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Windenergienutzung

Die Nutzung der Windenergie reicht fast 2000 Jahre zurück. Aus sehr einfachen windbetriebenen Vorrichtungen entwickelten sich in den nächsten Jahrhunderten die ersten windbetriebenen Mühlen mit horizontaler Achse.

Um die Wende zum 18. Jahrhundert wurde jedoch eine andere Form der Energie nutzbar gemacht, die das Leben, wie wir es kennen, für immer veränderte – Elektrizität. In der Folge kam es auch zu einer Umgestaltung der Windmühlen zu Windkraftgeneratoren, und damit konnte die Windkraft zur Stromerzeugung genutzt werden.

Heute im 21. Jahrhundert bestehen moderne Windkraftanlagen aus drei Grundelementen. Eine moderne Windkraftanlage lässt sich in drei Grundelemente unterteilen:

  • Fundament und Turm – zur stabilen Positionierung und zum Anbringen der Turbine in größerer Höhe
     
  • Gondel – zur Aufnahme des Azimutsystems, des Antriebsstrangs und der elektrischen Schaltschränke
     
  • Rotor – umfasst die Rotornabe und die Rotorblätters

Wichtige Überlegungen zur Onshore-Windenergieerzeugung im Vergleich zur Offshore-Windenergieerzeugung

  • Fundamenttypen
    Onshore-Windkraftfundamente basieren auf konischen Gründungen aus Beton, die mit mehreren Pfählen im Boden verankert sind. Für Offshore-Windkraftfundamente hingegen werden feste Gründungsstrukturen eingesetzt, wie z. B. Monopile-Systeme bis zu einer Wassertiefe von 30 Metern und Jackets bei bis zu 50 Metern. Bei größeren Tiefen werden schwimmende Fundamente genutzt, die eine sehr flexible Positionierung der Anlagen ermöglichen.
  • Montagetechniken
    Aufgrund der Zugänglichkeit von Baugelände an Land sind Standardhebezeuge nutzbar, und die Stromleitungen zu den Endverbrauchern befinden sich oft in der Nähe. Die Offshore-Errichtung kann jedoch aufgrund von Offshore-Kranen, langen Stromleitungen, den Witterungsverhältnissen auf See und des Bedarfs an Spezialschiffen kostspielig sein
  • Nennkapazitäten
    Während Onshore-Windturbinen in der Regel auf 5 MW begrenzt sind, können Offshore-Windturbinen bis zu 14 MW Leistung erzielen. Aufgrund von Kosten, die keineswegs proportional zur Nennleistung sind, haben große Turbinen oft niedrigere Stromerzeugungskosten.
  • Kapazitätsfaktoren
    Da auf See mehr Wind zur Verfügung steht, um die Windräder am Laufen zu halten, weisen Offshore-Windkraftanlagen einen höheren Kapazitätsfaktor auf. Ein Beispiel für diesen Auslastungsfaktor – tatsächlich erzeugte Leistung im Vergleich zum theoretisch möglichen Maximum – ist der EU-Kapazitätsfaktor aus dem Jahr 2019, bei dem der Anteil von Onshore-Wind 24 % und der von Offshore-Wind 38 % betrug.

Fazit aus den oben aufgeführten Überlegungen

Die Stromgestehungskosten (LCOE) von Onshore-Windenergie sind zurzeit noch niedriger als die von Offshore-Windenergie. Wir gehen jedoch davon aus, dass sich die LCOE aufgrund der zunehmenden Größe und der Weiterentwicklung der Branche in den kommenden Jahren weiter reduzieren werden, sodass die Offshore-Windenergie äußerst konkurrenzfähig wird.

Video - MCAM Lösungen für die Wind Energie Erzeugung

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Fundament und Turm – Errichtung

Gondel – System und Komponenten

Rotor – Lager und Komponenten

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