Erneuerbare Energie
Funktion einer Windenergieanlage
Seit Hunderten von Jahren nutzen die Menschen dieser Erde den Wind, um mit ihren Windrädern Getreide zu mahlen, ihre Segelschiffe anzutreiben und ab dem 19. Jahrhundert auch Strom zu erzeugen. Mit dem Testfeld alpha ventus wurde 2010 der erste Deutsche Offshorewindpark in Betrieb genommen. Dies war ein großer Fortschritt in der Windenergiebranche, die ohnehin schon mehr als 50.000 neue Arbeitsplätze geschaffen hat und ein Ende ist noch lange nicht in Sicht. So will Schleswig-Holstein seinen kompletten Energieverbrauch bis zum Jahr 2020 durch Windenergie produzieren. Im Vergleich zu 2001 waren es gerade mal 1.8% des Stroms, die durch Windturbinen erzeugt wurden. Im Jahr 2008 waren es schon rund sieben Prozent. Die Zukunft der WEA sieht also gerade in Schleswig-Holstein mehr als gut aus, sodass wir einmal erklären wollen, wie so eine Windenergieanlage überhaupt funktioniert. Der Turm, die Gondel, das Getriebe, die Rotorblätter, die Messinstrumente, der Generator, die Windrichtungsnachführung und das Funda-ment sind die Hauptbestandteile einer Offshore-Windenergieanlage.
Das Fundament ist der Grundbaustein einer OWEA. Es gibt viele verschiedene Arten von Gründungssystemen, die von der Grundstruktur, der Wassertiefe und von der Strömung abhängt.[1]
Auf dieser Gründung wird der Turm mit der Gondel befestigt, wobei der Turm fest auf der Gründung verankert ist und die Gondel sich frei auf dem Turm drehen kann. Dies funktioniert aber nur solange, bis sich das Kabel samt Gondel ein paar Mal um die eigene Achse gedreht hat. Wenn das Stromkabel nun zu stark verdreht ist, bewegen sich die Rotorblätter aus dem Wind. Nun kann sich die Gondel mit extra dafür angefertigten und eingebauten Elektromotoren wieder so drehen, dass das Kabel in einer Linie nach unten verläuft. Die schon genannten Rotorblätter sind durch die so genannte „Nabe“ vorne mit der Gondel verbunden. In der Gondel befindet sich der Generator und meist auch ein Getriebe. Die Rotorblätter treiben den Generator an, der den Strom erzeugt. Um die maximale Energieauslastung für die OWEA zu erreichen, sind die Rotorblätter, genau wie beim Flugzeug die Flügel, aerodynamisch geformt und können den Wind sehr gut „aufnehmen“. Damit der Generator auch bei wechselnder Windgeschwindigkeit möglichst immer mit der gleichen Drehzahl betrieben werden kann, werden die Blätter ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit verstellt (pitchen). Dies bedeutet, dass bis zur Nennwind-geschwindigkeit die Blätter nicht verstellt werden und bei höherer Windgeschwindig-keit die Blätter gepitcht werden. Damit verringert sich der Winddruck auf die Blätter und die Generatordrehzahl wird konstant gehalten. Die Anlage wird über die Blattverstellung auch gebremst. Die Bremse selbst dient nur zur Festsetzung der Anlage im Stillstand.
Eine OWEA muss immer zum Wind ausgerichtet sein. Dafür sorgt die Windrich-tungsnachführung, die ihre Daten aus der Messeinheit bekommt und somit immer weiß, woher der Wind kommt. Das Prinzip der Windrichtungsnachführung kann man sich bei der Sonnenblume und der Sonne ansehen. Die Blume ist immer zur Sonne ausgerichtet.
Die schon genannte Messeinheit befindet sich hinten auf der Gondel und misst mit Hilfe von Instrumenten, wie Windfahne und Anemometer die Windstärke und Windrichtung. Diese Daten werden ausgewertet und zur Windrichtungsnachführung gesendet. Wird die maximale Windgeschwindigkeit (teilweise schon ab 90km/h) oder die maximale Rotordrehzahl überschritten, werden die Rotorblätter komplett aus dem Wind gedreht, sodass die OWEA zum Stillstand kommt. Geschieht dies nicht, kann es zu schweren Schäden an der Anlage kommen. [2]
[1] http://www.offshore-windenergie.net/technik/fundamente 20.12.2014 13:30 http://www.energienpoint.de/erneuerbare-energien/windenergie/wie-funktioniert-eine- windkraftanlage/ 20.12.2014 13:46 8
[2] http://www.energienpoint.de/erneuerbare-energien/windenergie/wie-funktioniert-eine- windkraftanlage/ 20.12.2014 13:46
http://www.offshore-windenergie.net/windparks/windparks-in-betrieb 19.12.2014 16:38 9