In unserer Blogreihe beschäftigen wir uns mit aktuellen Themen rund um Energie. In Anlehnung an unseren Artikel zum Thema Netzausbau und dessen Relevanz für die Energiewende, beschäftigen wir uns in diesem Beitrag mit der Funktionsweise von Windrädern.
Wind steht kostenlos zur Verfügung. Als regenerative Energiequelle hat Entwicklung und Ausbau in den letzten Jahren, weltweit betrachtet, wieder an Fahrt gewonnen. Neue Windanlagen entstehen rund um den Globus und ebnen den Weg in eine emissionsfreie Energiezukunft.
Umfragen stellen dabei eine erhöhte Akzeptanz innerhalb der Bevölkerung zur Schau. Im Rahmen der beschlossenen Energiewende, verstehen immer mehr Menschen, dass der Umstieg auf erneuerbare Energien, und damit auch Windkraft, eine Notwendigkeit darstellt.
Doch wie wird der Wind in elektrische Energie umgewandelt?

Funktionsweise

Windenergie, in Form kinetischer Energie bewegter Luft, drückt auf die Rotorblätter der Anlage. Durch diesen Wind werden die Rotorblätter in Drehung versetzt. Die sich bewegenden Rotorblätter wandeln diese Energie zunächst in mechanische Rotationsenergie, um dann vom Generator in elektrischen Strom gewandelt zu werden. Abbildung 1 zeigt dabei den schematischen Aufbau einer solchen Anlage.

Abbildung 1 - Aufbau einer Windkraftanlage (Quelle: www.windwaerts.de)

Der Stromertrag wird nicht nur von der Effizienz und Größe der Windanlage bestimmt, sondern auch durch die Geschwindigkeit mit der der Wind auf die Rotorblätter trifft.
Der Aufbau einer solchen Anlage besteht dabei aus drei wesentlichen Teilen. Turm, Rotorblätter und Gondel. Im Turm sind die entsprechenden Netzleitungen für das Verteilernetz zu finden. Die Rotorblätter nehmen die Windenergie auf, die dann später gewandelt wird. Verstellmöglichkeiten an den Blättern schaffen die Möglichkeit die Windkraftanlage individuell auf den Wind auszurichten. Die Gondel beheimatet den Generator zur Wandlung in elektrische Energie. Außerdem befindet sich in der Gondel eine Windrichtungsnachführung, um die Anlage in Ihrer Ausrichtung zum Wind zu adjustieren.
Die Amortisationszeit von Windenergieanlagen liegt zwischen drei bis sieben Monaten. Nach dieser Zeit wurde so viel Energie produziert, dass die für Herstellung, dauerhaften Betrieb und anschließende Entsorgung benötigte Energie durch die Windanlage produziert wurde. Damit stehen sie im Vergleich zu anderen Energieproduktionsmethoden und deren Amortisation sehr gut da. Konventionelle Kraftwerke, wie Kohlekraftwerke, amortisieren sich nie, da Brennstoffe immer weiter zugeführt werden müssen.
Ausbau von Windenergie kann entweder On- oder Offshore erfolgen. Damit ist die Bebauung auf festem Grund an Land oder auf Wasserfläche gemeint. Beide Arten unterliegen bestimmten Regularien zur Ausschreibung und Genehmigung. In Deutschland und Österreich werden sowohl Windanlagenbetreiber, als auch Netzbetreiber vor eine Vielzahl an Herausforderung gestellt. Diese Herausforderungen haben den Ausbau von Windkraftanlagen in Deutschland zuletzt verlangsamt.

Windradtypen

Auch bei der Technologie für Windräder gibt zwei verschiedene Modelle.
Getriebelose Anlagen haben den Generator direkt am Rotor der Windanlage sitzen. Rotor und Generator drehen mit derselben Geschwindigkeit. Der Generator muss groß angelegt sein, um den Dimensionen des Rotors zu entsprechen. Vergleichbar ist dieses Konzept mit einem Fahrraddynamo.
Anlagen mit Getriebe unterscheiden sich zu getriebelosen Anlagen insofern, dass zwischen Rotor und Generator ein Getriebe sitzt. Hieraus ermöglichen sich unterschiedliche Baugrößen des Generators. Diese kann bei Anlagen mit Getrieben kleiner ausfallen und in einer anderen Drehgeschwindigkeit getaktet sein.
Grundsätzlich gibt es abseits von den hier beschrieben Windkraftanlagen weitere Typen, die sich grundsätzlich in Ihrer Ausrichtung der Achsen unterscheiden. Da diese Anlagen in Ihrer Anzahl eher geringe Ausprägungen erfahren, werden sie nur der Vollständigkeit halber erwähnt:
• Vertikale Windkraftanlagen
• Hybride Windkraftanlagen
• Flügellose Windkraftanlagen

Entwicklung von Leistung und Dimensionen über die Jahre

Die Entwicklung von entsprechenden Anlagen schreitet immer weiter voran. Anhand Abbildung 2 lässt sich erkennen, dass Leistung und Dimensionen in den vergangenen Jahren weiter gesteigert werden konnten

Abbildung 2 - Leistungssteigerung Windkraftanlagen (Quelle: Bundesverband Windenergie, BWE)

Größere Anlagen liefern einen effizienteren Ertrag. Das liegt nicht nur an Skalierungseffekten in der Technologie, sondern auch an der Tatsache, dass Wind in bodennahen Schichten turbulenter (und weniger stark) ist. Häuser, Wälder und andere Objekte verhindern dabei einen konstanten Windstrom. In höherliegenden Schichten weht der Wind konstanter und stärker. Höhe des Windrads und Größe der Rotoren erhöhen dabei den Stromertrag aus der Windkraftanlage.
Die Anlagen können Menschen durch Licht- und Lärmemissionen beeinträchtigen. Technologische Entwicklungen, mit dem Ziel der Reduktion von Lärm- und Geräuschkulisse verbunden mit effizienten Regulatorik zur Errichtung und Bebauung helfen dabei, die negativen Folgen für Mensch und Natur zu minimieren.

Vor- und Nachteile von Windenergieanlagen

Innerhalb der Bevölkerung gibt es nicht nur Befürworter von Windkraftanlagen. Gerade Betroffene in direkter Umgebung klagen oftmals über Beeinträchtigungen und die mit der Errichtung einhergehenden Nachteile. Transparenz über Vor- und Nachteile ist bei diesem sensiblen Thema unabdingbar. Daher haben wir im folgenden Abschnitt versucht ein neutrales Bild zu schaffen. Dazu sei erwähnt, dass es eine gewisse Ambivalenz von Vor- und Nachteilen vorhanden ist. Die Schaffung von Arbeitsplätzen kann durchaus als Vorteil angesehen werden. Produktion, Wartung und Errichtung einer Anlage werden definitiv Arbeitsplätze in den entsprechenden Sektoren schaffen. Ein Kohlekraftwerk schafft in eben jenen Kategorien aber auch Arbeitsplätze und kann daher zu wirtschaftlichem Wachstum beitragen. Eine Windkraftanlage kann das Landschaftsbild zerstören und stellt ein Risiko für Vögel dar. Die Errichtung eines Kohlekraftwerks stellt ebenfalls einen erheblichen Eingriff in das Landschaftsbild dar und kann die Brutstätten von Vögeln ebenfalls gefährden. Daher sollen nur Vor- und Nachteile zum Tragen kommen, die es mit der jeweils anderen Energieerzeugungsmethode nicht gibt.

Vorteile:

• Wind steht kostenlos zur Verfügung
• Erzeugung von Windenergie setzt keine Schadstoffe aus (Produktion der Anlage sehr wohl)
• Schnelle Amortisationszeit
• Flächenbedarf gering
• Möglichkeit der lokalen Produktion von Energie

Nachteile:

• Wind ist nicht immer vorhanden und kann daher die Versorgungssicherheit beeinflussen
• Schattenwurf
• Beeinträchtigung von Vogelflug
• Wind als Energieträger nicht speicherbar (nur durch Umwandlung in elektrische Energie)

• Quelle:
• https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/windenergie#entwicklung
  https://www.igwindkraft.at/?xmlval_ID_KEY[0]=1258
• https://www.wind-energie.de/themen/anlagentechnik/funktionsweise/
• https://www.wind-energie.de/themen/zahlen-und-fakten/

Wien, April 2021 – Die österreichische Gesellschaft für Verbraucherstudien GmbH hat, kurz ÖGVS, im Jahr 2021 58 nationale Stromanbieter getestet. Sie verfolgt dabei die Ziele, Verbraucher bei Ihren Entscheidungen für Energieanbieter, auf Basis objektiver Analysen, zu unterstützen und auf der anderen Seite den Anbietern Möglichkeiten der Verbesserungen in puncto Service- und Beratungsqualität zu bieten. Dabei agiert die ÖGVS anbieterunabhängig, um ein hohes Maß an Neutralität zu gewährleisten. Die Stromanbieter wurden dabei in 4 verschiedenen Kategorien beurteilt.
Auch die ENSTROGA GmbH aus Wien war im Feld der Stromanbieter wieder mit dabei. Bereits in 2020 erreicht der Wiener Stromanbieter eine Top 10 Platzierung, die in 2021 wieder bestätigt wurde. ENSTROGA erreicht dabei eine TOP 3 Platzierung bei Konditionen und schließt auch in der Kategorie Internet mit der Note 1,5, auf Top-Niveau ab. Auf Basis neutraler Tests, die durch das Expertenteam der ÖGVS entwickelt und durchgeführt werden, evaluiert das Unternehmen Stromanbieter in den Kategorien: Konditionen, Service, Angebot und Internet. Alle vier Kategorien werden anhand vorab festgelegter Bewertungsfälle und Kriterien bewertet.

TOP 3 Platzierung bei Konditionen für Strom

ENSTROGA fährt im Kriterium Konditionen, wie auch bereits im Jahr 2020, wieder einen Platz auf dem Siegertreppchen ein. Um ein möglichst umfassendes Bild innerhalb der Studie zu erzeugen werden die Energieanbieter in unterschiedlichen Verbrauchsstaffeln und Netzgebieten auf die Attraktivität Ihrer Konditionen evaluiert. Diese Beurteilung bietet dem Konsumenten eine transparente Darstellung günstiger Tarifoptionen im Wettbewerbsumfeld. In genau jenem Wettbewerbsumfeld weiß die ENSTROGA GmbH zu überzeugen und liefert ihren Kunden und potentiellen Neukunden, ein top Ergebnis.

Kategorie Internet überzeugt mit 93%

Auch in der Kategorie Internet konnte ENSTROGA wieder überzeugen. Bereits im Jahr 2020 wurde hier ein „sehr gut“ erreicht. Als Online-Anbieter gestaltet ENSTROGA die Interaktion mit dem Kunden digital und innovativ. Schlanke Prozesse helfen dem Kunden in Kommunikation und Transparenz bei allen Anliegen im Bereich der Stromversorgung. Digitale Zukunft ist bei ENSTROGA kein Traum von Morgen, sondern gelebte Wirklichkeit.

Der Lohn der Arbeit

Die ENSTROGA sieht sich durch die ÖGVS Studie 2021 darin bestätigt den eingeschlagenen Weg konsequent weiterzugehen. Digitalisierung und günstige Tarifkonditionen sind dabei kein Widerspruch, sondern gehen Hand in Hand. Der Wiener Stromanbieter fühlt sich gut aufgestellt für die Zukunft. Von „satt sein“ keine Spur, wie auch Country Manager, Bastian Twilling, erklärt: „Wir sind stolz auf das Ergebnis der Studie und nehmen dies zum Anlass weiter in Innovationen zu investieren. Nur wer weiter geht und dabei den Kunden im Zentrum seiner Überlegungen sieht, wird auch langfristig erfolgreich arbeiten. Wir begrüßen dabei ein Wettbewerbsumfeld, in dem wir weiterwachsen wollen“.

Erneuerbare Energie, Grünstrom und CO2 Reduktion sind in aller Munde. Wie werden wir in Zukunft unser Smartphone, Laptop oder unser Auto mit nachhaltig produzierter Energie versorgen? Die entsprechenden Technologien zur Produktion von regenerativem Strom (und Gas) stehen bereits zur Verfügung und werden stetig weiterentwickelt. Da stellt sich also die Frage warum sind wir noch nicht weiter.

Erneuerbare Energien stehen uns kostenlos zur Verfügung. Diese Energie aber nutzbar zu machen und ebenso dafür zu sorgen, dass die richtige Menge Energie am richtigen Ort, zur richtigen Zeit vorhanden ist, stellt die Gesellschaft vor weitere Herausforderungen. Ein Begriff der damit ganz stark verbunden ist, ist der Ausbau des Stromnetzes. Tausende Kilometer Stromtrassen sollen in Zukunft Zentren der Energieerzeugung mit den Verbrauchern verbinden und so einen effizienten Stromfluss ermöglichen. Experten auf allen Ebenen sind sich sicher. Energiewende geht nur mit Netzausbau. Diese Herausforderung besteht nicht nur auf Landesebene, sondern erfordert globale Lösungen. Sogenannte, Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen oder auch Stromautobahnen, übernehmen dabei den Transport über längere Strecken.

Abbildung 1 - Planung Netzausbau Österreich (Quelle APG 2021 https://www.apg.at/de/Energiezukunft/Netzausbau#gallery-1)

Aktuell besteht eine Differenz zwischen Zubau von Netzen und erneuerbaren Energien. Es entstehen mehr und mehr Windkraft- und Photovoltaikanlagen. Demgegenüber verläuft der Netzausbau nicht im Gleichschritt. Und genau an diesem Punkt kommt die Energiewende zu einem Halt. Europäische Stromnetzbetreiber weisen seit vielen Jahren darauf hin, dass die nötige Infrastruktur ausgebaut werden muss, da einerseits erneuerbare Energien andere Anforderungen an das Stromnetz stellen, andererseits sich das Verbraucherverhalten ändert.

Netzausbau zur effizienten Verteilung von Produktionsmengen.

Schauen wir uns die Produktionsseite der Erneuerbaren an. Wind und Sonne stehen zwar kostenlos zur Verfügung, allerdings sind die Produzenten darauf angewiesen, dass die Sonne scheint oder der Wind weht. Bei herkömmlichen Kraftwerken ist die Energieproduktion besser planbar, da Kohle, Gas oder auch Atomenergie konstant vorhanden sind. Betrachtet man nun das Beispiel von einem sonnigen Tag mit Wind, besteht seitens der Produzenten ein großes Angebot an Energie. Die Verbraucher nehmen nur einen bestimmten Teil der produzierten Menge ab. Der Überschuss muss dann im Stromnetz „verteilt“ werden. Hier ergibt sich vor allem auf europäischer Ebene die Notwendigkeit einer effizienten Verteilung von Angebot und Nachfrage um das Stromnetz zu jeder Sekunde im Gleichgewicht zu halten. Vielfach wurden die aktuell vorhandenen Stromnetze aber nicht für diese variablen Leistungsspitzen ausgelegt. Daher wird die Forderung an die politischen Entscheidungsträger immer lauter, hier mit entsprechenden Maßnahmen und Investitionsplänen für Planungssicherheit, anderseits aber auch für Netzstabilität zu sorgen. Hierbei geht es um Konzepte im Rahmen von Smart Grids. Dabei sind Verbraucher, Erzeuger und Speicher durch moderne Kommunikationstechnologie miteinander verbunden und können damit auf bestimmte Erzeugungs- oder Netzsituationen schneller reagieren.

Abbildung 2 - Vorhaben Netzausbau Deutschland (Quelle: Bundesnetzagentur 2018)

Die großen Übertragungsnetzbetreiber im europäischen Raum fordern schon lange ein Zeichen der Politik. Bauvorhaben müssen beschleunigt und entbürokratisiert werden. Genehmigungsverfahren effizienter durchgeführt und transparent gemacht werden. Bevölkerung, Politik und Industrie müssen hier zu Übereinkünften und Kompromisse kommen, um das übergeordnete Ziel einer CO2 freien Energieproduktion immer im Auge zu behalten.

• Quellen:
• https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/netze-und-netzausbau.html
• https://www.apg.at/de/Energiezukunft/Netzausbau
• https://oesterreichsenergie.at/the-world-of-electricity/power-grid.html
• https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/energieversorgung/netzausbau#europaischer-netzausbau