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Was bedeutet die 10H – Abstandsregelung?

veröffentlicht um 13.05.2015, 00:42 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 13.05.2015, 00:44 ]

Zum Schutz vor Emissionen fordern viele Verbände und Interessengemeinschaften die 10H – Regel. Der überwiegende Anteil der Emissionen, wie z.B. Schall – nicht Infraschall, Schattenwurf, Lichtreflexe, Lichtbefeuerung und bedrängende Wirkung verlieren ihren Einfluss in einer Entfernung von der zehnfachen Höhe.

Beitrag von Andreas Lobb

Die nachfolgende Darstellung zeigt das betroffene Wohngebiet mit einem Radius von ca. 1.500 m bzw. 2000 m rund um die ausgewiesene Windkraft-Konzentrationszone in Langenfeld Reusrath. Warum eigentlich 1.500 m bzw. 2000 m Radius? 
10H-Abstände in Reusrath

*Abbildung: Karte des Bereiches Reusrath, Software: TIM-Online NRW

Zum Schutz von Mensch und Tier hat die Bayrische Landesregierung in der Bayrischen Bauordnung (BayBO) einen gesetzlichen Mindestabstand von Windenergieanlagen (WEA) vom Zehnfachen ihrer Höhe zu Wohngebäuden festgelegt und somit die sogenannte 10H-Abstandsregelung etabliert [1].

Aufgrund des Abstandes werden die Immissionen einer Windkraftanlage (WKA) deutlich verringert. Als Emission kommen hier der hörbare und vor allem der nicht hörbare Lärm (Infraschall), Schattenschlag, Lichtreflexe, Lichtbefeuerung und die bedrängende Wirkung in Frage. Vor allem der niederfrequente Infraschall steht im Verdacht die Gesundheit erheblich zu gefährden. Inzwischen halten sich immer mehr Gemeinden zum Schutz ihrer Einwohner und auch der Tierwelt außerhalb von Bayern an diese 10H-Abstandsregelung.

In dem ehemals sehr windkraftfreundlichen Staate Dänemark wird seit 2014 kaum mehr eine Windkraftanlage an Land genehmigt. Grund hierfür ist eine abwartende Haltung seitens der genehmigenden Gemeinden. Sie warten eine staatlich beauftragte Studie zum Einfluss von Infraschall, hervorgerufen von WKA, auf den Menschen und Umwelt ab.

Auch die Bundesregierung hat nun die Ausschreibung einer ähnlichen Studie kürzlich veranlasst.

Unser Bürgermeister Frank Schneider hat in seiner Neujahrsrede die Aufhebung der bisher geltenden Höhenbegrenzung von 100 m in der ausgewiesenen Windkraftkonzentrationszone Langenfeld Reusrath angekündigt. Momentan ist der Bau von zwei WKA mit einer gesamten Höhe von 149 m beantragt. Bei einer Aufhebung der Höhenbegrenzung wären auch deutlich höhere WKA möglich. Nach Vertragslage wären dies momentan bis zu 207 m. Somit wären Abstände von ca. 1500 m und 2000 m bei einer 10H-Abstandsregelung gegeben.

Zur Aufhebung der Höhenbegrenzung hat unser Bürgermeister eine Ratssitzung der Stadt Langenfeld für den 16.06.2015 (voraussichtlich 18:00 Uhr im Rathaus) anberaumt. In dieser Ratssitzung ist auch eine Diskussion mit den interessierten und betroffenen Bürgern Langenfelds vorgesehen. Wir hoffen auf rege Beteiligung der Bürger Langenfelds! Die Bürgerinitiative Ruhiger Horizont Langenfeld Reusrath fordert, dass der Stadtrat ohne Not keine voreilige Entscheidung zu Lasten der Gesundheit seiner Bürger fällt und dass er die bestehende 100 m Höhenbegrenzung vorerst beibehält bis die Ergebnisse der Studien vorliegen.

Download: Beitrag

[1] Die Höhe einer WEA im Sinne dieser Vorschrift ist die Gesamthöhe, also die Nabenhöhe zuzüglich dem Radius des Rotors. Windkraftanlagen haben also seit 2014 zum nächstgelegenen Wohngebäude, das in einem der vorgenannten Gebiete zulässigerweise errichtet wurde bzw. errichtet werden kann, grundsätzlich einen Abstand vom Zehnfachen ihrer Gesamthöhe einzuhalten. Bekanntmachung: Link


Dimensionen einer Windkraftanlage

veröffentlicht um 09.03.2015, 12:28 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 12.03.2015, 14:15 ]

In der Nachbarstadt Leichlingen wurden zwei gewaltige Bauwerke errichtet. Der Fernsehturm und der Fernmeldeturm im Ortsteil Witzhelden. Beide sind aus riesigen Entfernungen trotz der für den Fernsehturm schmalen Bauform. Hier sticht der rot weiße Anstrich ins Auge. Der graue Stahlbetonbau des Fernmeldeturms wirkt gigantisch. Wie sähe eine Windkraftanlage im Vergleich dazu wohl aus?

Beitrag von Andreas Lobb

Jeder Bürger in Langenfeld kennt und sieht zwei Industriegiganten mit Blick auf das Bergische Land. Selbst von der anderen Rheinseite z.B. aus Grevenbroich sind diese beiden Anlagen noch sehr gut sichtbar.

Die Rede ist von dem mehr als 50 Jahre altem Fernsehturm und dem Fernmeldeturm. Beide Türme stehen im Ortsteil Leichlingen-Witzhelden. Der insgesamt 202,5 m hohe Fernsehturm war bis in das Jahr 2006 sogar 220 m hoch. Dieser Turm wurde in Stahlbauweise erstellt. Dadurch ist dieser relativ schmal und begnügt sich mit einer kleinen Grundfläche [1].

Der kleinere Fernmeldeturm, ca. 1 km vom Fernsehturm entfernt, wirkt jedoch umso wuchtiger. Mit Gesamthöhe 134 m ist er fast 70 m kleiner. Aufgrund seiner Bauweise aus Stahlbeton ist dieser Turm sehr viel wuchtiger. Die Kanzel, an der die Fernmeldesender und Empfänger angebracht sind ist ganze 33 m im Durchmesser. Sie befindet sich in einer Bauhöhe von ca. 75 m und ist 8 m hoch. Aufgrund des Wechsels von der Festnetz- in die Mobilnetztelefonie verliert der Fernmeldeturm immer mehr an Bedeutung und steht momentan so fast als Industrieruine und mahnendes Beispiel in der Landschaft [2].

Die Firma SL Naturenergie GmbH hat ein Antrag zum Bau von zwei Windkraftanlagen der Firma Enercon eingereicht. Die Firma beantragt darin den Bau des Typs E-82 mit einer Höhe von 138 m. Damit ist der Turm um ganze 4 m höher als der Fernmeldeturm. Der Rotor besitzt einen Durchmesser von 82 m. Somit ergibt sich eine Gesamthöhe von 149 m. Für den Fall das die Höhenbegrenzung aufgehoben werden sollte, gibt es noch die Möglichkeit eine vergleichbare Windkraftanlage des Typs E-126 der Firma Enercon zu bauen. Die Höhe des Turms beträgt hier 135 m, als nur geringfügig höher als der Fernmeldeturm. Allerdings beträgt der Rotordurchmesser ein stolzes Maß von 126 m. Somit beträgt die Bauhöhe einer solchen Anlage gewaltige 198 m.

Jeder, der hier sagt: „Windkraft Klasse! Kein Thema!“, der sollte sich einmal 5 Minuten Zeit nehmen und sich in die Situationen derer versetzen, die in unmittelbarer Nähe solcher Giganten leben – Fauna und Flora inbegriffen. Zudem kommt bei Windkraftanlagen hinzu, dass diese Bauwerke nicht statisch sondern dynamisch verhalten. Wer sich dann auch eingestehen muss: „Ich habe damit auch ein Problem!“, der sollte sich auf den Weg wie wir begeben und nach anderen Wegen suchen an die gesteckten Ziele zu erreichen.

Download: Beitrag

[1] Informationen Wikipedia: Link

[2] Informationen Wikipedia: Link



Don Quijotes Kampf gegen Windmühlen, Teil 4: Deutsche Gründlichkeit? Deutscher Stromsegen für Europa?

veröffentlicht um 29.10.2013, 05:01 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 12.03.2015, 14:16 ]

Wieviel Strom wird in Deutschland erzeugt und verbraucht? Wird Strom importiert oder mehr exportiert? Wer profitiert?

Beitrag von Andreas Lobb

In Deutschland stieg die Stromerzeugung in den letzten 10 Jahren um insgesamt 30,3 TWh [1]. So wurden im Jahr 2012 insgesamt 617 TWh Strom erzeugt. Zunächst wird sich jeder denken, das ist plausibel! Etwas mehr als 5 % Strom in 10 Jahren, das passt doch in unser Leben.

Aber wir sollten uns das einmal etwas genauer anschauen.

Abbildung 1: Datei: Brutto-Stromerzeugung D Vergleich 2002_2012 08Jan2013_o_jaehrlich_Ki-1.pptx [2]
In Zahlen ergeben sich:
   2002  2012  Veränderung
   [TWh]  [TWh]  [%]
 Kernenergie  164,3   98,7   -39,9 
 Braunkohle 158,4   160,4  +1,1 
 Steinkohle 134,9  117,2  -13,1 
 Erdgas 58,7  67,9  +15,7 
 Heizöl,  Pumpspeicher,  etc. 23,5  37,0  +57,4 
 Wind 17,6  43,2  +145,5 
 Biomasse 5,9  37,0  +527,1 
 Wasser 23,5  18,5  -21,3 
 Photovoltaik 30,9   
 Siedlungsabfälle 6,2   
 Summe  586,8  617,0  +5,2

Im Jahr 2002 haben wir einen kleinen Betrag von weniger als 1 TWh nach Deutschland importiert. Somit haben wir in diesem Jahr etwas weniger als 588 TWh Strom verbraucht. Im Jahr 2012 haben wir jedoch 22 TWh Strom an unsere europäischen Nachbarn verkauft. Somit haben wir innerhalb Deutschland nur insgesamt 595 TWh verbraucht.

Somit stieg der Stromverbrauch innerhalb Deutschland um nur 7 TWh. Dies entspricht einer Steigerung von etwas weniger als 1,2 % in diesen 10 Jahren!!

Vergleichen wir nun einmal den Anteil der Erneuerbaren Energien. Dieser stieg mit ca. 41 TWh im Jahr 2002 auf ca. 123 TWh und verdreifachte sich in diesem Zeitraum. Bei den Erneuerbaren Energien stieg der Anteil bei der Stromwandlung durch Wind-, Sonnenenergie und Biomasse besonders. Ermöglicht wurde dies durch einen bevorzugten Rückgang bei der Stromerzeugung durch Atomenergie.

Was passiert nun aber mit dem für Deutschland zu viel produzierten Strom?

Dieser wird in das nähere europäische Ausland verkauft.

Wird mehr Strom hergestellt, als verbraucht wird, muss ein Abnehmer für den Strom gefunden werden. Als sinnvollste Möglichkeit sollte die erzeugte Energie gespeichert werden. Leider kann dies noch nicht in entsprechenden Größenordnungen realisiert werden. Als Ausweg bietet sich dann in einer Marktwirtschaft nur noch der Preis. Dieser fällt solange, bis sich ein Käufer findet oder sich das Angebot der Nachfrage anpasst.

Strom aus Wind- und Sonnenenergie fällt relativ spontan an. Somit sind diese, von uns geförderten Erneuerbaren Energien, diejenigen, für die zuerst ein Käufer gefunden werden muss.

Im letzten Jahr 2013 profitierten vor allem die Niederlande! So kauften sie mehr als 10% des von ihnen verbrauchten Stroms, teilweise unter Erzeugungskosten, von uns ein [3].

Für das Jahr 2013 zeigt sich gegenüber 2012 ein weiterhin steigender Trend. Grund liegt hier in dem weiterhin steigenden Anteil Erneuerbaren Energien. Wir, Bürger Deutschlands, fördern dies! 

Download: Beitrag

[1] 30,3 TWh = 30,3 Mrd kWh = 30.300.000.000 kWh

[2] Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Link zur Datei

[3] Stromaustausch mit den Nachbarstaaten, Quelle BDEW,  Link zur Datei
Stromverbrauch der Niederlande:  Link zur Website


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Entwicklung der Stromerzeugung aus Wind- und Solarenergie

veröffentlicht um 04.05.2013, 10:41 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 13.05.2015, 00:40 ]

Was leisten unsere installierten Energiewandler zur Nutzung von Sonnen- und Windenergie? Wie hoch sind die Investitionskosten dieser Kraftwerke? 

Beitrag von Andreas Lobb

Im Jahr 2012 leisteten Windkraftwerke in Deutschland, mit einer Nennleistung von 30.000 MW, eine elektrische Leistung von 46.000.000 MWh. Dies entspricht einer erzielten Leistung von 5.250 MW und einer nutzbaren Kapazität von nur 17,5 %. Mit Windkraftanlagen der 2 MW-Klasse würden in Deutschland so insgesamt 15.000 Anlagen in Betrieb sein. Hierbei entstanden Investitionskosten von
ca. 40 Mrd. €! Zur Erzeugung der gleichen elektrischen Leistung durch Gaskraftwerke hätten ca. 50 Anlagen mit Investitions-kosten von ca. 21 Mrd. € gebaut und in Betrieb gehen müssen [1].

Abbildung 1: Seite 5, Datei: Solar_Wind_2012_13a_1.pdf [2]                              Die installierte Nennleistung der Solar-
anlagen in Deutschland ist im Jahr 2012 um 34 % auf knappe 32.500 MW angestiegen. Die produzierte Leistung stieg sogar um 44% auf 29.900.000 MWh. Aus diesen Daten berechnet sich eine erzielte Leistung von 3.400 MW. Somit betrug die nutzbare Kapazität von nur
10,5 %. Die Investitionskosten für die Solarkraftwerke betrugen ca. 75 Mrd. € [4]!

Betrachtet man die jährliche Entwicklung der Produktion von Strom durch Solar- und Windenergie so ergibt sich im Jahr 2012 eine besondere Konstellation. Wie in den folgenden Diagrammen zu erkennen ist, wird im Winter ein Maximum an Strom 
Abbildung 2: Seite 6, Datei : Solar_Wind_2012_13a_1.pdf [3]                             mittels Windenergie hergestellt. Über die;
Sommermonate sinkt die Stromerzeugung merklich. Im Fall der Stromerzeugung durch Solarenergie verhält es sich umgekehrt. Hier wird durch die vermehrte Sonneneinstrahlung während der Sommermonate deutlich mehr Strom erzeugt. Im Jahr 2012 ergab sich so eine harmonische Stromerzeugung von insgesamt
ca. 7.000.000 MWh pro Jahr. Diese besondere Konstellation wurde durch den rasanten Anstieg der installierten Kapa-zität von Solaranlagen zum Jahr 2012 und der leicht geringeren Entwicklung des Windes erreicht. Momentan liegen die installierten Nennkapazitäten auf fast gleicher Höhe. Auf Seiten der Investitions-
Abbildung 3: Seite 14, Datei: Solar_Wind_2012_13a_1.pdf [5]                            kosten stellt sich jedoch ein ganz anderes  
Bild. Bezogen auf ihre Nennkapazität sind Dies ist auch ein Grund, warum die EEG Umlage zum Jahr 2013 so stark anstieg.
die Solaranlagen fast doppelt so teuer.

Aber was passiert nun, wenn weiterhin vermehrt in die billigere Windenergie investiert wird?

Windkraftwerke unterliegen einem kurzfristigen Wechsel der Windstärken und erzeugen so sehr schwankende  Strommengen. Für einen Teil dieser stark schwankenden Strommengen besteht momentan nur die Möglichkeit, diese Mengen Interessenten anzubieten. Dieser Abbildung 4: Seite 13, Datei: Solar_Wind_2012_13a_1.pdf [6]                            Handel kann z.B. an der;
Strombörse in Leipzig verfolgt werden. Im Jahr 2012;wurde eine Menge von 22.000.000 MWh,welche in etwa der Hälfte des durch Windkraft erzeugten Stromes entspricht, an unsere Nachbarstaaten verkauft.

Aufgrund des Überangebotes an Strom gehen die Stromerzeuger das Risiko ein, ihren erzeugten Strom unter Wert zu verkaufen.

Würde dieser Strom z.B. aus Windenergie erzeugt, so bedeutet dies, dass jeder EEG zahlender Verbraucher sich glücklich schätzen kann, einem europäischen Abbildung 5: Seite 11, Datei: Solar_Wind_2012_13a_1.pdf [7]                            Nachbarn zu einem billigen Strom verholfen zu haben. Will Deutschland den Weg, zum weiteren Ausbau vor allem der Windenergie weiter beschreiten, so müssen wir zunächst neue Stromtrassen und vor allem Speichermöglichkeiten für diesen Strom erstellen.


Download: Beitrag

[1] Uni-Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Seite 15,  Erzeugungskosten zur Bereitstellung elektrischer Energie von Kraftwerksoptionen in 2015

[2] Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Seite 5, Datei: Solar_Wind_2012_13a_1.pdf

[3] Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Seite 6, Datei:  Solar_Wind_2012_13a_1.pdf

[4] Uni-Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung, Seite 15,  Erzeugungskosten zur Bereitstellung elektrischer Energie von Kraftwerksoptionen in 2015

[5] Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Seite 14, Datei:  Solar_Wind_2012_13a_1.pdf

[6] Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Seite 13, Datei:  Solar_Wind_2012_13a_1.pdf

[7] Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V., Seite 11, Datei: Solar_Wind_2012_13a_1.pdf


Das Dilemma: Wenn Zwei sich streiten, muss ein Dritter zahlen!

veröffentlicht um 16.04.2013, 12:53 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 12.03.2015, 14:17 ]

Durch den Eingriff des Staates in die Energiewandlung entstand ein Konflikt, der Preissteigerungen für den Verbraucher nach sich ziehen wird. Momentan wird zur Stromerzeugung ein redundantes[1] System aufgebaut.

Beitrag von Andreas Lobb

Nach dem Atomunfall in Fukushima ging ein Aufschrei durch die deutsche Bevölkerung. „So etwas darf bei uns nicht passieren!“ Getragen von dieser Welle machte unsere Regierung innerhalb weniger Wochen eine 180° Kehrt-wende weg vom Heilsbringer „Atomstrom“ hin zu den Erneuerbaren Energien. Wie würde Deutschland diesen Weg
am besten beschreiten? Der logische Schluss war zunächst erst einmal die Erzeugung von regenerativen Energien. Dazu wurden bestehende Förderungen in diese Bereiche neu geschaffen, bzw. bestehende Förderungen ausgebaut. Da einige Energiewandlungsarten besonders gefördert, bzw. in der Bevölkerung besonders gut aufgenommen wurden, konnte Deutschland in den letzten Jahren einen deutlichen Zuwachs dieser Erneuerbaren Energien verzeichnen. Im Segment „Wind“ zeigten sich besonders große Erfolge im Ausbau. Hier ist es, aufgrund der Förderung durch das EEG, in
Gebieten mit Windgeschwindigkeiten im Abbildung 1: Quelle Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW),            Bereich von 10 m/s und mehr, fast
Solar_Wind_2012_13a_1.pdf                                                                                                                                         unmöglich an einer Investition vorbei zu gehen. Die Windkraftanlagen, die unter solchen Bedingungen arbeiten, amortisieren sich in wenigen Monaten bis Jahren. In der restlichen Nutzungszeit wird dort, wie früher in den Atomkraftwerken Geld gedruckt. So weit so gut.

Leider führt diese Tatsache zu mindestens zwei großen Hauptproblemen:

1.       Verschiebung der Geldströme

2.       Kostensteigerungen

Innerhalb des EEG wurden zur Förderung der Erneuerbaren Energien einige wichtige Grundsätze aufgestellt unter anderem wurden die Erneuerbaren Energien als privilegiert eingestuft. Das bedeutet, wenn Strom aus einer Erneuerbaren Energie erzeugt wird, muss diese Energie in unser Netz eingespeist werden. Die Erzeuger erhalten momentan auch ihre Entgelte, wenn sie aus Gründen wie z.B. Zwangsabschaltungen, etc. keine Energie zur Verfügung stellen.

Diese Tatsache führt einen Konflikt in sich. Vor dem deutlichem Ausbau der Erneuerbaren Energie war der Stromerzeuger-Markt ein Oligopol[2]. Deutschland war praktisch in vier Regionen unterteilt, die jeweils von einem der vier Riese: E.ON, RWE, EnBW und Vattenfall. Sie stellen das Grundgerüst zur Versorgung Deutschlands mit Strom. Hierfür stellen sie Kraftwerke mit einer gesamten Leistung von mehr als 80 GW[3]. Minimal verbrauchen wir eine Leistung von 30 GW. Um diese Schwankungen innerhalb eines Tages bedienen zu können, werden etliche Kraftwerke an- und wieder abgefahren. Wer, wann, welches Kraftwerk herunterfahren bzw. abschalten muss, bestimmt die Netzagentur. Der Strompreis, den die Erzeuger kalkulieren, ist nun auf den vorgehaltenen Anlagenpark und die Abnahme einer bestimmten Menge Strom berechnet. Aufgrund der Privilegierung der Erneuerbaren Energien sind die vier Riesen nun gezwungen ihre Kraftwerke immer häufiger herunter zu fahren, bzw. abzuschalten. Dies gilt nicht nur für Atomkraftwerke! Zur Grundstromversorgung Deutschlands erfolgt vorwiegt über Steinkohle- bzw. Braunkohlekraftwerke. Hier wird durch die Verbrennung von Kohle Wärme erzeugt. Mit einem Wirkungsgrad von maximal 60 % wird die Wärmeenergie nun in elektrische Energie umgewandelt. Aufgrund dieses anhaltenden Verbrennungsprozesses der Kohle sollte jedem klar sein, das man ein Feuer mit Kohle nicht so einfach löschen und später wieder anzünden kann. Somit verbleiben diese Kraftwerksarten bevorzugt am Netz und bilden zur Versorgung der Minimallast von 30 GW. Wird nun mehr Energie benötigt kommen die anderen Kraftwerksarten ins Spiel. Die Erzeugung von Strom mit Gaskraftwerken bzw. Atomkraftwerken hat den Vorteil, dass sie sehr direkt ist. Die Gasmenge, die in einem Gaskraftwerk verbrannt wird und somit Wärme erzeugt, kann von 0 % bis 100 % variieren. Auch in einem Atomkraftwerk verhält es sich ähnlich. Der Brennstoff strahlt zwar ständig, aber die Energie kann durch eine Abschirmung der Brennstäbe geregelt werden. Somit kann die Wärmeerzeugung von fast 0 % bis 100 % variieren. Eine solche Flexibilität ist momentan zur Versorgung Deutschland unerlässlich!

Genau hier tritt der Konflikt ans Tageslicht!

Die vier Riesen betreiben relativ wenige Kraftwerke mit Erneuerbaren Energiequellen. Sie müssen ihr Kraftwerke herunter fahren bzw. diese abschalten. Sie haben ihre Betriebskosten zutragen erhalten jedoch keinen Ertrag. Der Betreiber des Kraftwerkes hat nur zwei Möglichkeiten zur Reaktion. Zunächst können die Kosten gesenkt werden. Hierfür gibt es allerdings nur wenig Spielraum. Als zweite Maßnahme und wahrscheinlich bevorzugte Möglichkeit wird der Strompreis erhöht werden. Auf der anderen Seite fließen diese Mindererlöse der Großbetreiber den Betreibern von Kraftwerken mit der Erneuerbaren Energien als Erträge zu.

Der erste Schritt zur Energiewende ist getan, der zweite Schritt muss nun folgen! Jetzt dürfen keine neuen Energieerzeuger mehr installiert und weiter gefördert werden, sondern die Energiespeicherung gefördert werden. Ohne diese Speicherung ist eine Umstellung auf Erneuerbare Energien nicht möglich. Dieser Bereich wird um ein vielfaches teurer werden, als der bislang erfolgte Aufbau neuer Energiewandler. Wir benötigen dringend eine Möglichkeit um die zu viel erzeugte Energie in irgendeiner Form zu speichern und diese dann wieder zurück zu gewinnen. Was passiert, wenn wir z.B. vollständig auf Windkraft oder Sonnenenergie umgestellt haben und eben der Wind nicht weht oder die Sonne nicht scheint? Es macht sicherlich keinen Sinn, entsprechende Kraftwerke vor zu halten und so ein redundantes System zu errichten!

Download: Beitrag


[1] doppeltes
[2] Unter einem Oligopol versteht man einen Markt, in dem es gegen über einem Monopol nicht nur einen, sondern sehr wenige Anbieter mit einer Marktbeherrschenden Stellung und viele Abnehmer gibt.
[3] 80GW = 80.000.000.000 Watt

Was sind Erneuerbare Energien?

veröffentlicht um 25.03.2013, 09:34 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 12.03.2015, 14:17 ]

Welchen Ursprung hat die Energie, die wir nutzen und welche Energiequelle ist regenerativ? Diese und weitere Fragen, sowie das Verständnis um die Zusammenhänge der Energiewandlung werden erläutert.

Beitrag von Andreas Lobb

Was ist eigentlich erneuerbar an den Erneuerbaren Energien?

Zur Beantwortung möchte ich etwas ausholen. Diese Geschichte beginnt vor ca. 4,5 Milliarden Jahren. Irgendwo im nirgendwo des Kosmos ballte sich Materie – bevorzugt Wasserstoff – zusammen und zog im Verlaufe der Zeit immer mehr Materie an. An einem bestimmten Punkt, an dem die Gravitation[1] im Inneren der Materieansammlung so hoch war, dass zwei Wasserstoffatome sich so nah kamen, dass sie verschmolzen. Vor dieser Fusion besaßen die beiden Wasserstoffatome eine höhere Masse, als das nach der Verschmelzung entstandene Heliumatom. Dieser Massendefekt liefert, nach der von Albert Einstein formulierten weltberühmten Formel E = mc² [2], Energie. Während dieser Zeit, als das erste Feuer in unserer Sonne brannte, bildeten sich die Planeten. Die Erde bildete sich als dritter Planet und fand zufälligerweise in einer habitablen[3] Zone ihren Platz. Nur in dieser Zone werden Planeten mit einer Energiemenge von ihrem Zentralstern versorgt, die Wasser als Flüssigkeit vorliegen lässt. Das Vorhandensein von flüssigem Wasser gilt nach unseren Maßstäben als Grundvoraussetzung für die Entwicklung von Leben.

Die Sonne transportiert ihre Energie durch den Sonnenwind auf die Erde und die anderen Planeten. Je nach dem Energieinhalt der elektromagnetischen Wellen werden diese von der Erdatmosphäre reflektiert bzw. absorbiert. Je näher ein Planet der Sonne ist, desto mehr Energie trifft ihn.

In der nebenstehenden Grafik sind die einzelnen Energieströme dargestellt. Ins-gesamt muss sich eine ausgeglichene Bilanz ergeben. Schauen wir uns zu-nächst die gelben Energieströme an. Hier erreicht uns eine Energiemenge von 341 W/m² [4]. Diese, wie auch alle weiteren Energiebeträge sind über einen Tag gemittelt. Diese Energiemenge würde ausreichen um sechs 60 Watt Glühbirnen auf einer Fläche von 1 m² Tag und Nacht über leuchten zu lassen. Von diesen 341 W/m² werden durch die Atmosphäre 79 W/m² direkt reflektiert. An der Oberfläche werden zusätzlich
23 W/m² reflektiert. So beträgt der Anteil reflektierter Sonnenstrahlung insgesamt 
Abbildung 1: Quelle Wikipedia (Datei:Sun_climate_system_alternative_(German)_2008)  102 W/m². In der Atmosphäre werden 
78 W/m² absorbiert und insgesamt 199 W/m² emittiert. Von der Erdoberfläche werden insgesamt 396 W/m² abgestrahlt, ca. 10 % dieser Strahlung verlassen die Erde, da sie durch die Atmosphäre nicht mehr auf die Erde reflektiert werden. Anhand dieser Zahlen ist gut zu erkennen, dass die Erde ohne Atmosphäre, über kurz oder lang, einen frostigen Tod erleiden würde. Bei einer maximalen Energiezufuhr von 341 W/m² und einer Abstrahlung über die Erdoberfläche von 396 W/m² wäre die Energiebilanz negativ und die Erde würde sich merklich schnell abkühlen. Nun aber zu den zur Beantwortung unserer Frage wichtigen Energieströmen. Von den 341 W/m² Sonneneinstrahlung werden 161 W/m² von der Oberfläche absorbiert. Von dieser Energiemenge werden 17 W/m² in die Erzeugung für Thermik benötigt. 80 W/m² Energie fällt für die Verdampfung von Wasser ab.

Als Erneuerbare Energiequellen werden:

                ·         die Windkraft

                ·         die Wasserkraft

·         die Sonnenenergie

·         die Geothermie

·         die Bioenergie

genannt.

Windenergie:
Die benannten 17 W/m² der Konvektion werden bei der Erzeugung von Strom durch Windkraft gebraucht. Als Konvektion wird die durch Erwärmung der Atmosphäre beschriebene Thermik beschrieben. Diese ist die Grundlage des Windes. Somit kann die Windenergie als eine regenerative Energiequelle bezeichnet werden. Ihre Energie entstammt nicht unserer Erde.

Wasserkraft:
Die Wasserkraft leitet sich aus den 80 W/m² der Evapotranspiration her. Zunächst wird Wasser verdampft. Der sich gebildete Wasserdampf besitzt einen um die Verdampfungsenergie höheren Energieanteil. Dieser wird bei der Kondensation wieder frei. Fallen nun die Regentropfen z.B. in einen Bergsee und werden dort aufgestaut, so beinhalten diese einen höheren Energiebetrag aus potentieller Energie, als Regentropfen, die in die Tiefebene gefallen sind. Diese potentielle Energie kann in Wasserkraftwerken in kinetische Energie und anschließend in Strom umgewandelt werden. Als treibende Kraft dient hier die Gravitation. Der Ursprung der Wasserkraft liegt in der Verdampfungsenergie von Wasser und der Aufstieg in der Atmosphäre. Somit ist im eigentlichen die Sonnenstrahlung verantwortlich. Dementsprechend ist die Wasserkraft eine regenerative Energie.

Zur Energieerzeugung durch Wasser zählen auch die Gezeitenkraftwerke. Hier wird aus Bewegungsenergie des Wassers Strom gewandelt. Dieser Prozess ist wegen der hohen Massenträgheit sehr effektiv. Vorteil dieser Energieumwandlung ist, dass die kinetische Energie des Wassers durch die Gravitation des Mondes verursacht wird. Daher gehört diese Art der Energieumwandlung auch zu den regenerativen Energien.

Solarenergie:
Bei der Nutzung von Solarthermie bzw. Erzeugung von Strom durch Sonneneinstrahlung wird ein Teil der 161 W/m² zur Umwandlung der Energie genutzt. Daher ist auch hier die Sprache von einer regenerativen Energie.

Geothermie:
In der Frühzeit der Erde zog diese, aufgrund ihrer Gravitation, immer mehr Materie an. Aufgrund der Zusammenstöße wurde so viel Energie in Form von Wärme frei, dass schließlich die Materie in flüssiger Form vorlag. In dieser Schmelze sanken die schweren Elemente ins Innere ab. Die leichteren Elemente schwammen auf. Mit ausbleiben weiterer Kollisionen kühlte die Erde wieder ab und der äußere Mantel erstarrte. Das Innere blieb bis heute flüssig. Eine Ausnahme bildet nur der innere Kern. Dieser wurde durch die, im Inneren der Erde, herrschenden Bedingungen, fest. Somit wurde die Wärmeenergie zur Frühzeit des Planetensystems im Inneren der Erde eingeschlossen. Zu einem kleinen Anteil erfolgt eine zusätzliche Wärmezufuhr durch radioaktiven Zerfall schwerer Elemente, ähnlich der Prozesse in einem Atomkraftwerk. Aufgrund dieser Sachlage kann die Geothermie nicht als regenerative Energie bezeichnet werden. Durch Wandlung bzw. Nutzung ihrer Energie, wird dem System Erde diese Energie entzogen.

Bioenergie:
Bei der Nutzung von biologischen Energieträgern wie z.B. Holz, Produktionsabfälle der Landwirtschaft, Anbau Landwirtschaftlicher Energiepflanzen, Kohlen, Erdöl, Erdgas, etc. zur Wandlung der gespeicherten Energie in Strom oder Wärme werden überall gleiche Prinzipien eingesetzt. Bei der Verbrennung der organischen Bestandteile entsteht Wärme, die als Wärme direkt genutzt oder über eine Wärmekraftmaschine in Strom umgewandelt wird. Als Abfallprodukt entsteht unter anderem Kohlendioxid. Zum Anfang allen Lebens war Kohlendioxid neben anderer Gase Hauptbestandteil der Erdatmosphäre. Durch Zufuhr von Energie (im Diagramm 161 W/m²) wurden diese stabilen Gase in stabile Verbindungen mit einem höheren Energieniveau umgewandelt. So könnte z.B. aus Kohlendioxid, Wasserstoff und sehr hohen Energien Methan und Wasser entstehen. Wird nun Methan verbrannt, so wird die im Methan gespeicherte Energie freigesetzt. Da Kohle, Erdöl und Erdgas aus organischen Abfällen unter hohem Druck im Erdinneren entstanden sind, haben sie die Energien früherer Sonnenstrahlen in sich gespeichert und geben diese bei der Energiewandlung wieder ab. Somit können diese organischen Rohstoffe letztendlich auch als regenerativ betrachtet werden.

Resümee:

Der Begriff „erneuerbar“ bzw. „regenerativ“ ist eher irreführend. Energien können nur mittels Massedefekt bei der Kernfusion bzw. Kernspaltung erzeugt werden. Dieser Vorgang kann solange aufrecht gehalten werden, wie Brennstoff vorhanden ist. Andere Energieerzeuger sind unter näherer Betrachtung Energiewandler.

Da unsere Sonne uns noch für ca. 4,5 Milliarden Jahre mit Energie versorgen wird und wir auf unserer Erde nur ihre Energie wandeln, möchte ich diesen Prozess als regenerativ beschreiben.

In Gänze können so alle beschriebenen Energieumwandlungsformen, außer der Geothermie, als regenerativ betrachtet werden. Der Unterschied liegt nur in der Art der Energiewandlung. Die einen wandeln Energie unter Kohlendioxid Ausstoß, die anderen nicht. Wichtig für diese Unterscheidung ist nur, woher die ursprüngliche Energie dieser Quelle stammt. Mais, Kohle oder Erdöl sind nachwachsende Rohstoffe. Um Erdöl oder Kohle zu erhalten, bedarf es nur ein etwas mehr an Zeit, dafür ist der Energieinhalt deutlich höher.

Energiequellen, die ihren Ursprung außerhalb unserer Erde haben, können und sollten bevorzugt zur Energiewandlung genutzt werden. Wird Geothermie zur Energiewandlung genutzt, so hat dies langfristig einen negativen Einfluss. Die Energiemengen sind zwar extrem hoch, aber der Mensch würde sie dem System Erdinneren entziehen. Wir hätte nicht die Möglichkeit dem System die entnommene Menge Energie wieder zu zufügen. Würde sich z.B. der flüssige Erdkern verfestigen, hätte das die gleichen Konsequenzen wie wir auf dem Mars erkennen können. Auch der Mars besaß einmal eine Atmosphäre. Mit dem Zusammenbruch seines Magnetfeldes, welches durch die Rotation einer Flüssigkeit um einen Festen leitfähigen Kern entsteht, verlor er seine schützende Atmosphäre.

Download: Beitrag

[1] Schwerkraft.

[2] E = mc² entspricht Energie = Masse * Lichtgeschwindigkeit².

[3] lebensfreundlichen Zone

[4] W/m² = Watt pro Meter²


Don Quijotes Kampf gegen Windmühlen, Teil 3: Ist-Leistung einmal anders berechnet

veröffentlicht um 27.02.2013, 11:58 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 12.03.2015, 14:17 ]

Berechnung der Ist-Leistung einer WKA in Langenfeld anhand physikalischer Daten.

Ein Beitrag von Andreas Lobb

Wie bereits im Artikel „Wie hoch ist die zu erwartende Leistung einer WKA in Langenfeld?“ beschrieben, liegt die zu erwartende Leistung einer WKA im Raum Langenfeld bei ca. 2,0 bis 2,5 GWh pro Jahr.

Zur Überprüfung dieser Aussage benötigt man insgesamt vier Angaben und ein wenig technischen Sachverstand:

1.      Die zu erwartenden Windgeschwindigkeiten
=> Quelle: EnergieatlasNRW
Es ist mit Windgeschwindigkeiten von 5,50 bis 5,75 m/s zu rechnen.

2.      Den Wirkungsgrad der WKA
=> Quelle: Herstellerangaben (hier: Enercon)
Bei Windgeschwindigkeiten von 5,50 bis 5,75 m/s beträgt der Leistungsbeiwert 45 %

3.      Die Rotorfläche der WKA
=> Quelle: Herstellerangaben (hier: Enercon)
Die Rotorfläche einer Enercon E-82 beträgt 5281 m²

4.      Die Dichte der Luft
=> Quelle: Wikipedia
Bei 20 °C beträgt die Dichte der Luft 1,2014 kg/m³
Bei 0 °C beträgt sie 1,2920 kg/m³

Zur näheren Erläuterung unternehmen wir einmal einen kleinen Ausflug in die Physik!

Wie wir alle wissen ist Energie das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit. Schließlich ist es ja ein Unterschied, ob einem ein 100 g oder 1000 g schwerer Hammer auf den Fuß fällt. In dieser Denkweise versteckt sich die Masse in der Dichte der Luft. Bei einer Temperaturerwärmung dehnt sich die Luft aus und wird leichter. Physiker würden sagen: „Die Dichte sinkt!“. Wenn nun der Luft Masse fehlt, fehlt ihr kinetische Energie. Hierdurch kann sie nun weniger Arbeit verrichten.

Zur Berechnung der Leistung einer WKA wird zunächst die Leistungsdichte der Luft berechnet:

ð   im schlechtesten Fall (worst-case) bei 20 °C
1,20 kg/m³ * 0,5 * 5,50 ³ m³/s³        =             99,8 kg/s³ = 99,8 W/m²

ð  im besten Fall (best-case) bei 0 °C
1,29 kg/m³ * 0,5 * 5,75 ³ m³/s³        =            122,6 kg/s³ = 122,6 W/m²

Mit knappen 125 W/m² bläst nun der Langenfelder Wind auf den Rotor mit einer Fläche von 5281 m². Die Produkte von Leistungsdichte und Rotorfläche ergeben somit:

ð  im schlechtesten Fall (worst-case) bei 20 °C
99,8 W/m² * 5281 m²        =             527,0 kW

ð  im besten Fall (best-case) bei 0 °C
122,6 W/m² * 5281 m²      =             647,5 kW

Physikalisch unterliegt die Leistungsgewinnung durch Windkraftwerke dem Betzschen Gesetz (Erläuterung Wikipedia). Hiernach können maximal 59,3 % der Energie des Windes nutzbringend verwendet werden. Ein Blick in die Herstellerunterlagen zeigt hier, dass die WKA bei den hiesigen Windgeschwindigkeiten nahezu optimal arbeiten. Der Leistungsbeiwert beträgt ca. 45 %. Das bedeutet, dass 45 % der Windenergie genutzt werden können. Ein kleiner Nebeneffekt dieses hohen Leistungswertes ist, dass der Wind vor der WKA mit 5,5 m/s weht, dahinter aber nur noch mit 55 % und somit 3 m/s! Somit berechnet sich die Leistung wie folgt:

ð  im schlechtesten Fall (worst-case) bei 20 °C
527,0 kW * 45 % =             237,2 kW

ð  im besten Fall (best-case) bei 0 °C
647,5 kW * 45 % =             291,4 kW

Während eines Jahres mit 8760 Stunden summieren sich diese Werte auf 2077,9 kWh/a und 2552,7 kWh/a. Wenn ich diese runde komme ich auf 2,1 GWh/a und 2,6 GWh/a. Diese Werte sind jeweils um 0,1 GWh/a höher als die im anderen Artikel genannten Energiemengen.

Formelsammlung:

Ableitung der Berechnungsformel zur Bestimmung der Energieleistungsdichte:

Die Wegstrecke, die die Luft benötigt, um das Windrad zu bewegen, kann aus der Windgeschwindigkeit und einer beliebigen Zeit abgeleitet werden.

Weg

=

Geschwindigkeit * Zeit

s

=

v * t

m

=

m/s * s

Wenn ich nun das Produkt aus Rotorfläche und dieser Wegstrecke bilde, erhalte ich das Gasvolumen, welches das Windrad antreibt.

Volumen

=

Rotorfläche * Weg

V

=

A * s

=

m² * m

zusammen ergibt sich:

Volumen

=

Rotorfläche * Geschwindigkeit * Zeit

V

=

A * v * t

=

m² * m/s * m

Die für die Energieberechnung wichtige Masse kann aus dem Volumen und der Dichte hergeleitet werden.

Masse

=

Volumen * Dichte

m

=

V * ρ

kg

=

m³ * kg / m³

Eingesetzt in die vorletzte Formel ergibt sich:

Masse

=

Rotorfläche * Geschwindigkeit * Zeit * Dichte

m

=

A * v * t * ρ

kg

=

m² * m/s *s * kg / m³

Jetzt fehlt nur noch die Formel zu Berechnung der kinetischen Energie:

kinetische Energie

=

0,5 * Masse * Geschwindigkeit ²

E

=

0,5 * m * v²

kg * m² / s²

=

kg * (m/s)²

In der gleichen Vorgehensweise setze ich die vorherige Formel wieder in die letzte Gleichung ein:

kinetische Energie

=

0,5 * Rotorfläche * Geschwindigkeit * Zeit * Dichte * Geschwindigkeit ²

E

=

0,5 * A * v * t * ρ * v²

kg * m² / s²

=

m² * m/s *s * kg / m³ * (m/s)²

Zur Leistungsermittlung fehlt jetzt nur noch der Bezug zur Zeit:

Leistung

=

Energie / Zeit

P

=

E / t

kg * m² / s³

=

kg *m² / s² / s

Zum Schluss erhält man ein kürzbares Konstrukt:

Leistung

=

0,5 * Rotorfläche * Geschwindigkeit * Zeit * Dichte * Geschwindigkeit ² / Zeit

P

=

0,5 * A * v * t * ρ * v² / t

kg * m² / s³

=

m² * m/s *s * kg / m³ * (m/s)² / s

Aus dieser Gleichung kürzt sich die Zeit heraus und die Geschwindigkeit Kubik zurück:

Leistung

=

0,5 * Rotorfläche * Dichte * Geschwindigkeit ³

P

=

0,5 * A * ρ * v³

kg * m² / s³

=

m² * kg / m³ * (m/s)³

 Download: Beitrag


Don Quijotes Kampf gegen Windmühlen, Teil 2: Die Mär vom Energiewunder in Langenfeld

veröffentlicht um 23.02.2013, 06:51 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 12.03.2015, 14:17 ]

Zu der Aussage eines Langenfelder Kommunalpolitikers, mit zwei Windkraftanlagen ließe sich der halbe Strombedarf von Langenfeld decken.

Ein Beitrag von Andreas Lobb

In der Ausgabe 1 der Langenfelder Zeitschrift „L-Aktuell“ im Jahr 2012 findet sich die Aussage eines Langenfelder Kommunalpolitikers, mit nur zwei Windkraftanlagen (WKA) könne der halbe Strombedarf der Stadt Langenfeld abgedeckt werden.
Wäre die Aussage zutreffend, würde man sich als Langenfelder Bürger fragen, weswegen nicht schon längst die vier erforderlichen WKA aufgestellt worden sind, mit denen alle Langenfelder Bürgerinnen und Bürger mit regenerativem Strom aus Windenergie versorgt werden könnten. Selbst wer als Bürgerin oder Bürger von der Errichtung der WKA unmittelbar betroffen wäre, täte sich schwer, sich einem solchen Energiewunder in den Weg zu stellen.

Nie mehr Atomstrom. Nie mehr Kohlestrom. Durch nur vier WKA!

Das Bedauerliche ist nur: Die Aussage stimmt nicht! Nicht einmal ansatzweise!

Gehen wir der Sache auf den Grund:
Wenige Monate vor der Äußerung des Kommunalpolitikers hat die Stadt Langenfeld ihr Klimaschutzkonzept[1] veröffentlicht. Dort wird der Stromverbrauch der Stadt im Jahr 2008 mit 207 GWh/a[2][3] angegeben.

Wie in meinem Beitrag „Nennleistungist nicht gleich Ist-Leistung“ nachzulesen, ist bei einer WKA, wie sie für Langenfeld zurzeit beantragt ist, mit einer Stromleistung von knapp 2,5 GWh/a zu rechnen. Teilt man den Langenfelder Strombedarf von 207 GWh/a durch die Stromleistung einer WKA, erhält man die Anzahl von 83 WKA.

Dementsprechend wären 41 WKA – und nicht 2 WKA – erforderlich, um den halben Strombedarf Langenfelds decken!

Nach allem stellt sich die Frage: Hat sich der Herr nur verrechnet, oder war er schlecht informiert, oder steckt eigentlich etwas anderes hinter seiner Aussage? 

Download: Beitrag

[1] Integriertes Klimaschutzkonzept der Stadt Langenfeld (Rheinland), Endbericht, November 2011. 
[2] Integriertes Klimaschutzkonzept a.a.O., S. 152, Tabelle 11, Summe der Zeile „Strom“ mit den Angaben: 12,7 / 19,2 / 30,1 / 24,5 / 34,5 / 56,5 und 29,8 GWh/a. 
[3] Das entspricht ca. 25 % des gesamten Energiebedarfs von Langenfeld (795 GWh/a).

Don Quijotes Kampf gegen Windmühlen, Teil 1: Nennleistung ist nicht gleich Ist-Leistung

veröffentlicht um 19.02.2013, 11:10 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 12.03.2015, 14:17 ]

In der öffentlichen Debatte wird zum Beleg der Energieeffizienz von Windkraftanlagen bevorzugt deren Nennleistung angeführt. Die Frage ist jedoch: Ist das gerechtfertigt? Wie hoch wäre eigentlich die maximal zu erwartende Leistung einer Windkraftanlage im Raum Langenfeld?

Beitrag von Andreas Lobb

Wie nicht anders zu erwarten, steht und fällt die Fragestellung mit der Windgeschwindigkeit in Höhe der Nabe. Leider ist es nicht so einfach, entsprechende Daten für eine Höhe von 108 m über Boden zu bekommen. Diese Höhe ist hier zu betrachten, da für den Reusrather Standort ein Genehmigungsantrag beim Kreis Mettmann zur Erstellung einer Windkraftanlage (WKA) vom Typ Enercon E-82 mit einer Nabenhöhe von 108 m vorliegt. Der Deutsche Wetterdienst dient häufig als gute Quelle und veröffentlicht Karten mit Windgeschwindigkeiten in Höhen von 10 m und 80 m über Boden. Auch andere Dienste wie z.B. Windfinder  liefern hilfreiche Daten. Bei der Auswertung zeigen sich Werte von ca. 4 m/s in einer Höhe von 10 m über Boden. Passende Daten zu der gewünschten Nabenhöhe finden sich aber nicht.

Insofern macht es Sinn, sich der Fragestellung mithilfe der physikalisch-meteorologischen Grundlagen zu nähern. Luft verhält sich ähnlich wie Flüssigkeiten: Betrachtet man z.B. die Strömung des Rheins, so stellt man fest, dass in der Mitte des Stroms die höchste Geschwindigkeit vorliegt. Hier wird das Fließverhalten nur vom Stoff beeinflusst. Betrachtet man die Fließgeschwindigkeit am Ufer und im Flussbett, so ist die Fließgeschwindigkeit dort deutlich geringer. Dieser Effekt geht so weit, dass sich die letzte vorstellbare Schicht überhaupt nicht mehr bewegt. Wie sich das Gesamtbild der Strömung nun darstellt, hängt zusätzlich auch von den Randparametern wie z.B. von der Rauigkeit des Ufers und Flussbettes (Sand, Geröll, Kieselsteine etc.), dem Verlauf des Ufers, den Einbauten und Brückenpfeiler etc. ab.

Bei der Luft ist es ähnlich: Hier stellen die Globalen Höhenwinde die Grundlage unseres Windes dar. Unser Landschaftsbild, unsere Bauten und menschlichen Eingriffe wie z.B. der Bau von Müll- oder Abraumhalden stellen Hindernisse dar, durch die der Wind abgebremst wird und hierdurch Verwirbelungen erzeugt. Der Wind verliert also an Energie! Dies erklärt, weswegen der Wind auf offener See kräftiger weht als auf Land, oder an der Küste stärker als im Landesinneren.

Wodurch entsteht Wind überhaupt? Eigentlich ganz einfach: Unsere Erde wird von der Sonne mit Energie versorgt. Diese Energie sorgt am Tag für die punktuelle Erwärmung des die Erde umschließenden Gases. Die Dichte des Gases nimmt ab, und das Gas beginnt wie ein Heißluftballon emporzusteigen. Auf der Nachtseite der Erde findet nun zeitgleich der umgekehrte Vorgang statt. Die hierdurch entstehenden Druckunterschiede werden nun durch das Medium WIND ausgeglichen.

Zu diesen Zusammenhängen gibt es Berechnungsformeln, mit denen angenähert Daten für x-beliebige Höhen berechnet werden können. Auf diesem Weg habe ich vor knapp einem Jahr eine Windgeschwindigkeit von knapp 6 m/s für Reusrath ermittelt. Auch die Firma Gertec, die für die Stadt Langenfeld das Klimaschutzkonzept  erarbeitet hat, geht ebenfalls von Windgeschwindigkeiten von 6 m/s aus.

Neben der mittleren Windgeschwindigkeit ist der Anteil der Böen besonders interessant. Denn die Energie des Windes wächst nicht linear mit seiner mittleren Geschwindigkeit, sondern exponentiell. Genauer gesagt nimmt die Energie bei einer Verdoppelung der Geschwindigkeit um das Achtfache zu!

Hinsichtlich unserer Fragestellung hat nun das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes NRW (LANUV) am 01.12.2012 einen Fachbericht  und Kartenmaterial veröffentlicht. Danach ist für Reusrath von einem mittleren Geschwindigkeitsbereich von 5,50 m/s bis 5,75 m/s in einer Höhe von 100 m auszugehen. Damit haben sich sowohl meine wie auch die Annahme der Firma Gertec bestätigt.

Zu der weiteren Komponente, der Nennleistung der für Reusrath beantragten WKA, werden in der Presse unterschiedliche und z.T. irreführende Aussagen gemacht. Dazu muss man wissen, dass die WKA vom Typ Enercon E-82 in mehreren Varianten gebaut wird, und zwar jeweils mit einer Nennleistung von 2 MW, 2,3 MW bzw. 3,0 MW. Wenn ich mir nun die viel zitierte 2 MW-Klasse einmal herausnehme und mit diesen Daten in die Herstellerdatenblätter der WKA gehe, so ergeben sich hieraus Leistungen von ca. 225 kW für 5,50 m/s und ca. 285 kW für 5,75 m/s. Selbst wenn unterstellt würde, die erzeugte Energie könnte vollständig ins Netz eingespeist werden – was niemals zu erreichen sein wird – errechnen sich Energiemengen von 1.971 MWh/a bis 2.497 MWh/a. Dies ist nur etwas weniger als ein Zehntel der Nennleistung!

Ein Blick in die Leistungsdaten von Enercon zeigt, dass sich diese Anlage erst bei Windgeschwindigkeiten ab 10 m/s im oberen Bereich der Nennleistung befindet. Solche Windgeschwindigkeiten werden jedoch allenfalls an der Küste bei Windstärke 6 erreicht!

Download: Beitrag


So könnte die Baustelle zur Errichtung von Windkraftanlagen in Reusrath aussehen!

veröffentlicht um 20.01.2013, 04:22 von Andreas Lobb   [ aktualisiert: 18.02.2013, 12:16 ]

Beitrag von Andreas Lobb

Bei meinen Recherchen zu unserem Thema bin ich zufälligerweise auf eine Internetseite aufmerksam geworden. Dort wird die Errichtung von WKA des Typs Enercon E-82 mit einer Nabenhöhe von 138 Meter beschrieben. Für Reusrath liegt ein Antrag zur Erstellung von zunächst einer WKA des Typs Enercon E-82 mit einer Nabenhöhe von 108 Meter vor. Um sich eine Vorstellung von der Höhe eines solchen Bauwerks zu machen, hilft es, sich zu gegenwärtigen, dass die größten Strommäste im Reusrather Süden eine Höhe von „nur“ ca. 50 Meter haben!

Das von mir im Internet recherchierte Bautagebuch beschreibt sehr genau, was, wie und wann auf der Baustelle so alles passiert. Die dargestellten Fotos über die einzelnen Bauabschnitte zeigen sehr anschaulich, wie massiv in den Standort und das Landschaftsbild eingegriffen wird! Weitere Einzelheiten finden Sie hier.

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