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Blog #2 Warum stehen Windräder so oft still?
Mittlerweile sind Windräder vielerorts Teil der Landschaft geworden. Die Erzeugung von grünem Strom aus Windkraft wird intensiv vorangetrieben, um zukünftig den Energiebedarf immer weiter abzudecken. Dem oder der ein oder anderen aufmerksamen Bobachter:in wird bereits aufgefallen sein: nicht immer sind alle Windräder in Bewegung, obwohl deutlich spürbar der Wind weht. Dafür gibt es verschiedene Gründe.
Aerodynamik eines Windrades
Wenn der Wind auf ein Rotorblatt trifft, strömt er über die Oberfläche des Profils des Blattes. Das Profil ist so geformt, dass es den Wind in eine Richtung ablenkt, die dazu führt, dass das Blatt eine Auftriebskraft erzeugt, ähnlich wie beim Flügel eines Flugzeugs. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen der Richtung des Windes und der Richtung, in die das Rotorblatt zeigt. Die Einstellung dieses Winkels ist entscheidend, da er die Menge des erzeugten Auftriebs beeinflusst. Ein optimaler Anstellwinkel maximiert die Energieerzeugung des Windrades. Während das Rotorblatt sich dreht, erzeugt der Auftrieb ein Drehmoment um die Nabe des Windrades. Dieses Drehmoment treibt den Generator an und erzeugt elektrische Energie. Die Rotorblätter bestehen oft aus Glasfaser- oder Kohlefaserverbundwerkstoffen. Diese Materialien sind leicht und dennoch stark genug, um den Belastungen durch den Wind standzuhalten und effizient Energie zu erzeugen. Das Profil des Rotorblatts ist dabei so gestaltet, dass es einen möglichst hohen Auftrieb und einen möglichst geringen Luftwiderstand erzeugt. Seine Geometrie, einschließlich seiner Länge, Krümmung und Dicke, wird sorgfältig optimiert, um die aerodynamische Leistung zu maximieren.
Insgesamt ist die Aerodynamik der Rotorblätter darauf ausgerichtet, möglichst effizient die kinetische Energie des Windes in mechanische Energie umzuwandeln, die dann zur Stromerzeugung genutzt wird.
Stillstandszeiten von Windrädern
Es ist wichtig zu beachten, dass die Stillstandszeiten von Windrädern von verschiedenen Faktoren abhängen und in vielen Fällen Maßnahmen zur Verbesserung der Effizienz und Verfügbarkeit ergriffen werden. Fortschritte in der Windenergietechnologie zielen darauf ab, die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit von Windrädern weiter zu verbessern.
Zu wenig oder zu viel Wind
Wenn ein Windrad sich nicht dreht, ist die naheliegendste Vermutung, dass Windstille herrschen muß. Windräder benötigen eine Mindestwindgeschwindigkeit, um in Betrieb zu gehen. Die meisten Anlagen brauchen eine kontinuierliche Windgeschwindigkeit von ungefähr drei Metern pro Sekunde. Einzelne Böen reichen nicht aus um die Rotoren in Bewegung zu setzen. Wenn die Windgeschwindigkeit zu niedrig ist, wird also nicht genügend Energie erzeugt, um die Turbinen anzutreiben. Wind ist unberechenbar und innerhalb kürzester Entfernungen können sich die Windgeschwindigkeiten deutlich unterscheiden. Auch weht am Boden manchmal ein deutliches Lüftchen, wobei es in Höhe der Rotoren windstill sein kann.
Ebenso können hohe Windgeschwindigkeiten dazu führen, dass die Windräder aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden, um die Materialien nicht zu überbeanspruchen. Ab Windstärke neun stellen sich die Anlagen aus diesem Grund sogar selbständig ab.
Tierschutz
In einigen Fällen werden Windräder zeitweise abgeschaltet, insbesondere während des Vogelzugs oder in Gebieten mit bekannter hoher Vogeldichte, um das Kollisionsrisiko zu minimieren. In den Morgen- und Abendstunden sowie nachts stehen in manchen Regionen vor allem in den Sommermonaten stehen einige Windräder still, um den Flug von Fledermäusen nicht zu stören.
Schattenwurf
Windräder können aufgrund des Schattenwurfs abgeschaltet werden, um potenzielle Probleme für die umliegenden Anwohner zu vermeiden. Der Schattenwurf kann als störend empfunden werden, insbesondere wenn er regelmäßig und über einen längeren Zeitraum auftritt. Daher gibt es bestimmte Grenzwerte, die nicht überschritten werden dürfen.
Wartung und Reparatur
Wie alle technischen Anlagen müssen auch Windräder regelmäßig gewartet und bei Bedarf repariert werden. Während dieser Wartungsarbeiten können Windräder stillstehen.
Zu viel Strom
Da sich die aus Windkraft erzeugte Energie derzeit noch nicht speichern lässt, steht manchmal so viel Energie zur Verfügung, dass nicht alles in die Netze eingespeist werden kann. In solchen Fällen können Windräder abgeschaltet werden, um eine Überlastung des Stromnetzes zu vermeiden. Dies wird als "Abregelung" bezeichnet.
Manchmal werden Windräder auch planmäßig abgeschaltet, um die Betriebszeiten zu optimieren oder Anpassungen vorzunehmen, um die Effizienz zu verbessern.
Mittlerweile sind Windräder vielerorts Teil der Landschaft geworden. Die Erzeugung von grünem Strom aus Windkraft wird intensiv vorangetrieben, um zukünftig den Energiebedarf immer weiter abzudecken. Dem oder der ein oder anderen aufmerksamen Bobachter:in wird bereits aufgefallen sein: nicht immer sind alle Windräder in Bewegung, obwohl deutlich spürbar der Wind weht. Dafür gibt es verschiedene Gründe.
Aerodynamik eines Windrades
Wenn der Wind auf ein Rotorblatt trifft, strömt er über die Oberfläche des Profils des Blattes. Das Profil ist so geformt, dass es den Wind in eine Richtung ablenkt, die dazu führt, dass das Blatt eine Auftriebskraft erzeugt, ähnlich wie beim Flügel eines Flugzeugs. Der Anstellwinkel ist der Winkel zwischen der Richtung des Windes und der Richtung, in die das Rotorblatt zeigt. Die Einstellung dieses Winkels ist entscheidend, da er die Menge des erzeugten Auftriebs beeinflusst. Ein optimaler Anstellwinkel maximiert die Energieerzeugung des Windrades. Während das Rotorblatt sich dreht, erzeugt der Auftrieb ein Drehmoment um die Nabe des Windrades. Dieses Drehmoment treibt den Generator an und erzeugt elektrische Energie. Die Rotorblätter bestehen oft aus Glasfaser- oder Kohlefaserverbundwerkstoffen. Diese Materialien sind leicht und dennoch stark genug, um den Belastungen durch den Wind standzuhalten und effizient Energie zu erzeugen. Das Profil des Rotorblatts ist dabei so gestaltet, dass es einen möglichst hohen Auftrieb und einen möglichst geringen Luftwiderstand erzeugt. Seine Geometrie, einschließlich seiner Länge, Krümmung und Dicke, wird sorgfältig optimiert, um die aerodynamische Leistung zu maximieren.
Insgesamt ist die Aerodynamik der Rotorblätter darauf ausgerichtet, möglichst effizient die kinetische Energie des Windes in mechanische Energie umzuwandeln, die dann zur Stromerzeugung genutzt wird.
Stillstandszeiten von Windrädern
Es ist wichtig zu beachten, dass die Stillstandszeiten von Windrädern von verschiedenen Faktoren abhängen und in vielen Fällen Maßnahmen zur Verbesserung der Effizienz und Verfügbarkeit ergriffen werden. Fortschritte in der Windenergietechnologie zielen darauf ab, die Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit von Windrädern weiter zu verbessern.
Zu wenig oder zu viel Wind
Wenn ein Windrad sich nicht dreht, ist die naheliegendste Vermutung, dass Windstille herrschen muß. Windräder benötigen eine Mindestwindgeschwindigkeit, um in Betrieb zu gehen. Die meisten Anlagen brauchen eine kontinuierliche Windgeschwindigkeit von ungefähr drei Metern pro Sekunde. Einzelne Böen reichen nicht aus um die Rotoren in Bewegung zu setzen. Wenn die Windgeschwindigkeit zu niedrig ist, wird also nicht genügend Energie erzeugt, um die Turbinen anzutreiben. Wind ist unberechenbar und innerhalb kürzester Entfernungen können sich die Windgeschwindigkeiten deutlich unterscheiden. Auch weht am Boden manchmal ein deutliches Lüftchen, wobei es in Höhe der Rotoren windstill sein kann.
Ebenso können hohe Windgeschwindigkeiten dazu führen, dass die Windräder aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden, um die Materialien nicht zu überbeanspruchen. Ab Windstärke neun stellen sich die Anlagen aus diesem Grund sogar selbständig ab.
Tierschutz
In einigen Fällen werden Windräder zeitweise abgeschaltet, insbesondere während des Vogelzugs oder in Gebieten mit bekannter hoher Vogeldichte, um das Kollisionsrisiko zu minimieren. In den Morgen- und Abendstunden sowie nachts stehen in manchen Regionen vor allem in den Sommermonaten stehen einige Windräder still, um den Flug von Fledermäusen nicht zu stören.
Schattenwurf
Windräder können aufgrund des Schattenwurfs abgeschaltet werden, um potenzielle Probleme für die umliegenden Anwohner zu vermeiden. Der Schattenwurf kann als störend empfunden werden, insbesondere wenn er regelmäßig und über einen längeren Zeitraum auftritt. Daher gibt es bestimmte Grenzwerte, die nicht überschritten werden dürfen.
Wartung und Reparatur
Wie alle technischen Anlagen müssen auch Windräder regelmäßig gewartet und bei Bedarf repariert werden. Während dieser Wartungsarbeiten können Windräder stillstehen.
Zu viel Strom
Da sich die aus Windkraft erzeugte Energie derzeit noch nicht speichern lässt, steht manchmal so viel Energie zur Verfügung, dass nicht alles in die Netze eingespeist werden kann. In solchen Fällen können Windräder abgeschaltet werden, um eine Überlastung des Stromnetzes zu vermeiden. Dies wird als "Abregelung" bezeichnet.
Manchmal werden Windräder auch planmäßig abgeschaltet, um die Betriebszeiten zu optimieren oder Anpassungen vorzunehmen, um die Effizienz zu verbessern.