In dieser Hausarbeit wird eine Windkraftanlage in ihrem Aufbau und ihrer Funktionsweise erklärt und erläutert und Ziele, Trends und Prognosen der Windenergie in der Bundesrepublik Deutschland herausgearbeitet. Bereits im siebten Jahrhundert, im heutigen Iran, wurde die Windkraft für das Betreiben von Pumpen zur Bewässerung von landwirtschaftlich genutzten Flächen, und bei Mühlen zum Mahlen von Getreide verwendet. Die ersten Windmühlen in Deutschland wurden im 12. Jahrhundert erbaut. Ab dem 16. Jahrhundert wurden in Holland erstmalig Mühlen errichtet, bei welchen sich nur der obere Teil der Mühle dem Wind nach drehte. Die Kapazität der Windmühlen in Deutschland erreichte in den 1880er Jahren ihren Höchstwert von etwa 20.000. Ein dänischer Physiker namens Poul La Cour baute im Jahr 1891 die erste Windenergieanlage, welche verbunden war mit einem Generator und Strom und Wasserstoff erzeugte.
1991 wurde das Stromeinspeisungsgesetz veröffentlicht, welches privaten Windenergieunternehmen Vergütungen für ihren in das deutsche Stromnetz beförderten Strom zusicherte. Im Jahr 2000 wurde dann das Erneuerbare-Energien-Gesetz umgesetzt, wodurch Investitionen in eine Windenergieanlage attraktiv und vor allem auch lukrativ wurden, da erneut Vergütungen über eine Periode von 15 bis 20 Jahren versprochen wurden. Außerdem wurden Elektrizitätsversorgungsunternehmen dazu verpflichtet, den Windstrom primär einzuspeisen.
Die ersten deutschen Windenergieanlagen auf dem Meer wurden 2009 erbaut und im April 2010 in dem Windpark Alpha Ventus, welcher aus 12 Windenergieanlagen besteht und circa 60 Kilometer vor der nordwestlichen deutschen Nordseeküste liegt, in Betrieb genommen. Im Jahr 2011 kam es dann am Kernkraftwerk Fukushima in Japan durch ein Erdbeben und dessen Folgen zu einer Nuklearkatastrophe. Im selben Jahr beschloss der Deutsche Bundestag einen vollständigen Atomausstieg bis zum Jahr 2022 zu verwirklichen. Somit sollte es zu einer Umstrukturierung der deutschen Energieversorgungsstruktur kommen. Diese Situation lenkte das Licht auf die erneuerbaren Energien und unter anderem auch auf die Windenergie.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Begriffsdefinitionen
2.1 Windkraftanlagen
2.2 Windparks
2.4 Onshore- und Offshore-Anlagen
3. Windkraftanlagen
3.1 Aufbau
3.2 Funktionsweise
3.3 Kategorisierung
4. Ziele
5. Trends
6. Prognosen
7. Schlussfolgerungen/Zusammenfassung
8. Literaturverzeichnis
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Die vorliegende Arbeit untersucht die Bedeutung der Windkraft für die deutsche Energiewende. Ziel ist es, den technischen Aufbau und die Funktionsweise von Windkraftanlagen zu erläutern sowie die aktuellen Ziele, Trends und Zukunftsprognosen für diesen Sektor in Deutschland detailliert darzustellen.
- Grundlagen und Definitionen der Windenergietechnik
- Aufbau und technische Funktionsweisen von Onshore- und Offshore-Anlagen
- Analyse der gesetzten Ausbauziele der Bundesregierung
- Darstellung aktueller Entwicklungen und Wachstumsraten im Windenergiesektor
- Prognosen zur zukünftigen Rolle der Windkraft im deutschen Strommix
Auszug aus dem Buch
3.1 Aufbau
Die vier Hauptbestandteile einer Windenergieanlage sind das Fundament, der Turm, die Gondel und der Rotor. Es gibt zwei Arten von Fundamenten. Zum einen gibt es das Flachfundament und zum anderen die Tiefgründung. Das Flachfundament besteht aus einer vorkonstruierten Stahlform, in welche Beton eingefüllt wird. Außerdem wird diese Fundamentart an Standorten mit belastbarem und stabilem Bauplatz verwendet. Bei einer Tiefgründung werden Stahlbetonpfähle in den Boden gearbeitet, bis diese auf belastbaren Bodenschichten stehen. Anschließend werden die Pfähle mit Stahlbetonplatten verbunden, welche sich auf der oberen Seite des Fundaments befinden. Des Weiteren wird die Tiefgründung an Standorten mit instabilen Baugebiet angewandt. Auf dem Fundament befindet sich zunächst der Turm. Es wird zwischen drei Turmarten unterschieden. Die erste Turmart wird als Stahlturm beschrieben, die zweite als Betonturm und die dritte als Gittermastturm.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung bietet einen historischen Rückblick auf die Entwicklung der Windmühlen bis hin zur modernen Windkraftnutzung in Deutschland und erläutert den Kontext des Atomausstiegs.
2. Begriffsdefinitionen: In diesem Kapitel werden grundlegende Termini wie Windkraftanlagen, Windparks sowie die Unterscheidung zwischen Onshore- und Offshore-Anlagen definiert.
3. Windkraftanlagen: Dieses Kapitel detailliert den physischen Aufbau, die physikalische Funktionsweise mittels Auftriebsprinzip und die Leistungskategorisierung von Anlagen.
4. Ziele: Hier werden die politischen Zielvorgaben der Bundesregierung zum Ausbau der erneuerbaren Energien und speziell der Windkraft bis 2050 dargelegt.
5. Trends: Das Kapitel analysiert die positive Entwicklung der Windstromeinspeisung sowie den Ausbau der Kapazitäten und die sozioökonomische Bedeutung der Branche.
6. Prognosen: Es werden zukünftige Entwicklungen aufgezeigt, wobei die Windkraft als zentrale Säule der Energieversorgung und die technologische Weiterentwicklung im Fokus stehen.
7. Schlussfolgerungen/Zusammenfassung: Abschließend werden die Vor- und Nachteile der Windkraft abgewogen und ein Fazit zur zukünftigen Relevanz als essenzieller Energiefaktor gezogen.
8. Literaturverzeichnis: Das Verzeichnis listet sämtliche verwendeten Quellen, Studien und Gesetzesgrundlagen auf.
Schlüsselwörter
Windkraft, Windenergie, Energiewende, Onshore, Offshore, Windpark, Stromeinspeisung, Erneuerbare Energien, Klimaschutz, Energietechnik, Rotorblätter, Stromnetz, Nachhaltigkeit, Bundesregierung, Kapazitätsausbau
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit dem Status Quo, der technischen Beschaffenheit und der zukünftigen Entwicklung der Windenergie in Deutschland.
Welche zentralen Themenfelder deckt die Untersuchung ab?
Die Schwerpunkte liegen auf dem technischen Aufbau von Anlagen, politischen Ausbauzielen, aktuellen Markttrends und der wirtschaftlichen Einordnung der Windkraft.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, die Entwicklung der Windenergie als tragende Säule der deutschen Energiewende anhand von Daten, Zielen und technischen Analysen transparent zu machen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es handelt sich um eine Literaturarbeit, die auf Basis aktueller Fachpublikationen, Gesetzesberichte und Statistiken die Windkraftthematik systematisch aufarbeitet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in technische Grundlagen des Anlagenbaus, eine Analyse der Regierungsziele und eine Auswertung der quantitativen Trends in der Stromproduktion.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die zentralen Begriffe sind Windkraft, Energiewende, Onshore- und Offshore-Anlagen, Ausbauziele und Stromerzeugung.
Warum ist das Fundament für Windkraftanlagen so wichtig?
Das Fundament ist entscheidend für die Standsicherheit, wobei je nach Bodenbeschaffenheit zwischen Flachfundamenten und Tiefgründungen gewählt werden muss.
Was unterscheidet Onshore- von Offshore-Anlagen technisch?
Neben dem Standort unterscheiden sie sich durch zusätzliche Wartungsinfrastruktur wie Service-Plattformen und Kräne bei Anlagen im Meer.
Welche Rolle spielt die Windgeschwindigkeit für die Wirtschaftlichkeit?
Die Wirtschaftlichkeit einer Anlage beginnt bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von 4 bis 5 Metern pro Sekunde, wobei die Leistung mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit steigt.
Wie reagieren Windkraftanlagen auf zu hohe Windgeschwindigkeiten?
Um die Mechanik vor Überlastung zu schützen, werden Systeme wie die Pitch-Regelung, die Stall-Regelung oder eine computergesteuerte aerodynamische Bremse eingesetzt.
- Citation du texte
- Dominik Ginal (Auteur), 2019, Regenerative Energien in Deutschland. Ziele, Trends und Prognosen im Bereich Windkraft, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1130368
