Windkraftanlage: Aufbau

Das Fundament bildet die stabile Basis der Windkraftanlage und sorgt dafür, dass sie sicher im Boden verankert ist. Es muss das gesamte Gewicht der Anlage tragen und auch den Belastungen durch Wind und andere Umwelteinflüsse standhalten. Je nach Standort und Bodenbeschaffenheit kann das Fundament unterschiedlich ausgestaltet sein (Betonfundamente bei Onshore-Anlagen, Schwergewichts- oder Monopile-Fundamente bei Offshore-Anlagen).

Der Turm trägt die Gondel und die Rotorblätter. Er besteht meistens aus Stahl oder Beton und hat eine Höhe von 60 bis 150 Metern, bei modernen Anlagen sogar bis zu 200 Metern. Die Höhe des Turms ist entscheidend, da höhere Türme stärkere und konstantere Winde erreichen können, was die Effizienz der Anlage steigert.

Die Gondel ist das „Herz“ der Windkraftanlage und beherbergt die wesentlichen mechanischen und elektrischen Komponenten. Zu den wichtigsten Bestandteilen der Gondel gehören:

• Hauptlager und Hauptwelle: Diese übertragen die Rotationskraft der Rotorblätter auf das Getriebe.
• Getriebe: Es erhöht die Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle, um sie an die Betriebsbedingungen des Generators anzupassen. Einige moderne Windräder kommen ohne Getriebe aus (direktantriebene Anlagen).
• Generator: Er wandelt die mechanische Energie in elektrische Energie um.
• Bremsen: Sie stoppen die Anlage bei extremen Windgeschwindigkeiten oder technischen Problemen, um Schäden zu vermeiden.
• Windnachführung: Diese Komponente richtet die Gondel und damit die Rotorblätter automatisch in die optimale Windrichtung aus.

Die Rotorblätter sind die markantesten Teile der Windkraftanlage. Sie bestehen meist aus faserverstärktem Kunststoff (z. B. Glasfaser oder Kohlefaser). Ein modernes Windrad hat in der Regel drei Rotorblätter, die durch ihre aerodynamische Form Auftrieb erzeugen und so die Welle in Rotation versetzen. Je nach Anlagengröße können die Blätter eine Länge von 30 bis über 80 Metern haben.

Die Nabe verbindet die Rotorblätter mit der Hauptwelle. Sie ist drehbar gelagert, sodass die Blätter je nach Windgeschwindigkeit und -richtung ihren Anstellwinkel (Pitch) verändern können, um die Rotationsgeschwindigkeit zu regulieren und die Leistung zu maximieren.

Das Pitch-System reguliert den Anstellwinkel der Rotorblätter, um die Windenergieausbeute zu optimieren und die Drehgeschwindigkeit bei starkem Wind zu begrenzen. Dadurch wird die Belastung auf die Struktur des Windrads verringert und die Anlage geschützt.

Der Umrichter wandelt den vom Generator erzeugten Strom so um, dass er mit dem Netz synchronisiert werden kann. Der Transformator erhöht dann die Spannung, bevor der Strom ins Stromnetz eingespeist wird.

Zusammen bilden diese Komponenten ein komplexes System, das es ermöglicht, Windenergie effizient in Strom umzuwandeln und ins Netz einzuspeisen. Die Höhe des Turms, die Länge der Rotorblätter und die Effizienz des Generators beeinflussen dabei die Gesamtleistung der Windkraftanlage maßgeblich.