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2013 | OriginalPaper | Buchkapitel

7. Stromerzeugung aus Windenergie

verfasst von: Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt, Prof. Dr.-Ing. Michael Schlüter, Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Schulz, Prof. Dr.-Ing. Martin Skiba, Dipl.-Ing. Burcu Özdirik

Erschienen in: Erneuerbare Energien

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Windkraftanlagen (WKA) machen die in den strömenden Luftmassen enthaltene Bewegungsenergie technisch nutzbar. Die dieser Wandlung der kinetischen in mechanische Energie zugrunde liegenden physikalischen Zusammenhänge werden im Folgenden dargestellt. Nicht behandelt wird die Windenergienutzung, wie sie z. B. bei Segelbooten oder Drachen realisiert wird.
Die aus dem Wind durch eine Windkraftanlage entnommene Energie bezieht sich i. Allg. auf eine bestimmte Zeitspanne bzw. einen definierten Zeitraum, in der sich die Wind- und Betriebsverhältnisse i. Allg. ständig verändern. Deshalb wird meist der „Augenblickswert der Energie“, also die Leistung, betrachtet und daraus der Betrag der Nutzenergie (Arbeit) durch eine zeitliche Aufsummierung (Integration) ermittelt.
Moderne Windenergiekonverter entziehen dem Wind die Energie mit Rotoren, welche aus einem oder mehreren Rotorblättern bestehen. Die entzogene Windleistung wird dadurch in eine Drehbewegung des Rotors und damit in eine mechanische Leistung an der Rotorwelle umgewandelt. Diese kann an der Welle als Moment – bei einer bestimmten Drehzahl – abgegriffen und an eine Arbeitsmaschine (z. B. Generator, Pumpe) übertragen werden.
Nachfolgend werden zunächst die Verhältnisse am idealisierten Rotor diskutiert, bevor anschließend näher auf die Gegebenheiten am realen Rotor einer Windkraftanlage eingegangen wird.
Literatur
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Zurück zum Zitat Bundesverband Windenergie e.V. (Hrsg.): BWE-Marktübersicht 2011 – Jahrbuch Service, Technik & Märkte. BWE Service GmbH, Berlin (2011) Bundesverband Windenergie e.V. (Hrsg.): BWE-Marktübersicht 2011 – Jahrbuch Service, Technik & Märkte. BWE Service GmbH, Berlin (2011)
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Zurück zum Zitat BARD Engineering: Magazin für Offshore-Wind-Experten. BARD Aktuell (01), 6–7 (2010) BARD Engineering: Magazin für Offshore-Wind-Experten. BARD Aktuell (01), 6–7 (2010)
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Zurück zum Zitat Landesumweltamt Brandenburg (Hrsg.): Geräuschemissionen und Geräuschimmissionen im Umfeld von Windkraftanlagen. Fachbeiträge des Landesumweltamtes. Landesumweltamt Brandenburg: Potsdam (1997) Landesumweltamt Brandenburg (Hrsg.): Geräuschemissionen und Geräuschimmissionen im Umfeld von Windkraftanlagen. Fachbeiträge des Landesumweltamtes. Landesumweltamt Brandenburg: Potsdam (1997)
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Zurück zum Zitat Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen (NRW) (Hrsg.): Materialien Nr. 63, Windenergieanlagen und Immissionsschutz. Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, Essen (2002) Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen (NRW) (Hrsg.): Materialien Nr. 63, Windenergieanlagen und Immissionsschutz. Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, Essen (2002)
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Zurück zum Zitat Osten, T., Pahlke, T.: Schattenwurf von Windenergieanlagen: Wird die Geräuschabstrahlung der MW-Anlagen in den Schatten gestellt? DEWI Magazin 7(13), 6–12 (1998) Osten, T., Pahlke, T.: Schattenwurf von Windenergieanlagen: Wird die Geräuschabstrahlung der MW-Anlagen in den Schatten gestellt? DEWI Magazin 7(13), 6–12 (1998)
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Zurück zum Zitat Pohl, J., Faul F., Mausfeld, R.: Belästigung durch periodischen Schattenwurf von Windenergieanlagen. Untersuchung im Auftrag des Landes Schleswig-Holstein. Institut für Psychologie, Christian-Albrechts-Universität Kiel (1999) Pohl, J., Faul F., Mausfeld, R.: Belästigung durch periodischen Schattenwurf von Windenergieanlagen. Untersuchung im Auftrag des Landes Schleswig-Holstein. Institut für Psychologie, Christian-Albrechts-Universität Kiel (1999)
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Zurück zum Zitat Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (Hrsg.): Vorbereitung und Begleitung der Erstellung des Erfahrungsberichtes 2007 gemäß § 20 EEG, Forschungsbericht. Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Stuttgart (2007) Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (Hrsg.): Vorbereitung und Begleitung der Erstellung des Erfahrungsberichtes 2007 gemäß § 20 EEG, Forschungsbericht. Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Stuttgart (2007)
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Zurück zum Zitat Imrie, S.J.: The Environmental Implications of Renewable Energy Technology – Full Report. DG Research, The STOA Programme. Selbstverlag, Luxembourg (1992) Imrie, S.J.: The Environmental Implications of Renewable Energy Technology – Full Report. DG Research, The STOA Programme. Selbstverlag, Luxembourg (1992)
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Zurück zum Zitat Galler, C.: Auswirkung der Windenergienutzung auf Landschaftsbilder einer Mittelgebirgsregion: Optimierung der Standortplanung aus landschaftsästhetischer Sicht. Schriftenreihe des Institutes für Landschaftspflege und Naturschutz am Fachbereich für Landschaftsarchitektur und Umweltentwicklung der Universität Hannover. Hannover, Institut für Landschaftspflege und Naturschutz (2000) Galler, C.: Auswirkung der Windenergienutzung auf Landschaftsbilder einer Mittelgebirgsregion: Optimierung der Standortplanung aus landschaftsästhetischer Sicht. Schriftenreihe des Institutes für Landschaftspflege und Naturschutz am Fachbereich für Landschaftsarchitektur und Umweltentwicklung der Universität Hannover. Hannover, Institut für Landschaftspflege und Naturschutz (2000)
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Zurück zum Zitat Loske, K.-H.: Einfluss von Windkraftanlagen auf das Verhalten der Vögel im Binnenland. In: BWE Hrsg. Vogelschutz und Windenergie – Konflikte, Lösungsmöglichkeiten und Visionen. BWE, Osnabrück (1999) Loske, K.-H.: Einfluss von Windkraftanlagen auf das Verhalten der Vögel im Binnenland. In: BWE Hrsg. Vogelschutz und Windenergie – Konflikte, Lösungsmöglichkeiten und Visionen. BWE, Osnabrück (1999)
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Zurück zum Zitat Vögel brüten auch in der Nähe von Windparks. Neue Energie 10(4(, 25 (2001) Vögel brüten auch in der Nähe von Windparks. Neue Energie 10(4(, 25 (2001)
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Zurück zum Zitat Menzel, C.: Mehr Hasen gezählt – Wildtiere lassen sich durch Windturbinen nicht stören. Neue Energie 10(4), 24 (2001) Menzel, C.: Mehr Hasen gezählt – Wildtiere lassen sich durch Windturbinen nicht stören. Neue Energie 10(4), 24 (2001)
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Zurück zum Zitat Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) (Hrsg.): Untersuchung der Auswirkungen von Offshore-Windenergieanlagen auf die Meeresumwelt (StUK 3). BSH, Hamburg und Rostock (2007) Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) (Hrsg.): Untersuchung der Auswirkungen von Offshore-Windenergieanlagen auf die Meeresumwelt (StUK 3). BSH, Hamburg und Rostock (2007)
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Zurück zum Zitat Koschinski, S., Lüdemann, K.: Stand der Entwicklung schallminimierender Maßnahmen beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen. Studie im Auftrag vom Bundesamt für Naturschutz (BfN), Nehmten, (2011) Koschinski, S., Lüdemann, K.: Stand der Entwicklung schallminimierender Maßnahmen beim Bau von Offshore-Windenergieanlagen. Studie im Auftrag vom Bundesamt für Naturschutz (BfN), Nehmten, (2011)
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Zurück zum Zitat Institut für Tourismus- und Bäderforschung in Nordeuropa (Hrsg.): Touristische Effekte von On- und Offshore-Windkraftanlagen in Schleswig-Holstein. Institut für Tourismus- und Bäderforschung in Nordeuropa, Kiel (2000) Institut für Tourismus- und Bäderforschung in Nordeuropa (Hrsg.): Touristische Effekte von On- und Offshore-Windkraftanlagen in Schleswig-Holstein. Institut für Tourismus- und Bäderforschung in Nordeuropa, Kiel (2000)
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Zurück zum Zitat Albers, H., Seifert, H., Greiner, S., Kühne, U.: Recycling von Rotorblättern aus Windenergieanlagen – Fakt oder Fiktion? DEWI Magazin 34(2), 32–41 (2009) Albers, H., Seifert, H., Greiner, S., Kühne, U.: Recycling von Rotorblättern aus Windenergieanlagen – Fakt oder Fiktion? DEWI Magazin 34(2), 32–41 (2009)
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Zurück zum Zitat Bundesverband Windenergie (BWE): Studie zum Potenzial der Windenergienutzung an Land – Kurzfassung. BWE, Berlin (2011) Bundesverband Windenergie (BWE): Studie zum Potenzial der Windenergienutzung an Land – Kurzfassung. BWE, Berlin (2011)
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Zurück zum Zitat Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) (Hrsg.): Offshore Windenergienutzung in der AWZ – Potenziale, Netzintegration, Stromgestehungskosten. BMWI, Berlin (2001) Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) (Hrsg.): Offshore Windenergienutzung in der AWZ – Potenziale, Netzintegration, Stromgestehungskosten. BMWI, Berlin (2001)
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Zurück zum Zitat Bloche, K., Witt, J., Kaltschmitt, M., Janczik, S.: Erneuerbare Energien – Stand 2011 weltweit und in Europa. BWK 64(5), 5–17 (2012) Bloche, K., Witt, J., Kaltschmitt, M., Janczik, S.: Erneuerbare Energien – Stand 2011 weltweit und in Europa. BWK 64(5), 5–17 (2012)
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Zurück zum Zitat Lenz, V., Kaltschmitt, M.: Erneuerbare Energien. BWK 64(4), 61–75 (2012) Lenz, V., Kaltschmitt, M.: Erneuerbare Energien. BWK 64(4), 61–75 (2012)
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Zurück zum Zitat Ender, C.: Windenergienutzung in Deutschland – Stand 31.12.2010. DEWI Magazin 38(2), 36–48 (2011) Ender, C.: Windenergienutzung in Deutschland – Stand 31.12.2010. DEWI Magazin 38(2), 36–48 (2011)
Metadaten
Titel
Stromerzeugung aus Windenergie
verfasst von
Prof. Dr.-Ing. Martin Kaltschmitt
Prof. Dr.-Ing. Michael Schlüter
Prof. Dr.-Ing. habil. Detlef Schulz
Prof. Dr.-Ing. Martin Skiba
Dipl.-Ing. Burcu Özdirik
Copyright-Jahr
2013
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-03249-3_7