Windkraftanlage

eine Anlage, in der die Windenergie zur Erzeugung von Antriebsleistung ausgenutzt wird. Seit dem 1. Jahrtausend v. Chr. waren Windmühlen bekannt, die mechanische Energie erzeugten und z. B. einen Mühlstein antrieben. Windmühlenflügel arbeiten nach dem Prinzip des Segels mit niedrigen Anlaufgeschwindigkeiten. Heute werden Rotoren und Propeller großer Abmessungen gebaut, die nach dem Tragflügelprinzip funktionieren. Durch die von den Rotorblättern überstrichene Kreisfläche strömt die Luft und wird dabei abgebremst. Der Rotor treibt über Welle und Getriebe einen Generator an. Nach dem Betz’schen Gesetz kann eine Windkraftanlage theoretisch maximal 16/27 (oder 59,3%) der kinetischen Energie der Luftströmung in Rotationsenergie umwandeln. Windkraftwerke zur Erzeugung elektrischer Energie können als kleinere Anlagen (bis 100 kW) entlegene Gebiete dezentral mit Energie versorgen, aber auch mit einer Leistung von mehreren 100 kW bis in den Megawattbereich Strom in Versorgungsnetze einspeisen. Ein aus 44 Windturbinen bestehender sog. Windpark mit einer installierten Nennleistung von 72,6 MW wird z. B. im brandenburgischen Klettwitz betrieben. Der weltweit größte Offshore-Windpark Nysted (Inbetriebnahme 2003), der aus 72 Windenergieanlagen mit insgesamt 165,6 MW Nennleistung besteht, wurde in der Ostsee rund 10 km südlich der dänischen Insel Lolland errichtet. In Deutschland waren Ende 2009 21 200 Windenergieanlagen mit einer Nennleistung von rd. 27 800 Megawatt installiert. Für den sinnvollen Einsatz von Windkraftwerken sollte die Windgeschwindigkeit 10 m über dem Boden 5 m/s ( = 18 km/h) überschreiten. Dies ist in Deutschland besonders in den Küstengebieten sowie windbegünstigten Lagen der Mittelgebirge und Alpen der Fall. Neben Rotoren mit horizontaler Achse, wie sie in Windrädern und Windkraftwerken meist gebraucht werden, gibt es auch Energiekonverter mit vertikaler Achse wie den Darrieus-Rotor. Seine Leistung ist unabhängig von der Windrichtung, er benötigt zum Anlaufen aber eine höhere Windgeschwindigkeit.