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Windkraft - Strom aus der Luft

Häufig gestellte Fragen zur Windkraft
Kleinwindkraft als stadtverträgliche erneuerbare Energiquelle für Wien, A. Raberger im Auftrag der WUA, 2011 (220-KB-PDF)

WindkraftanlageSo wie die Energie von bewegtem Wasser in Wasserkraftwerken zur Energieerzeugung genutzt wird, erzeugt bewegte Luft in Windkraftwerken Energie. Die in der Bewegung der Luft enthaltene Gesamtenergie berechnet sich als 1/2 mal das Produkt aus der bewegten Masse und dem Quadrat der Geschwindigkeit derselben. Allerdings kann in einem Windkraftwerk nicht die gesamte Bewegungsenergie in Strom umgewandelt werden. Es kommt nur zu einem geringen Abbremsen der Luftmasse und nur dieser Teil kann zur Stromerzeugung genutzt werden. Die technische Herausforderung bei Windkraftanlagen ist vor allem im ungleichmäßigen Anfall von Wind zu sehen. Es stellt beträchtliche Anforderungen an die Steuer- und Regeltechnik des Generators und die Netzeinspeisung - unter ständig schwankenden Windverhältnissen - ein Stromnetz mit genau definierter Spannung und Frequenz zu beliefern. Diese Probleme sind zwar technisch gut gelöst, können aber zu teils erheblichen Einbußen im Wirkungsgrad führen. Es ist daher überlegenswert nicht ins Stromnetz einspeisbare Spitzen kurzfristig am Ort der Erzeugung zu speichern und auch die Erzeugung von Wasserstoffgas als alternativen Energieträger in Betracht zu ziehen.

Die Quelle der Windkraft

Durch unterschiedliche Temperaturverteilungen in den Luftschichten der Atmosphäre sowie durch regionale Temperaturunterschiede (Meer-Land, Tag-Nacht, etc.) kommt es zu Druckunterschieden und dadurch zu Bewegungen der Luft. Diese Bewegungen sind dahin gerichtet die Unterschiede auszugleichen. Wir nehmen diese Unterschiede als Wind wahr. Der Wind kommt nie endgültig zum Erliegen, da die Bahn der Erde um die Sonne und die Eigendrehung der Erde dafür sorgt, dass die Sonnenstrahlung beständig ändernde Temperaturverhältnisse erzeugt. Diese ziehen eine sich ständig erneuernde Ausgleichsbewegung der Luft nach sich. Die zyklische Bewegung der Erde (und in weiterer Folge die Coriolis-Kraft) und der relativ gleichmäßige Energiefluss von der Sonne sind verantwortlich dafür, dass sich auf der Erde stabile Windsysteme und Windsituationen ausgebildet haben (Passat, Rossbreiten, Roaring Fourties, etc.). Der Wind ist also eine Bewegung von Luft. Luft ist nicht masselos, sondern hat unter Normalbedingungen eine Masse von 1,293 kg/m3.

© Foto: Windkraftwerk Freudenau