Windkraftenergieanlagen: alternative Energiequelle der Zukunft oder Umweltrisiko?

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Bedeutung von Windenergie
2.1. Anfänge und Durchbruch
2.2. Aufbau und Funktion einer Windkraftanlage
2.3. Arten der Windanlagen

3. Windenergie und Umweltschutz
3.1. Allgemeine Umwelteinflüsse
3.1.1. Geräuschbelastung
3.1.2. Tierschutz
3.1.3. Optische Veränderung des Landschaftsbildes
3.1.4. Schattenwurf
3.1.5. Flächenverbrauch
3.2. Weitere Risiken
3.2.1. Risiken und Probleme auf offener See
3.2.2. Korrosion
3.2.3. Entsorgung

4. Fazit

Quellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1. Einleitung

Diese Hausarbeit befasst sich mit der Thema der Windenergie. Kann die Windenergie alternativ als Energiequelle genutzt werden oder stellt sie ein Umweltproblem dar. Hierzu wird ein kurzer Einblick in die Historie der Windenergie gegeben und die Risiken verdeutlicht. Die Bedeutung der Umweltbelastung wird mit besonderem Augenmerk betrachtet. Dabei werden die Risiken erläutert und im Zusammenhang mit der Umweltbelastung gestellt.

Um die Energieversorgung in Zukunft nachhaltig zu gestalten, muss nicht nur die Effizienz gesteigert werden, sondern vielmehr die Steigerung der Anteile von erneuerbaren Energien. Regenerative Energieträger sind Energien die unerschöpflich auf der Erde vorkommen [vgl. SOL-06, GOT-06].

Doch es stellt sich hierbei die Frage, inwieweit Windenergie einzusetzen ist, um die Umwelt nicht zu schaden. Windenergieanlagen haben in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Am 31.Dezember 2002 waren bereits 13.579 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 12.001,22 MW installiert.

Hierbei ist zu verdeutlichen, dass nicht nur allein die Neuinstallation von Windenergieanlagen zu verzeichnen ist, sondern auch die Leistungsvergrößerung der einzelnen Anlage von 1.279kW auf 1.395kW. Das ist eine Leistungssteigerung von ca. 9 %. Dadurch lag der gesamte Jahresumsatz der Windbranche auf dem deutschen Markt bei 3,5 Mio. Euro Umsatz. Die Windenergie hat somit einen prozentualen Anteil des Energieverbrauchs in Deutschland von 4,7% [vgl. GOT-06].

Für das Jahr 2005 wurden durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit bekannt gegeben, dass Strom in einer Höhe von 26,5 Mrd. kWh mit einer Leistung von 18.428 MW erzielt wurde. Dabei waren im Jahr 2005 17.574 Windkraftanlagen in Betrieb gewesen [vgl. ERN-06]. Energieunternehmen sehen in der regenerativen Energiegewinnung mehr die Konkurrenz als ein Fortschritt in der Entwicklung, somit musste die Bundesregierung das Erneuerbare – Energie – Gesetz (EEG) verabschieden. Das Gesetz ist seit 1.April 2000 in Kraft, es verpflichtet alle Stromnetzbetreiber, Elektrizität aus Sonne, Wind, Wasser, Biomasse und Geothermie aufzunehmen und Mindestvergütungen zu zahlen. Die Vergütungen richten sich hierbei um die Art der Energiegewinnung, von der Größe der Anlage sowie dessen Standort. Sie orientieren sich an den entstandenen Stromgestehungskosten und sinken, um die Entwicklung in der Technik zu fördern. In der Windenergie ist die Höhe der Vergütung in den ersten fünf Jahren bei 9 Cent pro kWh und später sinken diese auf 6,1 Cent pro kWh.

Die entstanden Kosten legt das Gesetz auf alle Kunden der Bundesrepublik Deutschland um. Dabei ist Anfangs mit einer Erhöhung von ca. 1 Cent und in einigen Jahren mit 2 Cent zu rechnen. Doch es ist zu bedenken, dass die Erhöhung der Kosten von Strom durch erneuerbare Energiequellen gleichzeitig eine Senkung der Kosten von Umwelt- und Klimaschäden mit sich zieht [vgl. GOT-06, HEI-05 S. 397].

Weltweit gesehen hat der Umweltschutz ebenfalls immer mehr an Aufmerksamkeit erlangt und somit wurde in China von vielen Staaten das Kyoto – Protokoll unterzeichnet, es ist die Aufforderung der Reduzierung zur Treibhausgase: Kohlendioxid, Methan, Distickstoffdioxid, teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoff, perfluorierte Kohlenwasserstoffe und Schwefelhexalfluorid. Es soll von 1990 bis 2008 bzw. 2012 die Treibhausgase um 21% gesenkt werden [vgl. GOT-06, WIK-06].

2. Bedeutung von Windenergie

2.1. Anfänge und Durchbruch

Schon seit Jahrtausenden wird Windenergie genutzt. Man spricht auch von Windkraft, denn im Altertum diente die Windkraft nicht zur Gewinnung von Strom, sondern oftmals zur Fortbewegung in der Segelschifffahrt [vgl. UEB-03 S. 38].

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Ziel war es, kinetische Energie einzufangen und sie in Arbeit umzuwandeln. Die ersten Windräder existierten schon um 1700 v. Chr. in Mesopotamien und dienten zur Bewässerung der Felder. [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] In Europa setzte sich im Mittelalter die typische Bauweise der Bockwindmühle (Abb. 1) aus dem 14. Jahrhundert durch und konnte durch die horizontale Drehachse je nach Windrichtung gedreht werden, und sie diente zum Mahlen von Getreide. Mitte des 19. Jahrhunderts kam ein neuer Windradtyp amerikanischer Bauart zum Pumpen von Wasser (Abb. 2) auf dem Markt, sie wurde aus Metall hergestellt und konnte in Serie gefertigt werden. [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Am Ende des 19. Jahrhunderts gab es in Deutschland knapp 200.000 Windmühlen, welche jedoch auf Grund von Dampfmaschinen, Öl, Gas und Strom sehr stark an Bedeutung verloren. Somit zählte man 1943 in Holland noch ca. 1000, in Deutschland ca. 400 und Belgien rund 160 Windmühlen.

Den Durchbruch erlangte die Windenergie in den 70er Jahren mit der Ölkrise. Die Versuchung alternative Energiequellen zu erschließen, führte zwangläufig zur Wiederbelebung der Windenergienutzung. Mit Ende der Ölkrise sank der Preis für Öl, dennoch wurde die Windenergie weiterhin aus ökologischen Aspekten genutzt [vgl. KLE-98 S. 2 ff.].

Die modernen Windmühlen des 21. Jahrhunderts können ca. 30% des Windes einfangen und ihn in elektrische Energie umwandeln [vgl. UEB-03 S. 38].

2.2.1. Aufbau und Funktion einer Windkraftanlage

Eine Windkraftanlage besteht aus einem Turm mit Fundament. Je nach Art der Bodenbeschaffenheit wird zwischen zwei verschiedenen Fundamenten, dem Flachfundament und der Tiefgründung gewählt. Bei „weichen“ Böden wird die Tiefgründung notwenig. Der Turm selbst kann in 3 Bauarten unterschieden werden, der Gittermast, konischer Stahlrohrturm oder Betonturm. Diese Bauarten können auch als Hybridtürme kombiniert aufgestellt werden.

An der Turmspitze befindet sich die Gondel, oftmals auch als Maschinenhaus bezeichnet. Da die Rotoren immer im Wind stehen sollen, ist die Gondel horizontal drehbar. In einer Gondel (Abb. 3) sind nahezu alle Komponenten enthalten: Antriebswelle, Hauptlager, Getriebe, Generator, Windrichtungsführung, Steuerungs- und Sicherheitssysteme und zum Teil auch den Transformator. Die dreiblättrigen Rotoren sind über einer Nabe mit der Achse, der Antriebswelle, verbunden [vgl. ENE-06].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Um einer Windanlage den funktionellen Nutzen abgewinnen zu können, benötigt man die regenerative Energie, die der Wind bildet, dabei wird durch die Technik der Wind in elektrische Energie umwandelt. Bei einer Windgeschwindigkeit von 2 m/s startet ein in der Anlage integrierter Computer die Windrichtungsnachführung und die Gondel wird in Windrichtung gedreht. Somit kann der Wind auf das aerodynamische Profil der Blätter treffen. Dabei wird auf einer Seite ein Überdruck und auf der anderen Seite ein Unterdruck erzeugt. Hierbei wird also die Energie des Windes auf die Rotorblätter übertragen und die Rotoren beginnen zu drehen. Da die Rotoren über die Antriebswelle mit einem mehrstufigen Getriebe verbunden sind, wird nun elektrische Energie erzeugt. Das mehrstufige Getriebe passt die Drehzahl des Rotors an die Generatordrehzahl an. Wenn der Generator eine Geschwindigkeit erreicht um Strom zu erzeugen, wird er dem Netz zugeschaltet und die Einspeisung ins Energieversorgungsnetz kann beginnen. Die jeweiligen Anlagentypen erreichen eine Nennleistung bei einer Geschwindigkeit zwischen 11 m/s und 15 m/s, d.h. bei einer Geschwindigkeit von ca. 40 km/h. Bei Windgeschwindigkeiten von 25 m/s weist eine Rotorblattrückseite Turbolenzen auf, dann wird über eine Computersteuerung das Hydrauliksystem aktiviert und die aerodynamische Bremse ausgelöst [vgl. ENE-06].

2.3. Arten der Windanlagen

Bei der Umsetzung von regenerativer Energiegewinnung existieren verschieden Möglichkeiten. Die häufigste Variante, die Energie des Windes in elektrische Energie umzuwandeln, sind Windparks. Die am Etabliertesten sind Windparks die sich auf dem Land befinden, die so genannten Onshoreparks (Abb. 4). Weiterhin gibt es die Offshoreparks (Abb. 5) die sich auf dem Wasser, bzw. der offenen See erstrecken, sowie die Nearshorparks (Abb. 6), auch als Semi-Offshoreparks bezeichnet, die direkt am Wasser gebaut werden, aber sich dennoch an Land befinden [vgl. SEI-06]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]