Branche im Größenwahn Windräder mit mehr als hundert Meter langen Flügeln geplant

Die Flügel neuer Windräder messen bereits bis zu 80 Meter. Stromversorger wollen noch größere Anlagen bauen. Dabei stoßen sie an Grenzen der Technik - und auf gesellschaftlichen Widerstand.

Offshore-Windpark
GE Power

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Nur wenige Sekunden brauchen die mächtigen Flügel des Windrads vor der schottischen Ostküste, bis sie sich einmal im Kreis gedreht haben. Das genügt, um so viel Strom zu erzeugen wie ein durchschnittlicher Haushalt während eines ganzen Tages verbraucht.

Zwei solcher riesigen Hochsee-Kraftwerke hat der Energieversorger Vattenfall Anfang Juli nahe der Hafenstadt Aberdeen in Betrieb genommen. Die vom dänischen Unternehmen MHI Vestas gefertigten Anlagen kommen auf eine Nennleistung von je 8,8 Megawatt - neuer Weltrekord.

Damit hat die Windenergiebranche die Leistung von Offshore-Anlagen innerhalb von nur einem Jahrzehnt fast verdreifacht. Und die Entwicklung geht weiter: "Alle Hersteller arbeiten derzeit an Anlagen mit einer Leistung von zehn Megawatt und mehr", sagt Andreas Wagner, Geschäftsführer der Stiftung Offshore-Windenergie. So will etwa der US-Konzern General Electric im kommenden Jahr einen 12-Megawatt-Prototyp installieren. Die Turbine soll bis zu 16.000 Haushalte mit Strom versorgen können.

Gesamthöhe von 260 Metern

Der wichtigste Faktor für den Leistungszuwachs: Die Flügel der Anlagen werden immer länger. "Je größer die Fläche ist, die die Rotorblätter durchstreichen, desto mehr Energie lässt sich aus dem Wind holen. Das ist wirtschaftlich vorteilhaft, weil man bei vergleichsweise geringem Mehraufwand für Installation und Wartung der Anlagen deutlich höhere Stromerträge erzielt", erklärt Wagner.

Maßen die Rotorblätter von Hochsee-Windrädern noch vor wenigen Jahren maximal 60 Meter, so sind die Flügel der vor Aberdeen installierten Anlagen bereits 80 Meter lang - so viel wie die Spannweite eines Airbus A380. General Electric plant für seine 12-Megawatt-Anlage gar Rotorblätter mit 107 Meter Länge. Das entspricht etwa der Länge eines Fußballfelds. Insgesamt 260 Meter sollen diese Offshore-Anlagen in die Höhe ragen.

Windrad
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Ähnlich verläuft die Entwicklung bei den Windrädern an Land. Mancherorts sind heute bereits Anlagen mit einer Flügellänge von 70 Metern installiert. Solch riesige Rotorblätter kommen vor allem an windschwachen Standorten zum Einsatz. Sie stellen sicher, dass die Anlagen auch bei lauen Lüftchen viel Strom liefern.

"Harter Kampf gegen physikalische Gesetzmäßigkeiten"

Technisch gesehen ist die Verlängerung der Flügel eine durchaus anspruchsvolle Aufgabe. "Rotorblätter länger zu machen, bedeutet einen harten Kampf gegen physikalische Gesetzmäßigkeiten", erklärt Martin Kühn, Vorstandsmitglied des Zentrums für Windenergieforschung ForWind der Universitäten Oldenburg, Hannover und Bremen.

Ein Problem ist das Gewicht - die Masse der Flügel steigt mit der dritten Potenz der Blattlänge. Oder einfach gesagt: Wenn man das Rotorblatt verlängert, steigt das Gewicht der Flügel überproportional stark an. Dem begegnen die Hersteller, indem sie vermehrt Verbundmaterialien einsetzen, die neben den üblicherweise verwendeten Glasfasern auch leichtere Karbonfasern enthalten.

Die größere Herausforderung sind jedoch die enormen Lasten, die bei starkem Wind auf die Flügel einwirken. "Wenn Rotorblätter von einer Böe getroffen werden, biegen sie durch", erläutert Kühn. Damit besteht die Gefahr, dass sie dem Turm der Anlage zu nahe kommen. Je länger die Flügel sind, desto größer ist dieses Risiko.

Diese aerodynamische Belastung lasse sich vermindern, indem man das Material und die innere Struktur der Blätter so gestalte, dass sich die Räder bei einer Biegung schraubenförmig verdrehen, sagt der Wissenschaftler. "Dabei reicht bereits eine Verdrillung von wenigen Grad, um das Blatt aus dem Wind zu drehen und die Lasten effektiv zu reduzieren", so Kühn. ForWind führt dazu derzeit mit Partnern ein Forschungsprojekt durch. Einige Hersteller experimentieren ebenfalls mit dem Konzept.

Daneben, so Kühn, ließe sich die Belastung der Rotorblätter aber auch durch aktive Steuerungselemente verringern, wie sie in der Luftfahrt bereits seit Langem eingesetzt werden. "Dazu zählen zum Beispiel steuerbare Klappen an der Hinterkante der Blätter oder Vorflügel", so Kühn. Allerdings sei noch viel Forschungsarbeit nötig, bis die aktive Steuerung in der Praxis eingesetzt werden könne.

Logistik ist bereits auf längere Flügel ausgelegt

Bei Transport und Installation hat sich die Windkraftbranche bereits auf längere Flügel eingestellt. Spezialschiffe bringen die Anlagenteile in die Offshore-Windparks, ein Kran an Deck hievt sie in die Höhe. Neue Verfahren für die Verankerung garantieren einen sicheren Stand der Riesenräder. Für die Beförderung der Flügel an Land gibt es heute Schwertransporter mit Hubanlage, die das Rotorblatt aufrichtet, wenn eine enge Kurve genommen werden muss.

Damit diese XXL-Windräder tatsächlich in nennenswerter Zahl errichtet werden, muss aber zumindest an Land noch eine ganz andere Voraussetzung erfüllt sein: die Akzeptanz der Bevölkerung.

Schon heute ist der Bau neuer Anlagen vielerorts stark umstritten, Anwohner fürchten Lärm, Landschaftseingriffe und Einschränkungen für Tiere. Je länger die Flügel eines Windrads sind, desto stärker dominiert es das Bild der Region. Auch die Schallemissionen nehmen zu. Ein weiteres Wachstum der Anlagen dürfte daher bei den vielen Initiativen, die sich gegen die Windkraft organisiert haben, auf Widerstand stoßen.

Video: Windkraft ohne Saft (SPIEGEL TV 2014)

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insgesamt 223 Beiträge
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flaffi 10.08.2018
1. Es, war zu erwarten
Mit der unbegrenzten Fördung ohne eingebaute Bremse hat man halt ein Schneebrett losgetreten. Und jetzt gilt, Rette sich wer kann.
gerhard2010 10.08.2018
2. Fläche der Rotorblätter
Wenn es um die Fläche der Rotorblätter geht dann soll GE oder Vestas doch einfach mehr Blätter nehmen.Statt der üblichen 3 dann eben 4, 5, oder 6. Es wird schon genug Wind vorbei kommen, um das nächste Blatt aus der Wirbelschleppe des letzten herauszuhalten. G210.
conlupoX 10.08.2018
3. Licht und Schatten
Ich bin Status ein Fan erneuerbarer Energie und zudem fasziniert, was technisch möglich ist und bald möglich sein wird. und ich habe auch nicht viel einzuwenden gegen die Windmühlen in meiner Nachbarschaft, so laut sind die gar nicht. Aber es muss endlich etwas gefunden werden, dass so ein Rotor nicht immer wieder zum Shredder für Hunderte oder gar Tausende von Vögeln wird.
hileute 10.08.2018
4. In offshore windparks sollten größere Rotorblätter ja kein Problem für die Bevölkerung sein,
außerdem sollten die Windkraft Gegner sich auch Mal hinterfragen, weil wenn stattdessen ein Kohle oder AKW gebaut würde wäre das Geschrei wahrscheinlich noch größer
jacpro 10.08.2018
5. unerhört!
Wo sind nur die guten alten Zeiten von smogtriefenden Schornsteinen der Kohlekraftwerke und AKW's, mit ihren polarlichtgrünen Kühltürmen geblieben?? Was für ein beschissenes Jahrhundert.
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