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Das Windrad gilt als zentrale Säule der Energiewende. Denn es kann die Kraft des Windes in elektrische Energie umwandeln und so den steigenden Strombedarf klimafreundlich decken und die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verringern. Doch wie funktioniert ein Windrad überhaupt und welche Technik steckt hinter den riesigen Rotorblättern?
Die Bundesregierung setzt auf einen deutlichen Ausbau der Windkraft an Land und auf See, um ihre Klimaziele zu erreichen. Bis 2030 sollen mindestens 80 Prozent des Stroms in Deutschland aus erneuerbaren Quellen stammen.
Neben der Solarenergie soll dafür auch die Windkraft in den kommenden Jahren deutlich ausgebaut werden. Bis zum Jahr 2030 soll die erzeugte Windenergie an Land auf 115 Gigawatt und auf See auf 30 Gigawatt steigen. Zum Vergleich: Ende 2025 lag die insgesamt installierte Leistung der Windenergie bei rund 77 Gigawatt.
Der Zahlen für den geplanten Ausbau zeigen, welch wichtige Rolle die Windenergie im deutschen Stromsystem einnimmt und künftig auch noch stärker einnehmen soll. Doch hinter den ambitionierten Zahlen steht auch eine grundlegende technische Frage: Wie gelingt es eigentlich, aus einer natürlichen Luftströmung elektrische Energie zu erzeugen?
Wie funktioniert ein Windrad?
Die Windenergie ist also einer der wichtigsten Pfeiler der Energiewende in Deutschland. Denn Wind ist – je nach Wetterlage – als Energieträger unbegrenzt und kostenfrei in der Natur vorhanden.
Windkraftanlagen können diese natürliche Energie nutzen und die Bewegung der Rotorblätter in elektrische Energie umwandeln. Das System dahinter funktioniert ähnlich wie bei einem Fahrrad-Dynamo, der ebenso die Energie der Bewegung des Rades in elektrisches Licht umwandeln kann.
Bei einem Windrad hingegen werden die aerodynamisch geformten Rotorblätter durch die Einströmung der Luft in Bewegung gesetzt. Durch den Wind erhalten die Rotorblätter – ähnlich wie beim Flugzeug – einen Auftrieb und erzeugen eine Drehbewegung.
Der sich nun bewegende Rotor in der Mitte der Flügel ist in der Gondel des Windrads mit einem Generator verbunden. Dieser nimmt die Rolle des Fahrrad-Dynamos ein und kann die Rotationsenergie nun in elektrische Energie umwandeln.
Dabei hängt die Menge der erzeugten elektrischen Energie davon ab, wie viel Wind auf die Rotorblätter trifft. Denn je stärker der die Luftströme auf das Windrad treffen, desto mehr elektrische Energie kann auch entstehen.
Wie gelangt der Strom aus dem Windrad ins Stromnetz?
Damit ein Windrad Strom erzeugen kann, braucht es natürlich auch ausreichend Wind. In der Regel beginnen moderne Anlagen bei einer Windgeschwindigkeit von etwa drei bis vier Metern pro Sekunde zu drehen.
Ihre maximale Leistung erreichen sie bei rund zwölf bis 15 Metern pro Sekunde. Aus Sicherheitsgründen werden sie hingegen bei Windgeschwindigkeiten von mehr als 25 Metern pro Sekunden abgeschaltet.
Dabei ist es egal, aus welcher Richtung der Wind kommt. Denn moderne Windräder können sich automatisch in den Winddrehen, damit ihre Rotorblätter immer optimal angeströmt werden.
Weht genug Wind, kann das Windrad also elektrische Energie erzeugen. Doch wie gelangt diese bis nach Hause in die Steckdose?
Dafür muss der erzeugte Strom ein komplexes Netz von Leitungen durchlaufen. Denn zunächst wandelt der Generator in der Gondel des Windrads die mechanische Energie der Rotorblätter in elektrischen Energie um.
Diese wiederum wird dann über Transformatoren auf die Spannung des Stromnetzes angepasst und über Hochspannungsleitungen in regionale Umspannwerke transportiert. Von dort aus kann der Strom über Mittel- und Niederspannungsleitungen schließlich in Haushalte geleitet und direkt aus der Steckdose genutzt werden.
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