Wohin geht der Strom von Windrädern?
Wohin geht der Strom von Windrädern?

Wohin geht der Strom von Windrädern?

Sammeln und Speichern von Energie aus Windkraftanlagen

Eine Lösung sind Windturbinen, die die Bewegungsenergie des Windes in elektrische Energie für den Verbrauch umwandeln. Windkraftanlagen gewinnen die kinetische Energie der sich bewegenden Luft zurück, indem sie propellerähnliche Blätter verwenden, die vom Wind gedreht werden. Die Kraft wird über eine Welle auf einen Generator übertragen, der sie in elektrische Energie umwandelt. Typischerweise wird eine Gruppe von Windturbinen genau an dem Ort installiert, der als „Farm“ bekannt ist.

Onshore-Windkraftanlagen mittlerer Größe können 2,5 bis 3 MW Leistung erzeugen; Offshore-Windkraftanlagen können rund 3,6 MW erzeugen. Zum Vergleich: Eine einzige Offshore-Turbine kann mehr als 3.300 durchschnittliche EU-Haushalte mit Strom versorgen.

Onshore-Wind hat die niedrigsten durchschnittlichen Stromgestehungskosten aller erneuerbaren Energiequellen mit einem Durchschnittswert von 62 £/MWh. Strom kann 24 Stunden am Tag erzeugt werden, erfordert jedoch eine Windgeschwindigkeit von mindestens 13 Meilen pro Stunde für Turbinen im Versorgungsmaßstab, sodass windige Gebiete der Welt besser geeignet sind. Darüber hinaus sind Off-Shore-Standorte mit stärkeren und anhaltenderen Winden ideal für Windparks. Die Verlegung von Farmen ins Meer bringt jedoch Komplikationen bei deren Bau/Wartung und Stromverteilung über Unterseekabel mit sich.

Wie wird Windenergie verteilt?

Der von einem Windpark erzeugte Strom wird zu einem Umspannwerk geleitet, wo er auf eine Hochspannung im Bereich von 150-800 kV gebracht wird. Es wird dann über die Stromleitungen des Stromnetzes zum Verbraucher verteilt.

Der Wind ist eine Form der Sonnenenergie, die aus einer ungleichmäßigen Erwärmung der Erdatmosphäre durch die Sonne und einer relativ variablen Energiequelle resultiert. Die erzeugte Strommenge variiert stark stündlich, täglich oder saisonal, was bedeutet, dass das Stromangebot die Nachfrage oft übersteigt. Der Schwerpunkt wird in einer typischen Windparkkonfiguration direkt auf das Stromnetz verteilt. Ohne Energiespeicherfähigkeit müssen die Turbinen auf suboptimale Drehzahlen verlangsamt werden, wenn mehr Energie erzeugt wird als benötigt wird.

Wie kann Windenergie gespeichert werden?

Durch verschiedene Speicherprozesse kann überschüssige Energie gespeichert werden, um sie in Zeiten mit geringerem Wind oder höherem Bedarf zu nutzen.

Batteriespeicher

Elektrische Batterien werden üblicherweise in Solarenergieanwendungen verwendet und können zum Speichern von durch Wind erzeugter Energie verwendet werden. Blei-Säure-Batterien sind geeignet, da sie gut für die Erhaltungsladung geeignet sind und einen hohen elektrischen Ausgangsladewirkungsgrad haben.

Druckluftspeicher

Windkraftanlagen können überschüssige Energie verwenden, um Luft zu komprimieren, die normalerweise in großen oberirdischen Tanks oder unterirdischen Kavernen gespeichert wird. Druckluft kann bei Bedarf durch direkte Expansion in einen luftdichten Motor verwendet werden. Es kann auch in eine Verbrennungsturbine eingespritzt werden, die mit Kraftstoff verbrannt wird, um mechanische Energie bereitzustellen, die einen Generator antreibt.

Wasserstoff-Brennstoffzellen

Wasserstoff-Brennstoffzellen können auch verwendet werden, um überschüssige Energie zu speichern. Beispielsweise wird ein Wasserstoffgenerator verwendet, um Wasser mit Strom aus der Windkraftanlage zu elektrolysieren, den resultierenden Wasserstoff zu speichern und ihn bei Bedarf mit einem Brennstoffzellen-Stromversorgungssystem wieder in Strom umzuwandeln.

Pumpspeicher

Pumpspeicherung ist mit der Wasserkrafterzeugung verbunden, muss aber noch mit der Windkrafterzeugung verwendet werden. Wasser könnte theoretisch mit überschüssiger erzeugter Energie in einen Hochbehälter gepumpt und dann bei Bedarf zum Antrieb einer Wasserturbine verwendet werden. Die Technologie hat sich seit Jahrhunderten bewährt und wird mit einem relativ hohen Gesamtwirkungsgrad von 70 % eingesetzt. Bestehende Wasserkraftwerke könnten genutzt werden, wenn sie in einem für einen Windpark geeigneten Gebiet liegen.

Fazit

Die Kosten für Strom aus Windkraft sinken. Derzeit werden weltweit Windparks in Rekordgeschwindigkeit installiert. Darüber hinaus befinden sich derzeit fast 633 fortschrittliche Energiespeicherprojekte weltweit in der Entwicklung oder sind vollständig in Betrieb. Dies adressiert den erheblichen Niedergang der konventionellen Windkraft – dass sie keine Energie nach Bedarf produzieren kann.

Die Kosten werden jedoch der größte Stolperstein für die Speicherung von Windenergie sein; Die American Wind Energy Association (AWEA) sagt, dass Flexibilität in Form von schnell wachsenden Gaskraftwerken und Wasserkraft bereits in vielen Netzen vorhanden ist und dass der Bau neuer Energiespeicher fast immer teurer ist. Dies wird sicherlich nicht immer der Fall sein; Mit fortschreitender Technologie hinter der Energiespeicherung werden die Kosten wahrscheinlich sinken, und Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen sind von Natur aus endlich, sodass sie den durch Wind erzeugten Strom nicht ewig ergänzen können.

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