Horizontale Windkraftanlagen: Die Vorteile und Nachteile

Was sind die Vorteile und Nachteile von horizontalen Windkraftanlagen?
Was sind die Vorteile und Nachteile von horizontalen Windkraftanlagen?

Horizontale Windkraftanlagen sind meist in weitläufigen Windparks im Rahmen eines staatlichen Vorhabens oder Industriekraftwerks zu sehen. Die Vorteile der Turbinen machen sie nämlich ideal für die Stromerzeugung im großen Maßstab. Gleichzeitig erfordern ihre Nachteile mehr Arbeitskräfte, Ressourcen und eine bis ins kleinste Detail durchdachte Planung.

Es gibt vier Vorteile von horizontalen Windkraftanlagen.
Es gibt vier Vorteile von horizontalen Windkraftanlagen. Light Bulb icons by Till Teenck from the Noun Project.


Die 4 Vorteile von horizontalen Windkraftanlagen


Hohe Nennleistung

Horizontale Windkraftanlagen sind darauf ausgelegt, je nach Verwendungszweck ein Leistungsvermögen von 2 bis 8 MW aufzuweisen. Wenngleich die exakte erzielbare Leistung einer Windturbine von der Größe der Anlage und der Windgeschwindigkeit abhängt, erzeugt eine Windkraftanlage mit einem Leistungsvermögen zwischen 2,5 und 3,0 MW im Onshore-Betrieb durchschnittlich 6 Mio. kWh pro Jahr. Das genügt, um 1.500 EU-Haushalte mit Strom zu versorgen.


Hohe Energieeffizienz

Bei jeglicher Art von Energieumwandlung geht während des Prozesses Energie verloren. Die Effizienz dieser Umwandlung zu verbessern ist einer der größten Schwerpunkte in der Windenergiebranche. Unabhängig von anderen Vor- oder Nachteilen weisen horizontale Windkraftanlagen gegenwärtig die höchste Energieeffizienz auf. Die Turbinen können 40–50 % der Windkraft in Elektrizität umwandeln.


Hohe Zuverlässigkeit

Da die horizontale Bauweise seit vielen Jahren den Markt für Windturbinen beherrscht, sind Forschung und Entwicklung bei diesen Anlagen besonders ausgereift. Doch nicht nur ist die Technik aktueller Entwicklungen weitgehend zuverlässig, auch die Anwendungsmöglichkeiten und -gebiete sind umfangreich erforscht.


Hohe Maximalgeschwindigkeit

Aufgrund der Bauhöhe der Rotoren verkraften horizontale Anlagen stärkere Windgeschwindigkeiten. Die Turbinen können demnach länger bei höheren Windstärken arbeiten und dadurch die bestmöglichen Ergebnisse erzielen. Da die Luftströmung in dieser Höhe relativ stabil ist, herrscht dort eine Stetigkeit des Windes, die sich in der erzeugten Leistung einer horizontalen Windkraftanlage widerspiegelt.

Es gibt drei Nachteile von horizontalen Windkraftanlagen.
Es gibt drei Nachteile von horizontalen Windkraftanlagen. Construction icons created by Path Lord from the Noun Project.


Die 3 Nachteile von horizontalen Windkraftanlagen


Schwierigkeiten bei Transport, Montage und Wartung

Bedingt durch die schiere Größe einer horizontalen Windkraftanlage ist deren Transport und Montage mit diversen logistischen sowie technischen Herausforderungen verbunden. Mit ihren bis zu 70 Meter langen und 20 Tonnen schweren Flügelblättern passen die Turbinen häufig nicht durch die engen, kurvigen Bergstraßen windreicher Regionen. Auch der Weg über normale Kraftfahrstraßen ist nicht selten problematisch, da dort Häuser, Strommasten oder Straßenlampen im Weg stehen.

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Im Jahr 2015 dokumentiere CIMC Vehicles, wie Experten einzelne Flügelsegmente durch Dörfer und Wälder hinauf auf den Berg Baoding der chinesischen Provinz Yunnan transportierten.

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Sind die Turbinen erst einmal geliefert, steht noch immer die anspruchsvolle Montage an. Vom Fundament über die Elektronik bis hin zur Anordnung der Einzelteile sowie deren Zusammenbau benötigt ein ganzes Team aus geschulten Fachkräften mitunter Monate, um eine Anlage sicher und ordnungsgemäß zu installieren. 2018 hielt das Unternehmen Orient Energy System eindrucksvoll die Installation eines 50-MW-Windparks im Zeitraffer fest.

Zu guter Letzt gilt die Wartung einer horizontalen Windkraftanlage als besonders aufwendig, da sich alle wesentlichen Elemente – wie Getriebe, Generator, Windmesssystem, Bremse, Windrichtungsnachführung oder Rotor – hoch oben auf dem Turm befinden. Somit muss das Wartungspersonal die Instandhaltung der Anlagen in schwindelerregenden Höhen von 80 bis 100 Metern unter strammen Windkonditionen durchführen.


Umweltbelastung

Von den Vor- und Nachteilen horizontaler Windkraftanlagen werden vor allem deren Auswirkungen auf die Umwelt ausgiebig diskutiert, da diesbezüglich bis heute einige Kontroversen bestehen. Zu den Bedenken gehören speziell die Geräuschemissionen, die von den Umdrehungen der Flügel verursacht werden, sowie die riesigen Schlagschatten bzw. die Einflüsse auf lokale Tierwelten oder vorherrschende Ökosysteme.

Während das Ausmaß der Flügelblätter einer horizontalen Windkraftanlage die Gefahr eines Zusammenstoßes mit Flugtieren birgt, beeinflussen Offshore-Turbinen das Ökosystem unserer Meere in einer Art und Weise, die bis jetzt noch nicht umfassend erforscht ist. Allerdings legt eine 2012 im Journal of Applied Ecology unter der Leitung des Ornithologen James W. Pearce-Higgins veröffentlichte Studie nahe, dass die Mehrheit der Tierarten neben den Windparks bestehen oder sogar florieren kann, sofern diese einmal in Betrieb sind (Pearce-Higgins et al., 2012). Andere statistische Untersuchungen ergänzen, dass in den USA nur 1 % der tödlichen Unfälle von Vögeln mit vom Menschen errichteten Objekten auf Windturbinen zurückzuführen sind.


Strikte Einschränkungen für die Montage

Obwohl Regierungen auf der ganzen Welt unablässig Anreize zur Umsetzung der Energiewende schaffen, können die Bestimmungen bezüglich Entwicklung und Installation von Windkraftanlagen noch immer zu Einschränkungen führen. Beispielsweise muss der Mindestabstand von horizontalen Windturbinen zu angrenzenden Privathaushalten normalerweise das Vierfache der Gesamthöhe der Anlage betragen. Zudem muss die betroffene Gemeinde vor der Montage der Turbine ein Lärmgutachten in Auftrag geben, damit vorgeschriebene Grenzwerte nicht überschritten werden. Dazu zählt eine Evaluation des aktuellen Lärmpegels unter Berücksichtigung zukünftiger, durch den Betrieb der Turbinen entstehenden Geräusche. Bei allen Regulationen gibt es zwar lokale Gemeinsamkeiten, jedoch variieren die Vorschriften je nach Region und den politischen, sozialen sowie naturbedingten Umständen vor Ort.