Nearshore-Windparks prägen das optische Erscheinungsbild der Nordseeküste.

Woher weht der Wind?

Das Wettergeschehen, das sich auf der Erde bemerkbar macht, spielt sich vor allem in der Troposphäre ab, dem unteren Atmosphärengürtel mit einer Tiefe von bis zu 12 km. Die Sonneneinstrahlung erwärmt die Erdoberfläche je nach Entfernung zur Sonne unterschiedlich stark. Die darüber liegenden Luftschichten werden entsprechend aufgeheizt. Stärker erwärmte Luft dehnt sich aus und erzeugt ein Hochdruckgebiet. Die Luft in Regionen mit geringerer Sonneneinstrahlung kühlt ab und lässt ein Tiefdruckgebiet entstehen. Wärmere Luft steigt auf und lässt kühlere Luft nachströmen. Somit erzeugen Gebiete unterschiedlichen Luftdrucks Wind. Diese Ausgleichsbewegungen der Luft werden zudem durch die so genannte Corioliskraft beeinflusst, die sich aus der Erddrehung ergibt. Dabei wird der Wind auf der Nordhalbkugel (in Bewegungsrichtung des Windes schauend) nach rechts abgelenkt, auf der Südhalbkugel nach links. Durch das Zirkulationssystem der Erde entstehen im Äquatorbereich die Hadley-Zirkulation, die die Passat- und die Monsunwinde auslöst, sowie die Rossby-Zirkulation, die in beiden Hemisphären für die Westwinde verantwortlich ist. Grundsätzlich herrscht in den Regionen gemäßigterer und kühlerer Breiten, im Bereich des Westwindgürtels, ein größeres Windpotential als in sonnenreichen Ländern in Äquatornähe. Die Küstenregionen sind besonders windreich. Da sich an warmen Tagen die Landmassen schneller erwärmen als das Wasser, steigt warme Luft über dem Land auf, strömt über das Meer und sinkt dort ab. Sie weht als kühler Seewind zurück an die Küste. Nachts kehrt sich die Strömungsrichtung um und der Küstenwind weht hinaus aufs Meer. Im Bereich der deutschen Nordseeküsten wehen überwiegend Winde aus westlicher und südwestlicher Richtung. Die Windgeschwindigkeit ist durch die Reibung der Luftströmung an der Erdoberfläche in der Strömungsgrenzschicht geringer als in größerer Höhe, in der die Luft frei strömen kann. Da die Windgeschwindigkeit somit auch von der Höhe abhängt, sind die Rotoren von Windenergieanlagen an ausreichend hohen Türmen zu montieren.

Von Kleinwindanlagen zu großen Windparks

Windenergieanlagen zur Erzeugung elektrischen Stroms wurden bereits im vergangenen Jahrhundert in den Achtzigerjahren in den Vereinigten Staaten auf Windfarmen realisiert. Die einzelnen Anlagen erzeugten bis zu 100 kW Strom. Bis Ende jenes Jahrzehnts waren die USA Weltmarktführer mit einer installierten Gesamtleistung von 1500 MW. Während der Neunzigerjahre übernahm Deutschland die Technologieführerschaft im Bereich der Windenergieanlagen. Die US-amerikanische Windbranche legte erst im vergangenen Jahrzehnt wieder zu. Auch China baut seinen Windenergiemarkt seit dem Jahr 2008 massiv aus. Im Jahr 2012 weisen China und die USA die größten Marktanteile auf, gefolgt von Deutschland und Spanien. Zudem haben die Länder Südamerikas das Potential der Windenergie erkannt und treiben ihre nationalen Windenergieprogramme zügig voran.

Frischer Wind im Jahr 2030?

Der rasante technische Fortschritt in der jungen Windtechnologie ermöglicht die Installation immer leistungsfähigerer Anlagen. Viele Betreiber setzen dabei auf Repowering, bei dem bestehende Windenergieanlagen mit größeren Rotoren ausgestattet werden und somit mehr Leistung erzeugen können. Damit lassen sich die sonst allzu aufwändigen Genehmigungsverfahren verkürzen. Besonders leistungsfähige Anlagen werden in Offshore-Windparks realisiert. Auf dem Meer ist die Turmhöhe nicht mehr auf 100 m begrenzt, sodass sich mit entsprechend großen Rotordurchmessern Nennleistungen von 5 MW und mehr erzielen lassen. Zahlreiche Offshore- und Nearshore-Windparks in der Nord- und Ostsee sollen ab dem Jahr 2030 in Deutschland eine jährliche Windleistung von 25.000 MW bereitstellen. Bis zu 20 % des nationalen Stromverbrauchs lassen sich damit abdecken. Voraussetzung sind die Beschleunigung von Genehmigungsverfahren, die weitere Entwicklung von Spezialschiffen zum Transport und zum Aufbau von Windenergieanlagen im Meer sowie der Ausbau des Stromnetzes. Im Rahmen der dezentralen Energieerzeugung auf regionaler und lokaler Ebene befinden sich nicht zuletzt Kleinwindanlagen im Aufwind. Diese weisen einen vertikalen Rotor auf, sind robust und können bodennah oder auf Gebäudedächern montiert werden. Da die Kleinanlagen keinen Lärm, keinen Infraschall und keine elektromagnetischen Felder erzeugen und auch das optische Erscheinungsbild der Landschaft kaum beeinträchtigen, bieten sie eine ausgezeichnete Umweltverträglichkeit. (cm)

Quellen: „Regenerative Energiequellen“, Institut für Fernunterricht Weber; Bundesverband WindEnergie