Wie funktioniert eine Windkraftanlage?
Die Rotorblätter wandeln über Auftrieb den Wind in eine Drehbewegung; die Nabe treibt – gegebenenfalls über ein Getriebe – den Generator, der Strom erzeugt. Die Leistung steigt mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit; die Pitch-Regelung dreht die Blätter aus dem Wind, bevor es gefährlich wird.
- P ∝ v³Leistung steigt mit v hoch 3
- 59,3 %Betz-Grenze: maximal nutzbarer Anteil
- PitchBlattverstellung regelt und schützt
Vom Wind zum Netzstrom
Eine Windkraftanlage ist eine große Strömungsmaschine. Entscheidend ist die Windgeschwindigkeit: Weil die Leistung mit ihrer dritten Potenz steigt, liefert doppelter Wind rund die achtfache Leistung.
- Rotor: Der Wind erzeugt an den profilierten Blättern Auftrieb und dreht die Nabe.
- Gondel und Generator: Über Welle und gegebenenfalls Getriebe treibt der Rotor den Generator an.
- Turm und Kabel: Der Strom läuft durch den Turm nach unten.
- Netzanschluss: Ein Transformator bringt den Strom auf Netzspannung.
Grenzen und Einordnung
Mehr als 59,3 Prozent der im Wind enthaltenen Energie lässt sich physikalisch nicht entnehmen (Betz-Grenze), weil die Luft hinter dem Rotor weiterströmen muss. Reale Anlagen bleiben darunter.
Windkraft ist – wie die Photovoltaik – wetterabhängig. Erst zusammen mit Speichern wie dem Batteriespeicher und gut steuerbaren Erzeugern entsteht eine verlässliche Versorgung. Im Gebäude-Contracting spielt Großwind kaum eine Rolle; die Figur zeigt das Prinzip für den Überblick.
Häufige Fragen
Warum ist die Windgeschwindigkeit so entscheidend?
Weil die Leistung mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit wächst. Ein Standort mit etwas mehr Wind liefert deutlich mehr Ertrag. Deshalb stehen Anlagen auf hohen Türmen und an windreichen Standorten.
Was ist die Betz-Grenze?
Die theoretische Obergrenze, wie viel Bewegungsenergie ein Rotor dem Wind entziehen kann: 59,3 Prozent. Würde er mehr entnehmen, käme die Luft zum Stillstand und könnte nicht nachströmen. Reale Anlagen erreichen Werte darunter.
Wofür ist die Pitch-Regelung da?
Sie verstellt den Anstellwinkel der Blätter. Bei starkem Wind dreht sie die Blätter aus dem Wind, begrenzt so die Leistung und schützt die Anlage; bei schwachem Wind holt sie das Maximum heraus.