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Verschiedene Arten zur Windenergienutzung

em>Windkraftanlagen sind eine  grossartige Möglichkeit, um aus Luftströmungen saubere, erneuerbare Energie zu erzeugen. Dabei werden die grossen Rotoren durch den Wind in Bewegung gesetzt. Diese Rotationsenergie wird dann von einem Generator  in elektrische Energie umgewandelt. Für eine effiziente Stromgewinnung ist die Ausrichtung und der Standort der Windräder wichtig. Denn je mehr Wind herrscht, desto mehr Strom kann erzeugt werden. 

Die gängigen Windturbinen haben in der Regel zwei oder drei dünne lange Flügel und ähneln Flugzeugflügeln. Doch dank Innovationen in der Windtechnologie, gibt es auch einige weniger bekannte Modelle, die sich von den herkömmlichen unterscheiden und in die es sich zu investieren lohnt.

Einige der grössten Modelle haben laut Clean Energy Ideas eine Spitzenleistung von 12 MW. Einige der grössten Windkraftanlagen können rund 16.000 Haushalte mit Strom versorgen. Wie viel Strom können andere Modelle erzeugen?

Die grössten Windturbinen der Welt

Energieversorgungsunternehmen nutzen Windkraftanlagen, um Strom aus erneuerbarer Energie zu erzeugen. Bei Windkraftanlagen wird zwischen Onshore und Offshore unterschieden. Onshore bezeichnet Windturbinen, die sich auf dem Land befinden, während Offshore-Windkraftanlagen vor der Küste im Meer stehen. Diese produzieren mehr Strom, da auf dem Meer die Windgeschwindigkeit sehr hoch und konstant ist. Neben dem Standort hängt die Stromerzeugung der Turbine auch von dem Gewicht der Rotoren, der Höhe des Windrads und der Länge der Flügel ab. 

MingYang Smart Energy

Laut Energy Efficiency & Renewable Energy (EERE) sind die Windkraftanlagen seit den 2000er Jahren immer grösser geworden, da grössere Turbinen mehr Strom erzeugen können. Die derzeit höchste Windenergieanlage ist das chinesische Modell MingYang Smart Energy. Damit hat die Offshore-Windkraftanlage GEs riesige Haliade-X (siehe unten) abgelöst. Die MySE 16.0-242 ist ein 16-Megawatt-Gigant mit einer Höhe von 242 Metern und einer Lebensdauer von 25 Jahren, der 20.000 Haushalte mit Strom versorgen kann.

Haliade-X 

Die Haliade-X ist eine der grössten Windturbinen der Welt mit einem jährlichen Ertrag von 67 GWh. Damit kann sie etwa 16.000 Haushalten mit Strom versorgen. Nach Angaben von GE könnte ein Haliade-X- Windpark mit 750 MW bis zu 1 Millionen Haushalte mit Strom versorgen.

Mit einer unabhängigen Zertifizierung von 12 – 13,6 MW ist die Haliade-X die einzige Offshore-Windturbine mit einer Leistung von mehr als 12 MW, die seit mehr als zwei Jahren in Betrieb ist, insbesondere an ihrem Prototyp-Standort in Rotterdam. Daher konnte GE viele praktische Erfahrungen mit dem Einsatz der Turbine unter verschiedenen Bedingungen und bei verschiedenen Leistungsstufen sammeln. 

Im Jahr 2021 kündigte GE eine Forschungspartnerschaft zur Entwicklung des weltweit grössten 3D-Druckers für Offshore-Windanwendungen an, um die Herstellung wichtiger Teile für die Offshore-Windturbine Haliade-X zu vereinfachen. Dadurch kann auch die CO2-Bilanz der Windkraftanlage verbessert werden, da keine sperrigen Komponenten mehr von den jeweiligen Herstellungsorten transportiert werden müssen. 

Vestas-Turbine

Das Unternehmen Vestas Wind Systems plant mit einer Offshore-Windturbine mit einer überstrichenen Fläche von über 43.000 m², einer Leistung von 15 Megawatt und einer Höhe von über 260 Metern den Rekord der MingYang Smart Energy einzustelllen. Der Prototyp des V236-15.0 MW soll 2022 installiert werden, die Produktion ist für 2024 geplant.

5 Verschiedene Arten von Windturbinen

Neben diesen sehr hohen Turbinen gibt es auch andere Typen, die die Energie etwas anders nutzen. 

1. Windkraft ohne Flügel

In unserem Artikel über die Top 10 der innovativen und nachhaltigen Energietechnologien haben wir über Windturbinen ohne Rotorblätter geschrieben und das neue Design der spanischen Firma Vortex Bladeless vorgestellt. Die 3 m hohen Turbinen sind fest im Boden verankert − nur der obere Teil kann vom Wind in leichte Pendelbewegungen um eine vertikale Achse gesetzt werden. Aus der Schwingungsenergie wird dann der Strom erzeugt. Aufgrund ihrer geringen Höhe können diese Anlagen auch in städtischen Gebieten oder Wohngebieten eingesetzt werden, wo normalerweise kein Platz für einen konventionellen Windpark ist.

2. Turbinen mit vertikaler Achse 

Vertikalwindturbinen müssen nicht direkt im Wind stehen, um Strom zu produzieren und sind weniger anfällig für Windböen und stärkere Winde. Zudem sind sie einfacher zu warten, da sich Generator und Getriebe auf Bodenhöhe befinden und die Turbinen aufgrund ihrer geringeren Breite enger gestapelt werden können.

Vertikalwindturbinen mit blauem Himmel und Wolken im Hintergrund.

Die Rotoren bestehen aus Glas- und Kohlefaser und können sich mit bis zu 200 Umdrehungen pro Minute drehen. Es gibt auch verschiedene Turbinen mit vertikaler Achse, wie z. B. Wirbelstromturbinen. Laut Elektor magazine, hat Eddyeine Einschaltgeschwindigkeit von nur 3,5 Metern pro Sekunde und eine Nennleistung von 600 Watt. Die Anlage soll 20 Jahre halten und hat eine maximale sichere Windgeschwindigkeit von mehr als 55 m/s (120 mph).

3. Flugwindkraftanlagen

Die Firma Makani hat eine Methode entwickelt, um die Windenergie mit Hilfe von Flugdrachen nutzbar zu machen. In einer Höhe von mehr als 300 Metern kann die Makani Airborne Wind Turbine (AWT) stärkere und zuverlässigere Winde erreichen, wodurch sie mehr Strom produzieren kann.

Die Windenergie könnte die Welt 100 Mal mit Strom versorgen, aber nur 5 % der weltweiten Stromerzeugung stammen aus der Windenergie.

– Makani, Flugdrachen zur erneuerbaren Stromerzeugung

4. Offshore-Windturbinen für die Algenzucht

Da sich die Offshore-Windindustrie auf eine ganze Reihe von maritimen Unternehmen stützt, ist eine Zusammenarbeit mit anderen maritimen Industrien, wie zum Beispiel der Aquakultur oder der maritimen Landwirtschaft nur von Vorteil. Das sehen auch die Anteilseigner des Windparks Norther in Belgien so, denn sie beabsichtigen Meeresalgen in Offshore-Windparks anzubauen. Sie wollen  den Anbau und die Ernte von Meeresalgen automatisieren und gleichzeitig eine Technologie entwickeln, die sich auch auf andere Windparks übertragen lässt.

Algen in Griechenland, Athen.

Das Projekt “Wier and Wind” wurde von einem belgisch-niederländischen Team entwickelt, das ein automatisiertes System zur Herstellung von Meeresalgen in grossem Massstab schaffen wollte. Laut Power Technology, soll über einen Zeitraum von drei Jahren in grossem Umfang Algen angebaut werden. Mit einer Fläche von bis zu 20.000 m² wäre dieses Projekt das erste, das nicht in unmittelbarer Küstennähe ist. 

5. Rotorblätter aus Stoff

Heutzutage werden neue Windkraftanlagen oft aus verschiedenen Materialien gebaut. Einige sind mit einem speziellen technischen Stoff überzogen, der die Rotorblätter leichter macht und den Wirkungsgrad steigert. 

Die Partnerschaft zwischen Enel Green Power und dem schottischen Start-up ACT Blade, das sich auf die Herstellung  von hochmodernen Windturbinen mit einem einzigartigen technischen Gewebe  spezialisiert hat, veranschaulicht diese Strategie. Die konventionelle Verbundstrukturen der Rotorblätte werden mit einem segeltuchähnlichen Stoff bedeckt.

Auch kostengünstige Thermoplaste rücken als Material für die Rotorblätter immer mehr in den Fokus, da sie recycelbar sind. Der erste Prototyp eines zu 100 Prozent recycelbaren Rotorblatts wurde in Spanien gefertigt. Es besteht aus einem thermoplastischen Harz und soll das weltweit grösste Blatt aus thermoplastischem Kunststoff sein.

Neben unterschiedlichen Materialien tragen auch innovative Fertigungsverfahren dazu bei, dass die neuen Windturbinen effizienter und nachhaltiger sind. Der Schwerpunkt liegt jetzt auf 3D-Druck, Fertigung und Luftfahrt als unterstützende Technologien. 

Distrelec bietet nachhaltige und hochtechnologische Produkte von Marktführern an, die in vielen Industrien zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel im Energiesektor bei der Windkraft Solarkraft unddem Stromversorgungsnetz, aber auch in der Luft-und Schifffahrt.

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