Elegant-Energy Energieerzeugung
Die Energieproduktion unserer Anlagen ist abhängig von der lokalen Windsituation und der örtlichen Geländestruktur.
Kinetische Energie in bewegter Luft
Wind ist die gerichtete, stärkere Luftbewegung in der Erdatmosphäre. Hauptursache für die Bewegung von Luftmassen sind Temperaturunterschiede und verschiedene Dichte- und Druckverhältnisse. Grund für diese Temperatur- und Druckunterschiede ist letztlich die Sonneneinstrahlung, die je nach geographischer Lage, Jahreszeit, Tageszeit und spezifischer Geländebeschaffenheit sehr unterschiedlich absorbiert wird und dadurch die Luft stärker oder schwächer aufwärmt. Wärmere Luft besitzt eine geringere Dichte als kältere und steigt folglich empor. Kältere und schwerere Luft sinkt herab und strömt in die entstandenen Zonen niedrigeren Luftdrucks – die Luftmassen beginnen zu zirkulieren. Die Windrichtung wird durch die Lage von Hoch- und Tiefdruckgebieten bestimmt.
Die so entstandenen bewegten Luftmassen enthalten kinetische Energie. Die Energiemenge hängt von der Masse der Luft und ihrer Geschwindigkeit ab. Schon seit dem Altertum wird diese Energie mit Windmühlen genutzt, um sie als mechanische Energie direkt vor Ort zum Antrieb von Maschinen einzusetzen. Aus der kinetischen Energie lässt sich mit modernen Windkraftanlagen elektrischer Strom erzeugen. Je höher die Geschwindigkeit und Masse des Windes, desto größer ist die daraus produzierbare Strommenge. Die Windgeschwindigkeit ist von entscheidender Bedeutung für die Strommenge, da die erzielbare Leistung mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit zu nimmt. Windgeschwindigkeiten werden üblicherweise in insgesamt 12 Windstärken eingeteilt. Die Auswirkungen der jeweiligen Windstärken in der Natur werden in der Tabelle (rechts) beschrieben.
Die Windgeschwindigkeit ist ein Schlüsselfaktor für die Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen – in der Regel führt eine Verdopplung der Windgeschwindigkeit in modernen Windkraftanlagen zur achtfachen elektrischen Leistung.
Windstärken-Tabelle
Standortevaluierung
Bei Windkraftanlagen unter einer Höhe von 30 Metern ist der Standort für die Wirtschaftlichkeit der Anlagen von entscheidender Bedeutung. Die Evaluierung eines richtigen Standortes ist recht anspruchsvoll, da nicht nur das Windpotenzial je Region sehr unterschiedlich ist; zusätzlich wirken sich die jeweiligen Geländestrukturen vor Ort deutlich auf das Strömungsverhalten des Windes aus. Vor der Investition in eine Anlage sollte daher im Vorfeld geprüft werden, ob der Standort für eine Windkraftanlage geeignet ist. Neben den eigenen Beobachtungen am Standort können eine Vielzahl von Hilfsmitteln herangezogen werden, um im Vorfeld einzuschätzen, ob der geplante Standort für einen ertragreichen Anlagenbetrieb geeignet ist.
Für eine erste Bewertung bieten öffentliche oder private Wetterstationen aussagekräftiges Datenmaterial. Frei abrufbare Windkarten finden sich z. B. auf den Webseiten des Deutschen Wetterdienstes. Im Internet finden sich viele Anbieter mit stets aktuellen Informationen und Windvorhersagen, aber auch historischen Daten zu Wind und Wetter. Diese Daten ermöglichen eine recht realistische Einschätzungen über die Eignung des geplanten Standortes für Ihre Windkraftanlage.
Küstennahe Regionen weisen höhere Jahresmittelwerte der Windgeschwindigkeiten auf als im Landesinneren. Allerdings können auch Höhenlagen in den Mittelgebirgen durchaus gute Standorte für niedrige Windkraftanlagen sein.
Windvorhersage: Windfinder
Geländebeschaffenheit
Das Strömungsverhalten des Windes, in den für niedrige Windkraftanlagen relevanten Höhen, wird maßgeblich von der Beschaffenheit des jeweiligen Geländes beeinflusst. Hier wirken sich Höhenzüge, Wälder und Gebäude gravierend auf das Strömungsverhalten des Windes aus. Das Gelände wird zur genaueren Bewertung in unterschiedliche Klassen der Oberflächenrauigkeit eingeteilt.
Bei der Standortauswahl sollte sichergestellt werden, dass sich Windhindernisse in ausreichender Entfernung zur Windanlage befinden. Insbesondere aus der Hauptwindrichtung, die für die höchste Energieausbeute sorgt, sollte die Anlage frei angeströmt werden.
Jedes Hindernis bremst und verändert die Windrichtung; es entsteht eine Verwirbelungszone die erheblich weniger kinetische Energie aufweist. Diese Zonen mit niedriger kinetischer Energie führen zu deutlich verringerter Energieausbeute bei Windkraftanlagenanlagen die eine relativ geringe Bauhöhe aufweisen.
Hindernisse verursachen Turbulenzen
