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Ein Windrad so gross wie der Eiffelturm?

Von DB, 20. November 2014 19 Kommentare »
Bereits 1887 erzeugte das erste Windkraftwerk Strom. So richtig in Schwung kam Windenergie jedoch erst etwa ein Jahrhundert später.
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Von Manfred Rösch, «Finanz und Wirtschaft»

Der schottische Elektroingenieur James Blyth stellte 1887 im Garten seines Ferienhäuschens eine kleine Windkraftanlage auf, mit vertikaler Achse und segeltuchbespannten Rotoren. Der erzeugte Strom lud Akkumulatoren auf, die gespeicherte Energie erleuchtete Blyths Cottage – eine Weltpremiere. So richtig in Schwung kam Windenergie jedoch erst etwa ein Jahrhundert später. Mittlerweile erreichen Windkraftanlagen Kapazitäten, die ungleich mehr Kraft erzeugen als bloss, um eine Funzel flackern zu lassen. Die Windbranche entwirft derzeit Typen, die bis zu 10 oder 20 Megawatt Leistung erreichen sollen: Je höher die Nabe und je länger die Rotorblätter, desto grösser die Energieernte (mit zunehmender Höhe steigt die Windgeschwindigkeit).

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In Konzeptstudien entstehen Titanen von 180 Metern Nabenhöhe, einer Gesamthöhe ähnlich derjenigen des Eiffelturms und mit einem Rotordurchmesser von rund 250 Metern – über das Dreifache der Flügelspannweite des Grossraumflugzeugs Airbus A380 (die 80 Meter beträgt).

Es ist jedoch noch viel technische Innovation und industrielle Entwicklung nötig, bis solche Windmühlen «onshore» oder «offshore» errichtet werden können. So müsste an der Nabe einer 20-Megawatt-Windkraftanlage eine Rotormasse von etwa 880 Tonnen installiert werden – bis dato unmöglich.

Diese Grafik erschien in der Printausgabe der «Finanz und Wirtschaft». Alle Grafiken der Rubrik «Was zählt» finden Sie hier.

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19 Kommentare zu “Ein Windrad so gross wie der Eiffelturm?”

  1. Roman Kretz sagt:

    Auch kleinere Windanlagen sind interessant vor allem für den privaten Bereich . Man sollte zuerst das machbare Ausschöpfen
    und erst nachher mit diesen gigantischen Anlagen in die Welt posaunen. Denn der Strom wird überall gebraucht in jedem Haushalt
    darum sehe ich es Sinnvoll wenn die ganze Bevölkerung mitmacht vor allem beim sparen kann jeder sein Anteil leisten dann mit der Sonnenkollektoren und dort wo es geeignet ist mit kleinen bis grossen Windanlagen. Denn es gibt genügend Wind nur am
    falschen Ort und falschen Zeit . Dort sollten wir zuerst das Problem anpacken es gibt Möglichkeiten . Ich finde es auch falsch wenn die Politik sich zu fest damit befasst die verstehen sowieso nichts sonder vertreten nur Ihre Lobby. Habe es bei der Arena
    am Freitag gesehen und gehört.
    Ich befasse mich ein wenig mit der Windenergie und dort sehe ich ein grosses Potenzial vor allem mit dem Speichern der Energie nicht Strom sondern Energie kann man auf ganz einfache Art und Weise Speichern nur die Stromlobby sieht darin
    eine Konkurrenz für sich darum lehnen sie alles ab und verweisen auf nicht wirtschaftlich. Denn ein Windrad läuft nur wenn
    der Wind weht und diese Energie muss man speichern und abrufen wenn Strom gebraucht wird. Ich habe mir selber eine kleine Anlage gebaut und es funktioniert wie bei Fust. Dies sollte man weiter verfolgen und ausbauen. Ich selber bin zu alt dafür nur
    würde ich gerne Ratschläge geben. Es wird zwar in Amerika angewendet aber die wollen immer das grösste und beste und
    nachher in der ganzen Welt anpreisen . Es war ja immer so was von Amerika kommt ist das beste und wird gekauft obwohl
    die Idee aus der Schweiz kommt nur die Schweizer können es nicht vermarkten.

  2. Louis Odermatt sagt:

    In der CH gibt es im Jahresmittel ca. 6m/s Wind. Bei Windturbinen der 3MW-Klasse (bei den grösseren ist die Leistungskennlinie bei mittlerem CH-Wind zu schlecht) resultieren ca. 500 KW. Rechnet man das mal die Jahresstunden, ca. 8’760h, dann ergeben sich ca. 4 GWh Strom/Jahr ( 1GW = 1 Milliarde Watt) von einer WK-Anlage. Die älteren AKW Mühleberg und Beznau produzieren zusammen ca. 10TWh/Jahr (1TW = 1’000 Milliarden Watt). Also bräuchten wir schon ca. 2’500 solcher Windkraftanlagen um nur die ältesten AKW zu ersetzen. Das wird nicht einfach. wer will das schon in seiner Region. Die genannte Strommenge von 10 TWh liesse sich viel einfacher und stabiler durch 3 kleine 400MW- Gaskombikraftwerke ersetzen. Drei Genehmigungen statt 2’500.

  3. Ike Conix sagt:

    Mich erstaunt, wie hartnäckig Windenergie mit Windrädern gleichgesetzt wird. Das Repeller-Konzept hat sicher seine Berechtigung aber auch seine Grenzen. Ist es sinnvoll tonnenweise Material in Türme zu investieren, welche wiederum tonnenschwere Generatoren tragen müssen? Die Belastungen der Träger nimmt mit der Höhe und des Durchmessers der Repeller massiv zu.Die Statikexperten in der Leserschaft wissen sicher genau mit welcher Potenz.
    Wie viel günstiger ist doch das Konzept der Drachen, bei welchen die Generatoren am Boden sind und die welche letztlich deutlich weniger auffällig sind als die bekannten Windräder. Sowohl akustisch wie optisch, Das Problem Schattenwurf kann als hinfällig betrachtet werden. Es gibt Lösungen bei denen die Drachen auf ca.800 m arbeiten, wo die Energiedichte des Windes ein Vielfaches ist im Vergleich zu den bodennahen Repeller Modellen.

  4. Armin Bühler sagt:

    Die grössten kommerziell erhältlichen Onshore Windturbinen sind – zumindest was den Rotordurchmesser betrifft – die Nordex N131, die Siemens SWT 3.3-130 bzw. bald wird wohl auch die Gamesa G132-5.0 erhältlich sein.
    Sollten zukünftig noch grössere Onshore Windturbinen angeboten werden, dann werden die Rotorblätter wohl wie bei der E126 zweigeteilt werden müssen.

  5. Rolf Raess sagt:

    Aber Herr Rösch – gehen Sie einmal nach Holland zu den noch heute erhaltenen Windmühlen, wo die Windenergie direkt zum mahlen von Getreide etc. seit Jahrhunderten gebraucht wurde, wie bei uns die Wasserräder an vielen Flüssen… gell!

  6. Armin Bühler sagt:

    Der Hauptgrund warum längere Rotorblätter interessant sind, ist die Tatsache dass die Energieernte im Quadrat zur Länge der Rotorblätter steigt (weil die Rotorfläche is proportional zum Durchmesser^2).

    50 m lange Rotorblätter wiegen jedoch heute etwa 12 Tonnen. Es kann nicht sein, dass 100 m lange Rotorblätter mehr als 10 mal so viel wiegen. Mit 880 Tonnen ist wohl die Masse der Nabe gemeint.

    Auf Auge und Ohr haben solche grossen Windturbinen übrigens keinen Einfluss, weil Windturbinen in dieser Grösse nur im Offshore-Bereich installiert werden. Die neue Vestas V 164-8.0 mit einem Rotordurchmesser von 164 m wird beispielsweise nur im Offshore-Bereich eingesetzt. (Komponenten einer Windturbine dieser Grössenordnung könnten nicht mehr über das vorhandene Strassennetz transportiert werden).

    • Ramon Paxus sagt:

      Masse geht eben in der dritten Potenz. Doppelt so lange Rotorblätter sind erstmal 8-Mal so schwer, durch die Hebelwirkung entstehende Spannungen erfordern dann aber zusätzlich eine massivere Bauweise in Nabennähe, da liegt 10-Mal mehr Masse schon drin. Mal drei für die drei Blätter, plus die Nabe, ebenfalls aufdimensioniert….trotzdem erscheinen 880 Tonnen etwas hoch.

    • hoffmann sagt:

      Ein Rotorblatt einer V164 wiegt 35 to, das Maschinenhaus 390 to. Es handelt sich bisher nur um Test-WKA. Die ersten kommerziellen werden Mitte 2015 gebaut.
      Ansonsten ist die E126 mit 7,6 MW die bisher leistungsstärkste. Übrigens nur an Land oder wenige Meter vor der Küste, denn Enercon engagiert sich grundsätzlich nicht in der unrentablen Offshore Windkraft die 3mal so teuer je kwh ist wie an Land.

      • Christoph Rebholz sagt:

        Und weil sie nicht rentabel ist, werden trotzdem überall offshore-Anlagen gebaut, hunderte von MW? Da fragt man sich schon, was all’ die Ersteller nicht wissen, was Sie wissen wollen und immer wieder in Ihren Kommentaren kundtun.3 x höhere Offshore-Stromgestehungskosten als onshore? Da sagen auch die Fraunhofer-Institute was deutlich anderes (1.5x) und weisen auf die deutlich geringeren Flexibilitätskosten der Offshore-Stromerzeugung hin. Haben Sie allenfalls wirtschaftliche Interessen an onshore-Energieerzeugung, Herr Hoffmann?

        • hoffmann sagt:

          Herr Rebholz, dann geben Sie doch die Zahlen an.
          Offshore WK erhält 19 Ct/kwh
          Landwind Küste 6 Ct
          Landwind Süden 9 Ct
          Das sind die geltenden Vergütungen die Sie anscheinend nicht kennen.
          Den Dreisatz aus der Grundschule werden Sie wohl noch kennen um das Verhältnis selbst berechnen zu können?

          • Christoph Rebholz sagt:

            Ja, ich kenne den Dreisatz. Sicher haben Sie auch Texte verstehen gelernt in der Grundschule, Herr Hoffman? Was sie hier auftischen sind die (übrigens mir bekannten) Vergütungssätze die in Windturbinenbetreiber in Deutschland erhält pro produzierte kWh gemäss dem EEG. Ertragsvergütungen (sprich: Subventionen) sind nun wirklich etwas ganz anderes als die Eigenkosten einer Stromerzeugungstechnologie. Die werden mit der Methode der Levelized Cost of Energy (LCOE) berechnet. Nur diese erlauben einen sinnvollen Vergeleich verschiedener Technnologien.
            Gestern haben Sie an anderer Stelle auf Publikationen der Fraunhofer-Institute hingewiesen als Quelle für Facts der EE – machen Sie es doch auch selber in dieser Fall, siehe: ISE: Stromgestehungskosten Erneuerbare Energien).

        • hoffmann sagt:

          Übrigens laufen auch moderne WKA an Land 3500 VLH!
          Windstille kann es genauso auch auf dem Meer geben denn 30km weiter nördlich ist der Wind gleich!

          • Christoph Rebholz sagt:

            Hoffmann
            3500 Volllaststunden für onshore-Anlagen sind absolute Einzelfälle. Realistischer in D sind Werte von 1300 – 2700 Volllaststunden Onshore und 2800 – 4000 Vollaststunden für Offshore. Quelle für diese Zahlen: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme.

          • Christoph Rebholz sagt:

            Der Wind 30 km weiter nördlich (also über dem Meer) kann sich deutlich vom Wind an Land unterscheiden. 3 Hauptgründe: Eigenheiten des Land-See-Windsystems, Geringere Oberfächenrauhigkeit und damit ein viel steileres Windprofil, weniger Windscherungen.

    • Armin Bühler sagt:

      Herr Paxus, die Rotorblätter sind hohl und nicht gefüllt (und die Masse eines Hohlraums steigt im Quadrat). Aus diesem Grund sind doppelt so lange Rotorblätter eben nicht 8 mal schwerer und schon gar nicht 25 mal schwerer, wie der Autor behauptet.

      Herr Hoffmann, die 35 Tonnen bei 82 m Rotorlänge (Vestas V164) sind im Gegensatz zu den knapp 300 Tonnen bei 100 m Rotorlänge (Behauptung des Autors) noch glaubwürdig. Eine Offshore Windturbine ist auch höheren maximalen Windgeschwindigkeiten ausgesetzt als eine Onshore Turbine.
      Unabhängig davon ob man Offshore Windenergie befürwortet oder nicht: Die Tatsache, dass im Offshore-Bereich grössere Windturbinen eher günstigeren Strom produzieren als kleinere Windturbinen, scheint zumindest unbestritten, sonst hätten Siemens, Vestas etc. keine grösseren Windturbinen entwickelt.

      • Christoph Rebholz sagt:

        @Bühler/Paxus
        Je länger ein Blatt, desto grösser die Blatttiefe. Die optimale Blatttiefe hat schon Betz errechnet. Einflussfaktoren sind die Blattzahl, Schnelllaufzahl, Auftriebsbeiwert und Radius. In der Praxis also weder Quadrat noch 3. Potenz, sondern wohl was dazwischen.
        Die 880 t sind wohl nicht das Blattgewicht, sondern höchstwahrscheinlich primär das Gewicht der Zelle (Generator, Lager, ev. Getriebe, Zubehör,..). Das ist ja bekanntlich das schwerste Einzelstück. Die Blätter werden dann erst anschliessend einzeln mit der Nabe verbunden.

      • Ramon Paxus sagt:

        Nur bei gleicher Wandstärke im Quadrat, was in diesem Fall wohl nicht korrekt sein wird. Herr Rebholz (unten) hat wohl recht und es wird in Wirklichkeit ein Exponent irgendwo zwischen 2 und 3 sein.

      • hoffmann sagt:

        Unbestritten sind die versch Vergütungen die Ihnen Herr Bühler sicher bekannt sind. Und da ist offshore nun mal bis zu 3mal so teuer wie an Land obwohl an Land kleinere Anlagen aufgestellt werden.
        Die E126 mit 7,6 MW war die erste grosse WKA, das an Land und nicht offshore.
        Die Wartungskosten sollte man auch nicht vergessen:
        An Land 1 Ct/kwh, auf dem Meer 3-4Ct/kwh.