Wie funktioniert ein Windrad?

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Wie funktioniert es? - Windenergie Aufbau für einen Windradselbstbau

Seit dem Ende der 90er Jahre entstehen immer mehr groß angelegte Windparks, welche sowohl in dünnbesiedelten, ländlichen Regionen wie auch vor der Küste und auf hoher See funktionieren. In Nordeuropa, besonders in Dänemark und in Großbritannien, die große Ziele in Sachen saubere Umwelt und alternative Energiegewinnung haben, wird die Windenergie in größerem Stil von Windrädern in Strom verwandelt und nationalen Stromnetzen zugeleitet als dies bislang vor der deutschen Nord- und Ostseeküste praktiziert wird. Auch einzelne Städte und Gemeinden decken Teile Ihres lokalen Strombedarfs über eigene Windkraftanlagen an exponierten Standorten.

So ist es nur natürlich, dass auch einzelne Eigenheimbesitzer eine mehr unabhängige Stromversorgung anstreben und auf ihren Hausdach oder Gelände eine Windmühle zur Nutzung von Windenergie aufbauen. Doch vor einem Windradselbstbau stellt sich die Frage: Wie funktioniert ein Windrad? - und kann Windkraft eine effiziente und durchweg zuverlässig funktionsfähige Energiequelle sein, die ausreichend umweltfreundlichen Windstrom für einen durchschnittlichen Einfamilienhaushalt erzeugt?

Windrad Funktion zum Eigenbau einer Windmühle

Ein großes, energieerzeugendes Windrad funktioniert nach dem ähnlichen Prinzip wie jenes kleine Kinderwindrädchen, das zum Beispiel an vielen Fahrrädern zu sehen ist. Der Wind trifft auf die leicht schräg gestellten, flachen Rotorblätter (Abb.1) und versetzt dabei den Rotor in Bewegung. Die kontinuierliche Kreisbewegung der drei Windradrotoren dreht die Radnabe, die diese Drehbewegung über die Mittelachse an einen Schaft in das Innere des Gehäuses im Zentrum hinter den Rotorblättern weitergibt.

Bei großen Windkrafträdern spricht man hierbei vom Maschinenhaus, das im Fachjargon auch "Gondel" genannt wird. Diese Drehbewegung der Mittelachse der Windmühle wird letztlich an den wichtigsten Teil im Windradbauplan weitergegeben (Abb.2), eine Spule eines Elektromotors, welche mit Kupferdraht umgeben ist.

Die Kupferspule ist innerhalb eines Magneten gelagert, welcher sie komplett umschließt. Die Drehungen der Spule innerhalb des Magnets induzieren einen elektrischen Stromfluss. Die so erzeugte Menge an Elektrizität muss nun an einen Transformator geleitet werden, der den Strom in den Hochvoltbereich um transformiert. Bei Windparkanlagen vor der Küste und bei Windkrafträdern auf dem Land, wird der gewonnene Strom anschließend in das öffentliche Stromnetz eingespeist.

Wenn Sie eine Windmühle im Eigenbau installiert haben oder eine kompakte Windkraftanlage zur hauseigenen Stromerzeugung betreiben, wird der induzierte Strom erst über einen Laderegler an einen Stromspeicher, eine Batterie, geleitet und kann danach genutzt werden. (Abb.3) Gleichmäßige Batterieaufladung ist ebenso wichtig wie die Vermeidung einer Überladung des Stromspeichers. Es empfiehlt sich ein stromverbrauchendes Gerät in den Kreislauf mit einzugliedern, das im Bedarfsfall zuviel erzeugten Windstrom aufbraucht.

Bei großen Windkraftanlagen garantiert ein Steuercomputer in Innern der Windradgondel, dass die Rotorblätter der Windkraftanlage immer optimal zum Wind ausgerichtet sind. Bei gefährlichen Sturmböen oder Unwettern kann die Turbine computergesteuert gestoppt werden um Beschädigung oder sonstige Gefahren abzuwenden.

Die Rotorbewegungen und der gesamte Ablauf der Windradmaschinerie werden zentral von einer ferngesteuerten Computeranlage gesteuert und bis zur endgültigen Einspeisung ins regionale Netz beaufsichtigt. Auch private Betreiber können den im "Windradselbstbau" gewonnenen Windstrom in das öffentliche Netz einspeisen. Damit können regionale Strombetreiber Strom ankaufen und private Stromerzeuger die Kosten eigener Nutzung durch Ihre Eigenbau Windmuehle deutlich reduzieren. Klar gibt es manche Nachteile der Windkraft und Vorteile sind mit anderen regenerativen Energien auch zu erzielen. Dennoch kann jeder ein Windrad selber bauen. Die Erzeugung von sauberer Elektrizität mit Windkraftanlagen ist unbestritten eine umweltschonende und CO₂ freie Energiequelle.

Wie funktioniert eine Windrad Gondel?

In der Gondel, dem Maschinenhaus eines riesigen Windkraftrads, wird die Drehbewegung der Rotorblätter aufgenommen und über Induktionsspulen in der Turbine in fließenden Strom verwandelt. Dieser elektrische Strom wird an Elektrogeneratoren weitergegeben, die ihn letztlich von ca. 700 V auf 33.000 Volt transformieren, bevor er in die Überlandleitungen der Energienetze eingespeist werden kann.

Die Windradgondel eines gigantischen Offshore Windrads ist mit ca. 5x20 m Grundfläche fast so groß wie eine kleine Fabrik, die hoch über dem Meer schwebt. Vollgepackt mit Turbinengetriebe, Regeltechnik und Generator bringt es dieser Arbeitsraum, in dem von Zeit zu Zeit Energietechniker ihre Wartungsarbeiten ausführen müssen, auf über 400 Tonnen.