Homepage zur Windenergie

Windräder erzeugen Elektroenergie. Elektroenergie kann, nach dem Energieerhaltungssatz,

aber nur durch die Umwandlung aus einer anderen Energieart entstehen. Welche Energiearten 

stehen zur Verfügung ? Der Wind ! Wind ist die Bewegung der Luft. Die Luftmoleküle besitzen 

Bewegungsenergie, kinetische Energie. Diese Energie wird also in Elektroenergie im Windrad

umgewandelt. Die kinetische Energie der Luft, die Windenergie, lässt sich berechnen. 

Fakten

Leistung einer Windanlage: 12 MW (Spitzenwert) = 12*10^6 W

Installierte Leistung Windenergie (2019) in Deutschland 55,7 GW = 55,7*10^9 W

1 TW = 10^12 W

Dichte der Luft (15°C) 1,2250 kg/m³

Masse 1km³ entspricht 1,225*10^9 kg 

Windgeschwindigkeit (Windstärke 4) 20-28 km/h   5,5 - 8,0 m/s
                                  (Windstärke 3) 10-19 km/h   2,8 - 5,3 m/s

Fläche von Deutschland: 357 581 km²

Die Berechnungen gehen davon aus, dass die Luft bis in etwa eine Höhe von 1 km betroffen ist.

Energie bei Windstärke 4

Ekin = ½  m* v²

Ekin = 1,225*10^9/2* 6² kgm²s²

Ekin = 22,05*10^9 Nm

Ekin = 22,05*10^9 Ws

Ekin = 6,125*10^6 Wh
 
Ekin = 6,125 MWh

Bei Windstärke 4 enthält 1km³ Luft eine Bewegungsenergie von 6,123 MWh.

Energie bei Windstärke 3

Ekin = 1,225*10^9/2 * 4² kgm²s²

Ekin = 9,8*10^9 Ws

Ekin = 2,72*10^6 Wh

Ekin = 2,72 MWh

Bei Windstärke 3 enthält 1km³ Luft eine Bewegungsenergie von 2,72 MWh.

Energiedifferenz

E = 3,41 MWh 

Wird die Luft in 1km³ von 6 auf 4 m/s abgebremst, so gibt sie 3,41 MWh an Energie ab.

Diese Energie nimmt eventuell ein Windrad auf und erzeugt damit 3,41 MWh Elektroenergie.

Im Beispiel würde jedes Spitzenwindrad etwa 3,5 km³ Luft von Windgeschwindigkeit 4 auf 3 reduzieren, in jeder Stunde !

Fläche, die betroffen ist:

Führt man eine Betrachtung für ganz Deutschland durch, so ergibt sich das Folgende:

A = 55,7 *10^9 Wh / 3,41 * 10^6 Wh/km³

A = 16,3 * 10³ km³

Sind alle Windräder in Deutschland in Aktion, so sind 16,3*10³ km³ vom Geschwindigkeitsverlust betroffen.

Bei Windstärke 4 sind etwa 4% der Fläche von einer Reduzierung der Windgeschwindigkeit (Stärke 4 auf 3)  bis in eine Höhe von 1 km betroffen. Dieser Wert gilt pro Stunde !

Windenergie über Deutschland bis in eine Höhe von 1 km:

E = 6,125*10^6  Wh/km² * 357 581 km²

E = 2,19 * 10^12  Wh

        55,7 *10^9
p = ---------------------
        2,19 * 10^12

p = 2,5 %

Es werden dem Wind über Deutschland bis in eine Höhe von 1km 2,5 % der Energie entzogen. Dies gilt für eine Stunde !

Diese Werte sollen keine Auswirkungen auf das Wetter und das Klima haben ?

Bis in etwa 2 km Höhe ziehen ein größer Teil der Regenwolken. Sie werden vom Wind über das Land getragen. Wird der Wind langsamer, so bewegen sich auch die Wolken weniger schnell. Regnet es aus den Wolken, so dauert der Regen in den betroffen Gebieten länger und die abgeregnete Wassermenge wird größer. Ziehen die Wolken weiter, so ist wesentlich weniger Regen zu erwarten.
Regenwolken ziehen im wesentlichen von West nach Ost. Im Osten ist es zur Zeit sehr trocken.