und die Fischer-Tropsch-Synthese (synthetischer Benzin/Diesel/Kerosin) noch am interessantesten.
    • Wasserelektrolyse
    • Power-to-Gas
    • Metallhydridspeicher
    • Flüssige organische Wasserstoffträger
  • Elektrochemische Energiespeicher (Dezentrale und zentrale Batteriespeicher)
    Diese Speicher basieren auf dem Prinzip der Umwandlung von Strom (möglichst erneuerbare Stromüberschüsse), mittels Elektrolyse in Wasserstoff. Zurzeit sind die Methanisierung (Erdgas), Methanolisierung und die Fischer-Tropsch-Synthese (synthetischer Benzin/Diesel/Kerosin) noch am interessantesten.
    • Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Batterien
    • Nickel-Kadmium und Nickel-Metallhydrid Batterien
    • Natrium-Schwefel-Batterien
    • Blei-Säure-Batterien
    • Luftsauerstoff-Batterie – Metall-Luft-Batterien
    • ZEBRA-Batterien – Natrium-Nickelchlorid-Batterien
    Redox-Flow-Batterie – Vanadium, Polysulfid-Bromid, Zink-Brom und andere
  • Elektrische Energiespeicher
    Die Energiespeicherung in einem Kondensator beruht auf der Aufrechterhaltung eines elektrischen Feldes, in welchem Energie gespeichert ist. Im Zusammenhang der Energiespeicherung sind vor allem Superkondensatoren von Bedeutung.
    Bei Spulen dagegen wird die Energie in elektromagnetischen Feldern gespeichert. Um diese Felder nahezu verlustfrei aufrechtzuerhalten, ist ein sehr geringer Innenwiderstand notwendig. Dies wird z. B. mit Supraleitern realisiert, indem diese auf extrem niedrige Temperatur abgekühlt werden.
    • Kondensatoren
    • Supraleitende magnetische Energiespeicher

Technologien des Energiespeicherns– ein Überblick
- ingenieur.de, VDI Verlag GmbH

Energiespeicher-Technologien im Überblick
- energie-experten.org, Greenhouse Media GmbH

Energiespeicherung als Element einer sicheren Energieversorgung
- Wiley-VCH GmbH

Der Stromspeicher. Selbst erzeugten Solarstrom jederzeit nutzen.
- Hager Vertriebsgesellschaft mbH & Co. KG

Dunkelflaute
Die Dunkelflaute (wenig oder keine Sonne, wenig oder kein Wind) und die "kalte" Dunkelflaute (wenig oder keine Sonne, wenig oder kein Wind, hohe Stromnachfrage [Winter]) sind eine Hürde der Energiewende, denn ein Totalausfall von Wind und Sonne gefährden die Versorgungssicherheit mit Strom und Wärme.
Im Rahmen der Energiewende, die aufgrund des Klimawandels notwendig ist, werden die Erneuerbare Energien (Windkraft, Photovoltaik) den Hauptanteil der Energieversorgung übernehmen und die konventionellen Energieträger (Erdöl, Erdgas, Kohle, Holz, Atomkraft) ersetzen. Wie sieht es aber aus, wenn über Tage hinweg kein Wind weht und es eine längere Zeit keine Sonne scheint? Die bestehenden Biogasanlage und die eventuell vorhandene Wasserkraftwerke werden den notwendigen Bedarf energetischer Nutzung (Strom, Wärme, Verkehr, Produktherstellung und Grundstoffindustrie) nicht zur Verfügung stellen können. Hier ist der Einsatz von Energiespeichern notwendig.
In systemrelevante Bereichen (z. B. Krankenhäuser, Arztpraxeb, Altenheime, Wassererke, Tankstellen) sind auch Netzersatzanlagen (Notstromaggregate) installiert. Diese sind nicht für eine dauerhafte und klimaneutrale Stromerzeugung geeignet, können aber reaktionsschnell kurzfristig auftretende Spitzen abfangen. Die Netzersatzanlagen werden in Virtuellen Kraftwerken (Ein Zusammenschluss von dezentralen Einheiten im Stromnetz, die über ein gemeinsames Leitsystem koordiniert werden) zum Ausgleich von Netzfrequenzschwankungen genutzt. Im Notfall kann auch Wärme und Kälte gemietet werden.


Ausgleich in der "kalten Dunkelflaute"

Kalte Dunkelflaute - Robustheit des Stromsystems bei Extremwetter
- F. Huneke, C. Perez Linkenheil, M. Niggemeie - Greenpeace Energy eG

Dunkelflaute: Wie ernst ist der Ausfall von Wind & Solar?
- Florian Blümm, Tech for Future

Blackout

Blackout - Wahrscheinlich oder Panikmache? Eine Antwort auf diese Frage ist nicht einfach. Auch die Experten sind sich hier nicht einig. Auf jeden Fall darf die Diskussion in den Medien nicht zu einer Panik führen. Wichtig sind leichtverständliche Informationen über das Thema "Blackout". Schon der Begriff kann in der Bevölkerung zur Panik führen. Leider sind zunehmend "schlechte Nachrichten" in den Medien die "besten Nachrichten" >((
In vielen Fällen ist es aber kein totaler Stromausfall, sondern ein "Brownout* ".
* Ein Brownout bezeichnet eine zu geringe Spannung im Stromnetz, sozusagen die Vorstufe eines Stromausfalls. Brownouts entstehen bei einem Ungleichgewicht im Stromnetz.

>>> hier ausführlicher - Stromnetzstörungen <<<

Windkraftpumpen

Schon im 12. Jahrhundert wurden in Mitteleuropa Windmühlen eingesetzt. Bis Mitte des 18. Jahrhunderts waren dann 200.000 Windmühlen in Betrieb. Diese wurden nicht nur als Getreidemühlen, sondern auch als Pumpen zum Trockenlegen von Sumpfgebieten und Trockenhalten von den Niederungen (Polder, Koog, Groden) in Holland und an der Nordseeküste eingesetzt.

Sie wurden Anfang des 19. Jahrhunderts nach dem zunehmenden Einsatz der Dampfmaschinen stillgelegt. Im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts wurde die Windenergie zur Stromerzeugung, z. B. auch durch Kleinwindkraftanlagen, "wiederentdeckt". So werden inzwischen viele Landwirte zu Energiewirten.

Wasser-Windmühle

Quelle: Dutch DNA

Windkraftpumpe

Quelle: Molzan Windkraftpumpen

Die Windkraftpumpen werden seit Jahrzehnten zur stromlosen Föderung von Wasser und Sauerstoff in der Fisch- und Landwirtschaft (z. B. aus Brunnen auf Viehweiden) eingesetzt.

Die Windkraftpumpe besteht aus einem feuerverzinkten freistehenden Mast, der das wartungsfreie Exentergetriebe, den ausgewuchteten Rotor und die Windfahne, die zur Steuerung und Abschaltung dient, sowie die Pumpenanlage. Das hohe Drehmoment des Rotors ermöglicht eine Wasser- sowie Sauerstoffförderung schon bei Windstärke 1 bis 2 Beaufort je nach Saughöhe, wobei schon bei Windstärke 4 bis 5 die Nennleistung erreicht ist. Die Windfahne dient auch zur Drehzahlbegrenzung des Rotors bei Starkwind und verhindert gleichzeitig eine Beschädigung der Windkraftanlage. Das Rotorkreuz und Windfahnengestänge sind feuerverzinkt, die Rotorflügel und Windfahnenbleche sind aus rostfreien Edelstahl.

Die Windkraftpumpen eignen sich für Be- und Entwässerung, für Weidetränken, zum Umpumpen, zur Bewässerung und zur Belüftung von Fischteichen. Quelle: Molzan Windkraftpumpen

 
Windkraftpumpen - Harry Stam

Geschichte der Windenergie
Die Nutzung des Windes als Antriebsenergie hat eine lange Tradition. Seit etwa 4.000 Jahren nutzt man den Wind als Antriebsquelle, indem man Segel auf die Schiffe setzte. Der Hintergrund war, dass es wenig Wege und Straßen gab und für den Transport von Lasten hauptsächlich das Wasser benutzt wurde. Bis ins 19. Jahrhundert wurden hauptsächlich Segelschiffe verwendet.
Auf dem Land wurde die Kraft des Windes z. B. zum Mahlen von Getreide oder als Säge- und Ölmühle oder und zum Pumpen von Wasser genutzt. Die ersten Windmühlen wurden vor etwa 4.000 Jahren in Persien, Afghanistan  und China eingesetzt. Die Segel wurden zunächst an Rädern mit vertikaler Achse befestigt. Erst später ging man zu den horizontalachsigen Windrädern über.
Die arabischen Windmühlen kamen mit der Ausbreitung des Islams und über die Kreuzritter nach Europa. Dabei spielten die Klöster bei deren Verbreitung eine entscheidende Rolle. Bei den frühen Windmühlen blieb die Ausrichtung der Rotorfläche starr, stets senkrecht zur Hauptwindrichtung. Wenn der Wind von einer anderen Richtung wehte, so funktionierte die Mühle nicht. Der Rotor der im 12. Jahrhundert üblichen Mühle bestand aus vier Blättern, die vom Wind frontal angeblasen wurden. Durch die leichte Schrägstellung der Blätter erreichte man eine senkrecht zur Windrichtung wirkende Auftriebskraft, die den Rotor in eine Drehbewegung versetzte.

Windmühle aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

- Die Windkraft zur Stromerzeugung beginnt im 19. Jahrhundert mit dem amerikanischen Gründer der Elektrizitätswirtschaft Charles F. Brush (1849–1929). Im Winter 1887/88 entwickelte er nicht nur einen sehr effektiven Gleichstromgenerator und eine kommerzielle Lichtbogenlampe, sondern baute in den Jahren 1887 bis 1888 auch die erste vollautomatische Windkraftanlage zur Stromerzeugung. Die Ausmaße dieser Maschine waren, mit einem Rotordurchmesser von 17 Metern und insgesamt 144 Rotorblättern, gigantisch.
- H. F. A. Haselwander stellt den Drehstromgenerator her.
- Eine verbesserte Leistung brachte 1901 die Entdeckung des Dänen Poul la Cour (1846–1908). Dieser fand heraus, dass Anlagen mit weniger Rotorblättern, aber höherer Geschwindigkeit wesentlich effizienter für die Stromerzeugung eingesetzt werden können.
- Ob vier- oder vielflügelig, die neuen Windräder verbreiten sich auch in Deutschland. 1925, in der Weimarer Republik, nutzen sie an die 7.000 Bauernhöfe zum Wasserpumpen, zum Antrieb landwirtschaftlicher Maschinen und zur Erzeugung von Elektrizität.
- Während des Zweiten Weltkrieges baute Johannes Juul, ein ehemaliger Schüler von Poul la Cour, die weltweit erste Windkraftanlage zur Erzeugung von Wechselstrom. Diese Konstruktion war richtungsweisend für alle modernen Anlagen und war lange Zeit die größte Anlage der Welt. Sie zeichnete sich durch hohe Zuverlässigkeit aus, denn sie lief elf Jahre komplett ohne Wartung.
- 1979 nimmt die Nasa in Nord-Carolina die größte Windturbine der Welt in Betrieb – zwei Megawatt, 61 Meter Durchmesser.
- Im Februar 1983 hat der Technikkonzern MAN den Growian fertig montiert. Zwischen Kohlfeldern, Schafherden und schnatternden Gänsen steht der Koloss im Dithmarscher Kaiser-Wilhelm-Koog. Der Turm ist 100 Meter hoch, jeder der beiden Flügel 50,2 Meter lang, das Maschinenhaus 420 Tonnen schwer. Mit drei Megawatt ist die Anlage 50-mal größer als das größte Serienmodell der führenden Windnation Dänemark, der Durchmesser übertrifft den Nasa-Riesen um 40 Meter. Der Gigant entpuppt sich als wahres Windei, nach ständigen Reparaturen und lediglich 331 Stunden Normalbetrieb wird er im Sommer 1988 abgerissen.1985 geht vor der Kattegatküste bei Ebeltoft auf einer 800 Meter langen Mole der erste Offshore-Windpark der Welt in Betrieb. 16 Windräder liefern Strom für 4.000 Einwohner.
- Das "Stromeinspeisegesetz" geht am 7. Dezember 1990 tatsächlich durch; zehn Jahre später, unter der rot-grünen Regierung von Gerhard Schröder, wird es zum Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erweitert. Es verpflichtet Energieversorger und Netzbetreiber, den Windstrom abzunehmen und anständig zu bezahlen: 16,61 Pfennig (umgerechnet etwa 9 Cent) für jede Kilowattstunde – eine Revolution.
- Die Firma Enercon bringt 1992 die getriebelose Windmaschine auf den Markt. Die neuen Windräder laufen besser und zuverlässiger.

Die technische Entwicklung führt zu immer größeren Windkraftanlagen. So hatten z. B. die Onshore-Windenergieanlagen
1980 einen Rotordurchmesser von max. 15 Meter, eine max. Nennleistung von 30 kW, eine max. Nabenhöhe von 30 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 35 MWh/a,
1990 einen Rotordurchmesser von max. 70 Meter, eine max. Nennleistung von 250 kW, eine max. Nabenhöhe von 50 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 400 MWh/a,
2000 einen Rotordurchmesser von max. 15 Meter, eine max. Nennleistung von 1.500 kW, eine max. Nabenhöhe von 100 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 3.500 MWh/a,
2010 einen Rotordurchmesser von max. 130 Meter, eine max. Nennleistung von 7.000 kW, eine max. Nabenhöhe von 150 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 15.000 MWh/a.
Moderne Schwachwindanlagen haben mittlerweile Rotordurchmesser bis über 140 Meter und Nabenhöhen bis über 160 Meter.

Im Offshore-Bereich sind neue Baureihen mit Rotordurchmessern von 160 bis 170 Metern und bis etwa 9.000 kW Nennleistung erhältlich. Die zurzeit (2019) größte Offshore-Windenergieanlage der Welt hat einen Rotordurchmesser von 220 Metern, eine max. einer Nennleistung von 12.000 kW, eine Gesamthöhe von 260 Meter und einen max. Jahresenergieertrag von 67.000 MWh/a.

Windenergie - Geschichtlicher Rückblick - Achmed A. W. Khammas

Geschichte der Windenergie - Joachim Herz Stiftung
Windpark Waldhausen
Grundlagen Windkraft - Verein e-genius
Die Kraft aus der Luft - Manfred Kriener

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