Windkraftanlagen sind unsere momentan noch immer wichtigste Quelle für erneuerbare Energien. Ganze 49% unseres grünen Stroms in Deutschland wird durch Wind erzeugt – der mit Abstand größte Anteil der Erzeugung aus Sonne, Wind, Wasser und Biomasse. Aber wie wissen diese riesigen Turbinen eigentlich, wie schnell sie sich drehen müssen, um die momentan maximale Energie aus dem Wind zu gewinnen? Die Antwort liegt in einer Kombination aus Technologie und Physik, die es den Anlagen ermöglicht, sich an immer wechselnden Windbedingungen anzupassen.
Eine zuverlässige Datenerfassung ist das Fundament
Zunächst einmal ist es wichtig zu verstehen, dass die Leistung einer Windkraftanlage stark von der Windgeschwindigkeit abhängt. Was Sinn ergibt! Je kräftiger der Wind weht, desto mehr Energie kann die Anlage entsprechend auch erzeugen. Es ist also unfassbar wichtig und entscheidend, dass die riesigen Rotorblätter der Windkraftanlage mit der optimalen Geschwindigkeit drehen, um die maximale Leistung zu erzielen.
Moderne Windkraftanlagen sind mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Sensoren ausgestattet, die konstant Daten über die momentane Windgeschwindigkeit, -richtung und -dichte liefern. Diese Sensoren sind in der Regel in der Nabe des Rotors (das Bauteil, das die Rotorblätter mit dem Rest der Maschine verbindet) oder in den Blättern selbst angebracht. Diese gesammelten Informationen werden dann von einer Steuereinheit analysiert, die die Drehgeschwindigkeit der Rotorblätter entsprechend den aktuell vorherrschenden Windbedingungen anpasst.
Optimale Ausrichtung und Geschwindigkeit in Echtzeit
Hierbei gibt es einige Schlüsselkomponenten, die für einen reibungslosen Ablauf sorgen. Eines dieser Elemente ist ein Frequenzumrichter. Diese Komponenten wandeln die variable Drehzahl der Rotorblätter in eine konstante Frequenz um, die mit dem Stromnetz synchronisiert ist. Auf diese Weise kann die erzeugte Energie effizient eingespeist werden. Die Befehle kommen von einem zentralen Steuerungssystem, das auf Basis der gesammelten Winddaten und unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie die Leistungskurve der Windkraftanlage, die aktuelle Last des Stromnetzes und die Betriebsparameter der Anlage selbst die ideale Drehgeschwindigkeit berechnet.
Ebenfalls wichtig ist die Pitch-Steuerung der Rotorblätter. Moderne Windkraftanlagen verfügen über Blätter, die sich um ihre Längsachse drehen können, um den Anstellwinkel des Blattprofils zu verändern. Eine clevere Lösung, die es den Anlagen ermöglicht, die aerodynamische Belastung der Rotorblätter zu regulieren und so ihre Effizienz vollständig zu maximieren. Die Pitch-Steuerung wird ebenfalls von der zentralen Steuerungseinheit überwacht und angepasst. Darüber hinaus nutzen Windkraftanlagen auch Vorrichtungen wie Windfahnen und Anemometer, um die Windrichtung und -geschwindigkeit zu überwachen und ihre Ausrichtung entsprechend anzugleichen.
Die Steuerung der Drehgeschwindigkeit ist ein recht komplexer Prozess, der eine Zusammenarbeit aus präziser Datenerfassung, Analyse und Regelung erfordert. Moderne Technologien und fortschrittliche Steuerungssysteme machen Windkraftanlagen jedoch zu der mitunter effizientesten und zuverlässigsten nachhaltigen Energieerzeugung.