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Windenergie: Wie funktioniert ein Onshore-Windpark?

Windenergie basiert auf der Nutzung der Windkraft zur Stromerzeugung. Aber wissen Sie, was hinter diesem ganzen Prozess steckt und wie ein Onshore-Windpark funktioniert?

Jeder hat schon einmal eines dieser windbetriebenen Geräte gesehen, die wir fälschlicherweise „Windmühlen“ nennen; ob in der Umgebung, auf einer endlosen Autofahrt voller zu entdeckender Horizonte oder auf einem Bildschirm. Windturbinen, wie die Verantwortlichen, die die Entwürfe von Aeolus in eine unerschöpfliche Quelle erneuerbarer Energie für unsere Nutzung verwandelt haben, wirklich heißen, sind technologisch fortschrittliche Geräte, die viele ästhetische Ähnlichkeiten mit den Mühlen aufweisen, die seit jeher die Landschaften vieler Länder bevölkern (hauptsächlich zum Mahlen von Getreide dank einer mechanischen Wirkung, die sich aus der Nutzung des Windes ergibt); obwohl die Nutzung von Energie und ihre Umwandlung in Elektrizität, zusätzlich zu vielen anderen Dingen, die wir später sehen werden, sie wiederum sehr unterschiedlich macht. Sehen wir uns also an, wie ein Onshore-Windpark funktioniert und wer die Akteure hinter dieser Art von grüner Energie sind.

Um zu verstehen, wie Windenergie funktioniert, muss man sich zunächst vor Augen führen, dass eine Windturbine kein einzelnes Element ist, sondern Teil einer größeren und komplexeren Einheit: eines Windparks. Zwar gibt es bei Kleinverbrauchern auch einzelne Windturbinen, aber das ist eine andere Geschichte. Diese Windturbine ist sowohl elektrisch als auch hinsichtlich des Sendens und Empfangens von Informationen mit den übrigen Windturbinen und Elementen verschiedener Art, die einen Park bilden, verbunden. Somit ist das Betreiberunternehmen des Parks dank der Sensoren und der Kommunikation der verschiedenen Elemente jederzeit über den Echtzeitstatus jeder einzelnen Windkraftanlage informiert: mechanische Probleme, erzeugte Energie, elektronische Probleme, technische Ausfälle…

Daher besteht ein Onshore-Windpark für den ordnungsgemäßen Betrieb des gesamten Komplexes aus den folgenden Elementen:

Hauptbestandteile eines Onshore-Windparks

Hauptbestandteile eines Windparks an Land

  • Wind Turbine: Diese erzeugt Strom durch die physikalische Wirkung des Windes auf die Rotorblätter, die über ein Element namens Nabe mit dem Rotor verbunden sind. Jede Windturbine kann je nach Größe eine Leistung von 0,5 bis 7 MW haben. Die erzeugte Energie wird dank des Mittelspannungstransformators und der Zellen, die sich in den meisten Fällen im Inneren oder in Ausnahmefällen am Fuß der Windkraftanlage befinden, bereits mit Mittelspannung abgegeben.
  • Mittelspannungsnetz: Dies sind die Arterien des Windparks, durch die der Strom auf seinem Weg zum Verbraucher fließt.
  • Umspannwerk oder Anschlusspunkt: Dieses Element ist dafür verantwortlich, die Erzeugungsspannung auf die Transportspannung anzuheben und die erzeugte Energie in das Transport- oder Verteilungsnetz einzuspeisen.
  • Übertragungs- oder Verteilungsleitungen: Diese dank ihrer markanten Türme gut erkennbaren Elemente transportieren grüne Energie zu unseren Haushalten.

Sobald die Windkraftanlage ihren Betrieb aufnimmt, bewirkt ihre Drehbewegung, dass der in der Gondel installierte Generator elektrische Energie erzeugt, indem er mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Der Transformator wiederum erhöht die Spannung, um Stromverluste zu vermeiden, und die Energie wird in das Mittelspannungsnetz eingespeist, wo sie zusammen mit der von anderen Windturbinen erzeugten Energie durch unterirdische Leitungen fließt (in einigen Ländern wie den USA oder Brasilien wird diese Route oberirdisch verlegt). An diesem Punkt erreicht die elektrische Energie das Umspannwerk, wo sie auf Hochspannung gebracht wird und in das Übertragungs- oder Verteilnetz eingespeist werden kann. Die Verteilung an den Endverbraucher erfolgt dank der Hoch- und Mittelspannungsleitungen in den Strommasten.

Aus welchen Teilen besteht eine Windturbine?

Nachdem wir nun die grundlegende Funktionsweise eines Onshore-Windparks kennen, ist es an der Zeit, die Windturbine als einzelnes Element näher zu betrachten, da ihre Funktionsweise im Wesentlichen erklärt, wie die vom Wind erzeugte Energie zunächst in mechanische und dann in elektrische Energie umgewandelt wird. Schauen wir uns dazu zunächst die Teile an, aus denen diese modernen Rivalen von Don Quijote bestehen.

 

Windenergie: Hauptelemente einer Windturbine

Windenergie: Hauptelemente einer Windturbine

 

  1. Rotorblätter: Sie sind die sichtbaren Protagonisten, die die Energie des Windes sammeln und in mechanische Energie umwandeln, die den Rotor antreibt. Seine Abmessungen sind gigantisch und variieren je nach Modell zwischen 40 und 165 Metern Durchmesser.
  2. Rotor: Dieses Element, ähnlich dem Rotor eines Flugzeugs mit Propeller, besteht aus der Nabe, die den Verbindungspunkt für die Rotorblätter darstellt, diese zu einem Satz von Teilen verbindet und die Übertragung der Windbewegung in das Innere der Gondel ermöglicht.
  3. Gondel: Weit davon entfernt, ein venezianisches Boot zu sein, ist dieser Teil eine Art Raum, der komplexe Elemente enthält, die für die Umwandlung der mechanischen Rotationsenergie in elektrische Energie unerlässlich sind.
    1. Das Getriebe: Es ist hauptsächlich dafür verantwortlich, Geschwindigkeitsänderungen innerhalb der Maschine zu erzeugen, um die mechanische Energie an den Generator weiterzuleiten.
    2. Der Generator: Er ist dafür verantwortlich, die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umzuwandeln.
  4. Turm: Dieser große Zylinder ist nicht nur ein einfacher riesiger Mast, auf dem die Struktur der Rotorblätter und der Gondel errichtet wird, sondern enthält wesentliche Elemente für die korrekte Verteilung von Elektrizität:
    1. Verkabelung: Sie verläuft innerhalb des Turms und transportiert die neu erzeugte elektrische Energie durch die internen Elemente.
    2. Transformator: Dieses Element, das sich innerhalb oder außerhalb des Turms selbst befinden kann, ist dafür verantwortlich, den Strom auf Mittelspannung zu heben, um Verluste zu vermeiden.
    3. Mittelspannungszelle: Dies ist ein kritisches Element, ähnlich einem Haushaltsschalter; es ist ein mechanisches Schaltgerät (Öffnen und Schließen), das den Transport des erzeugten Stroms oder die Unterbrechung seines Flusses sowohl unter normalen Umständen als auch unter bestimmten anormalen Bedingungen ermöglicht. Seine grundlegende Funktion besteht darin, den Transformator vor möglichen Problemen zu schützen.
  5. Fundament: Dies ist das Element, das das Gewicht der gesamten Windkraftanlage trägt und sie am Boden verankert.
  6. Mittelspannungsnetz: Die Arterien, die durch die gesamte Anlage verlaufen und den Abtransport der erzeugten erneuerbaren elektrischen Energie ermöglichen.

 

Haben Sie Fragen dazu, wie Windenergie zu Ihnen nach Hause gelangt? Schauen Sie sich dieses Video an: