Kinderuni: Stromerzeugung in 160 Meter Höhe
"Zukunftsenergie" lautete das Oberthema der Herbststaffel der Kinderuni Siegen. Prof. Kraemer machte sein junges Publikum mit Windenergieanlagen vertraut.
Wie funktioniert eine Windturbine? Diese Frage hatte Prof. Dr.-Ing. Peter Kraemer (Maschinenbau) für die letzte Veranstaltung der Herbststaffel der Kinderuni Siegen dabei. Am vierten Veranstaltungstag gab es gleich zu Beginn auch die begehrten Kinderuni-Diplome und den Teilnahmestempel.
Peter Kraemer hatte Filmsequenzen und ein kleines Modell einer Windenergieanlage im Gepäck. Die Filme führten in die Innenbereiche einer Windenergieanlage, anhand des Modells erklärte er die Funktionen der Rotorblätter.
Bei der Eingangs-Frage, was die Aufgabe einer solchen Anlage ist, schnellten die Finger der Acht- bis Zwölfjährigen in die Luft: „Strom erzeugen.“ Wie ist eine solche Anlage aufgebaut? Drei Rotorblätter umranden eine sogenannte „Gondel“, in der sich der Generator befindet. Kraemer: „Das alles steht auf einem Turm.“ Wie hoch ist dieser Turm? Die Antworten der Kinder reichten von 10 Meter bis 500 Meter. Die meisten Türme weisen aktuell eine Höhe von 120 – 160 Meter auf. Selten gibt es auch Anlagen mit einer Turmhöhe von ca. 200 Meter. Windmühlen gibt es seit etwa 3000 Jahren. Im alten Persien wurden diese zum Mahlen von Getreide und als Bewässerungsanlagen genutzt.
Ein moderner Windenergieanlagen-Turm hat einen Durchmesser von etwa 6 bis 10 Meter. Es gibt aber auch Anlagen mit einem größeren Turmdurchmesser am Boden. Manche Türme sind mit Aufzügen ausgestattet. In der Gondel geht es eher eng zu. Und es ist dort recht warm. Die Gondel einer modernen Windenergieanlage wiegt 200 – 600 Tonnen. Windräder haben drei Flügel, weil dies ein optimaler Kompromiss aus maximaler Energieausbeute, Stabilität und Wirtschaftlichkeit ist. Das Rotorblatt stellt die Hauptkomponente für die Umwandlung von Windkraft in mechanische Energie dar. Ein Rotorblatt einer modernen Anlage an Land wiegt zwischen 12 und 25 Tonnen. Rotorblätter von Offshore-Anlagen können aber viel mehr wiegen. Gefertigt sind sie zumeist aus Glasfaserverbundwerkstoffen. Die Rotorblätter drehen eine Welle in der Gondel. Diese Drehbewegung wird dann später im Generator in Strom umgesetzt. Ein Generator ist also eine Maschine, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Großwindenergieanlagen auf dem Land kosten zwischen 1,3 und 6 Millionen Euro. Große Anlagen arbeiten wirtschaftlicher als kleine Anlagen.
Was passiert, wenn es zu viel Wind gibt? Kraemer: „Dann drehen sich die Rotorblätter aus dem Wind, damit die Rotordrehzahl und die damit verbundene mechanische Belastung der Turbine reduziert wird.“
Etwa 60 Prozent des Stroms stammt in Deutschland aus erneuerbaren Energien. Die Windkraft ist dabei die bedeutendste Komponente. Im Jahr 2024 wurden mit Windkraft 136,4 Terawattstunden Strom produziert. Eine Terawattstunde entspricht einer Milliarde Kilowattstunden.
