Das Windkraftwerk im Detail

Moderne Windkraftwerke sind hochtechnisierte Anlagen. Sie bestehen im Wesentlichen aus dem Mast, der Gondel mit den maschinellen Einrichtungen und dem Rotor mit meist drei Rotorblättern. Die grössten Anlagen erbringen heute (Stand 2017) eine Leistung von 8000 Kilowatt (8 Megawatt) und haben einen Rotordurchmesser von über 150 Metern. Auf dem Mont Crosin im Berner Jura sind 16 Anlagen installiert, die zusammen eine Maximalleistung von 37,2 Megawatt aufweisen. Ihr jährlicher Energieertrag beträgt rund 70 Mio. Kilowattstunden, was für die Stromversorgung von etwa 17 000 Haushalten ausreicht (bei rund 4000 Kilowattstunden pro Haushalt).

Rotorblätter

Die Rotorblätter bestehen aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Sie beginnen ab einer Windgeschwindigkeit von etwa 2 Metern pro Sekunde (m/s) zu drehen, ab 4 m/s wird Strom produziert. Die Anlagen erreichen ihre maximale Leistung bei einer Windgeschwindigkeit von 12 bis 15 m/s. Um Sturmschäden am Rotor zu vermeiden, werden sie abgestellt, sobald die Windgeschwindigkeit 25 bis 34 m/s übersteigt. Je grösser die Anlage, desto kleiner ist die Rotordrehzahl. Der heute (Stand 2017) gängige Anlagentyp mit einer Leistung ab 3000 Kilowatt weist Rotordrehzahlen von 5 bis 18 Umdrehungen pro Minute auf. Trotz dieser relativ niedrigen Drehzahl können die Rotorblätter an ihren Enden Geschwindigkeiten von über 250 Kilometern pro Stunde erreichen.

Rotornabe

Die Rotornabe enthält Drehkränze, mit denen die Rotorblätter gedreht werden können. Diese Vorrichtung dient zur Regulierung der Leistung und zum Abbremsen des Rotors (aerodynamische Bremse). Beim Abbremsen werden die Rotorblätter quer zur Drehrichtung verstellt.

Wellenlager, Hauptwelle

Im Wellenlager ist die Hauptwelle gelagert, welche die Rotornabe mit dem Getriebe verbindet.

Getriebe

Das mehrstufige Getriebe wandelt die relativ geringe Drehzahl des Rotors in für den Generator günstige Drehzahlen um (z.B. 750 U/Min).

Generator

Der Generator wandelt die Rotationsenergie in elektrischen Strom um.

Windmessung

Windgeschwindigkeit und die Windrichtung werden kontinuierlich gemessen. Weicht die Richtung der Gondel von der effektiven Windrichtung ab, wird sie automatisch nachgeführt.

Drehkranz, Drehkranzantrieb

Über den Drehkranz und den Drehkranzantrieb wird die Gondel in die optimale Lage zum Wind gedreht.

Ventilator

Getriebe und Generator benötigen Kühlsysteme. Die Wärme wird vom Ventilator abgeführt.

Scheibenbremse

Neben der Verstellung der Rotorblätter (aerodynamischen Bremse) verfügt die Anlage über eine mechanische Scheibenbremse. Beide Systeme können, unabhängig voneinander, die Anlage aus jeder Betriebssituation in einen sicheren Zustand bringen. Bei einer normalen Bremsung verringert zunächst die aerodynamische Bremse die Geschwindigkeit und die Scheibenbremse bringt die Maschine zum Stillstand.

Hydraulikeinheit

Mit der Hydraulikeinheit werden die Bremssysteme und der Drehkranzantrieb betätigt.

Stromkabel

Das Stromkabel überträgt die vom Generator erzeugte elektrische Energie auf das Stromnetz.

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