Eine Möglichkeit, Strom nachhaltig zu produzieren, besteht darin, die Kraft des Windes zu nutzen. Windmühlen sind eine Art elektrischer Generator, der die kinetische Energie der Windpartikel in Elektrizität umwandelt.
Diese Art sauberer Energie wird Windkraft genannt und gilt als erneuerbare Energiequelle. Windkraftanlagen werden oft mit Photovoltaik-Paneelen ergänzt, um einen der Nachteile der Sonnenenergie auszugleichen: die Energieerzeugung bei fehlender Sonneneinstrahlung.
Was ist eolische Energie?
Windenergie ist eine Energiequelle, die durch die Kraft des Windes gespeist wird. Windsysteme nutzen die kinetische Energie des Windes, die durch die Wirkung von Luftströmungen erzeugt wird, um sie in Elektrizität oder andere für menschliche Aktivitäten nützliche Formen umzuwandeln.
Warum ist Windenergie wichtig?
Windenergie ist wichtig, weil es sich um erneuerbare Energien handelt, die eine Alternative zu fossilen Brennstoffen darstellen.
Windsysteme emittieren keine Treibhausgase und tragen daher nicht zum Klimawandel der Erde bei. Darüber hinaus bietet diese Energiequelle viele weitere Vorteile: Sie ist reichlich vorhanden, erneuerbar und sauber. Aus diesem Grund gilt es als eine Art grüne Energie.
Durch die Installation von Windkraftanlagen kann die Abhängigkeit von Dampfkraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen oder Uran betrieben werden (Atomkraftwerke), die nicht erneuerbare Energieträger sind, verringert werden.
Herkunft der Windenergie, Wie entsteht der Wind?
Der Ursprung der Windenergie ist der Wind und der Wind wird durch die Sonneneinstrahlung, die Sonne, erzeugt.
Windenergie ist indirekt von Sonnenenergie abhängig. Wenn die Sonne die Luft erwärmt, ändert sich die Dichte. Der Dichteunterschied zwischen verschiedenen Luftmassen bewirkt eine Auf- und Abwärtsbewegung dieser Luftmassen. Dichte (kalte) Luft wiegt mehr und neigt dazu, nach unten zu gehen.
Wenn die Luft aufsteigt, hinterlässt sie einen leeren Raum, der sofort mit einer anderen Luftmasse gefüllt wird, die sich daneben befindet und eine horizontale Bewegung erzeugt. Diese Bewegung ist auf die Druckdifferenz zurückzuführen, dh wenn die Luft aufsteigt und einen leeren Raum verlässt, erzeugt sie einen Unterdruck.
Die Summe dieser vertikalen und horizontalen Bewegungen erzeugt Luftströmungen, also den Wind. Diese Luftströmungen können lokal auftreten, manchmal aber auch globaler. Der Ursprung des Windes ist die von der Sonne erzeugte Wärme, aber die Sonne kann nur die Hälfte der Erde erwärmen.
Die Bedeutung der Ozeane im Wind
Zwischen 1 und 2% der von der Sonne kommenden Energie wird in Wind umgewandelt. Tagsüber bleiben die Luftmassen über den Ozeanen, Meeren und Seen im Vergleich zu benachbarten Gebieten auf den Kontinentalmassen kalt.
Wie wird der Wind in Energie umgewandelt?
Um Windenergie effizient zu nutzen, ist es praktisch, einige Daten zu studieren. Es ist wichtig zu wissen:
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Die täglichen und nächtlichen und jahreszeitlichen Schwankungen der Winde
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Die Variation der Windgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Höhe über dem Boden
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Die Entität der Bursts in kurzen Zeiträumen und Höchstwerte, die in historischen Datenreihen mit einer Mindestdauer von 20 Jahren aufgetreten sind.
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Die maximale Windgeschwindigkeit. Um die Energie des Windes nutzen zu können, ist eine Mindestgeschwindigkeit von 12 km/h erforderlich und darf 65 km/h nicht überschreiten. Windkraftanlagen haben eine maximale Kapazität, die bei Überschreitung aus Sicherheitsgründen gestoppt werden muss.
Windenergie wird durch den Einsatz von Windmaschinen (oder Windturbinen) genutzt. Diese Maschinen sind in der Lage, Windenergie in rotierende mechanische Energie umzuwandeln.
Die kinetische Energie des Windes bewegt einen Propeller und mittels eines mechanischen Übertragungssystems wird der Rotor eines Generators, meist einer Lichtmaschine, gedreht, der elektrische Energie erzeugt.
Im letzteren Fall wird das Umwandlungssystem, das einen kinetischen Generator mit seinen Steuer- und Anschlusssystemen an das Stromnetz umfasst, als Windkraftanlage bezeichnet.
Was sind Windparks?
Windparks bestehen aus mehreren Windturbinen, die auf dem Territorium installiert sind und an eine einzige Stromleitung angeschlossen sind.
Die geringe Energiedichte der Windkraft pro Flächeneinheit hat zur Folge, dass mehr Maschinen installiert werden müssen, um die verfügbaren Ressourcen zu nutzen.
Wie können wir die Energie des Windes nutzen?
Historisch gesehen wurde die Energie des Windes seit der Antike genutzt, um segelbetriebene Schiffe zu bewegen oder Windmühlenmaschinen durch Bewegen ihrer Blätter zu betreiben.
Die häufigste Verwendung ist jedoch die Stromerzeugung durch Windkraftanlagen oder Windkraftanlagen, die horizontal oder vertikal sein können.
Kleine Windkraftanlagen
Dabei handelt es sich um Kleinanlagen mit einer Nennleistung zwischen 20 kW und 200 kW. Diese Windgeneratoren eignen sich für den Hausgebrauch oder zur Integration des Stromverbrauchs kleiner Wirtschaftszweige.
Diese Anlagen bestehen in der Regel aus horizontalachsigen Windenergieanlagen mit einem Rotordurchmesser von 3 bis 20 Metern und einer Nabenhöhe von 10 bis 20 Metern.
Windkraftanlagen mit horizontaler Achse
Eine Windkraftanlage mit horizontaler Drehachse am Boden besteht aus einem stählernen Turmturm mit Höhen zwischen 60 und 100 Metern. An der Spitze befindet sich eine Gondel mit einem elektrischen Generator, der von einem Rotor mit Blättern zwischen 20 und 60 Metern angetrieben wird.
Dieser Generator erzeugt eine sehr variable Leistung, die je nach lokalem Wind und Wetter von wenigen kW bis 5-6 MW reichen kann.
Windkraftanlagen in großer Höhe
Es besteht ein Zusammenhang zwischen der Intensität des Windes und der Höhe , je höher die Höhe der Windgeschwindigkeit ist.
Es gibt zahlreiche Projekte zur Nutzung der Windenergie in großer Höhe. Diese Projekte zielen auf eine Reduzierung der Energiegestehungskosten im Vergleich zu herkömmlichen Windsystemen.
Eine Höhenwindmühle ist ein Entwurfskonzept für eine Windkraftanlage, die sich ohne Turm in der Luft befindet. Auf diese Weise profitiert die Windkraftanlage von der höheren und nahezu konstanten Windgeschwindigkeit in großer Höhe.