Die Windkraft zählt zu den ältesten erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung und gewinnt vor allem wegen des Klimawandels verstärkt an Bedeutung. Seit den 1990er-Jahren gehört die Windenergie zu den tragenden Säulen der Energieversorgung neben der Solarenergie, Gaskraftwerken, Atomkraft und Kohlekraftwerken.
Neue Windkraft-Technologien erhöhen die Effizienz bei der Stromerzeugung und wir beschreiben diese Technologien in unserem informativen Artikel. Heutige Windräder beeindrucken mit bis zu 160 Metern Höhe und können 5 bis 15 Megawatt Energie generieren. Die Forschung arbeitet an fortschrittlichen Technologien und innovativen Ansätzen, um die Effizienz der Windkraft und deren Stromertrag zu erhöhen.
Windkraftanlagen ohne Rotorblätter
Eine Windkraftanlage ohne Rotorblätter wird vom Unternehmen Vortex Bladeless erforscht und verwendet Schwingungen zur Stromgewinnung. Die Anlage besteht aus einem runden Turm, der auf dem Boden befestigt ist und auf einem festen Fundament verankert ist. Der Strom wird durch Schwingungen und Materialverformung erzeugt. Auf ein Getriebe verzichtet die Anlage und verringert den Wartungsaufwand.
Gegenüber klassischen Windkraftanlagen mit Rotoren ist die Effizienz etwa geringer, weil die Energiegewinnung über die Oszillation erfolgt. Die Vorteile rotorloser Windkraftanlagen sind niedrige Herstellungskosten, wenig Platzbedarf und dass sie keinen Schall erzeugen. Für Vögel sind sie nicht gefährlich. Die Lebensdauer ist länger als bei klassischen Windrädern und die Anlagen sind wartungsarm.
Zur Zeit sind nur Prototypen in Planung, weshalb kommerzielle Windkraftanlagen ohne Rotoren erst in einigen Jahren erbaut werden. Auf einer Fläche können wegen des geringeren Platzbedarfs mehrere Anlagen dieses Typs entstehen.
Vertikale Windenergieanlagen
Eine Alternative zu herkömmlichen Windrädern sind vertikale Windkraftanlagen, die eine vertikale Rotorachse verbaut haben und in verschiedenen Varianten verfügbar sind. Zwischen dem Savonius-Rotor und Darrieus-Rotor wird unterschieden. Der Savonius-Rotor wurde von Sigurd Savonius aus Finnland erfunden, der einen Rotor in Wellenform besitzt und den Wind mit einem enormen Widerstand konfrontiert. Der Rotor bewegt sich relativ langsam und aus diesem Grund haben sie eine schwächere Leistungskraft.
Der Darrieus-Rotor stammt von Georges Darrieus aus Frankreich. Im Inneren befinden sich eine Reihe geschwungene Rotorblätter, die schmal sind und den Auftrieb zur Stromgewinnung verwenden. Die Rotorblätter drehen sich mit hoher Geschwindigkeit und trotzdem sind sie traditionellen Windkraftanlagen unterlegen, weil sie nur mit einem Wirkungsgrad von 40 Prozent arbeiten. Die Vorteile resultieren in einer Platzersparnis und geringeren Wartungsaufwand. Geeignet sind vertikale Windkraftanlagen besonders für den Einsatz in Städten und Wohngebieten.
Aufwindkraftwerke
Bei einem Aufwindkraftwerk handelt es sich nicht direkt um eine Windkraftanlage, sondern ist den Sonnenwärmekraftwerken zugeordnet. In einem großen Turm sind Turbinen integriert, die sich bei aufsteigender erhitzter Luft drehen und dabei emissionsfrei arbeiten. Vergleichbar mit einem gigantischen Gewächshaus, welches mit einem Turm verbunden ist. Im Inneren sind Vertikalachsenturbinen oder Horizontalachsenturbinen integriert, die mit Generatoren verbunden sind.
Die Sonnenstrahlen treffen auf einen Solarkollektor, wodurch sich der Boden aufheizt und Wärmeenergie erzeugt. Die Luft erwärmt sich und es entwickelt sich ein Luftstrom, der den Turbinen als Antrieb dient und mit ihrem Drehmoment die angeschlossenen Generatoren zur Stromerzeugung antreiben. Der Wirkungsgrad ist mit weniger als ein Prozent sehr schwach, die jedoch mit einer größeren Fläche gesteigert werden kann und hohe Anfangsinvestitionen erfordert.
Die Vorteile eines Aufwindkraftwerks liegen in der Emissionsfreiheit, der Nutzung der Solarthermie und der Umweltfreundlichkeit. Die Nachteile sind der geringe Wirkungsrad, ein hoher Platzbedarf und enorme Anfangsinvestitionen. In Deutschland gibt es derzeit vor allem wegen der Baukosten und Platzbedarf kein Aufwindkraftwerk.
Video: Windrad Ohne Windrad: Umweltfreundliche Windturbinen entwickelt!
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Fazit
Die beschriebenen neuen Windkraft-Technologien werden in Zukunft eine wichtige Rolle bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien spielen. Der Anteil an der erzeugten Gesamtenergie könnte in Deutschland steigen und helfen den Strombedarf vollständig aus Windkraft, Solarenergie, Wasserkraft und Geothermie zu decken.
Bild: © Depositphotos.com / philopenshaw
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