Beschreibungen von Windmühlen und windgetriebenen Schöpfwerken in chinesischen, japanischen und babylonischen Quellen weisen darauf hin, dass die Nutzung der Windkraft als Ergänzung der menschlichen und tierischen Muskelkraft bis in das 2. Jahrtausend vor Christus zurückreicht. In den windreichen Gegenden Europas gehörten seit dem 12. Jahrhundert Windmühlen zunehmend zum Landschaftsbild. Im 19. Jahrhundert gab es in Europa mehr als 200.000 Windmühlen. Mit der Entwicklung von Generatoren zur Stromerzeugung gewannen Windräder Ende des 19. Jhdts. eine völlig neue Bedeutung. Die wesentlich rentableren Wärme- und Wasserkraftwerke verhinderten jedoch, dass Windgeneratoren einen nennenswerten Anteil an der Stromerzeugung behalten konnten. Erst in den 20er und 30er Jahren gab es einen Neubeginn: In Europa und Amerika wurden große Windgeneratoren mit Leistungen zwischen 100 Kilowatt und 1.000 Kilowatt geplant. Der Bau erster Anlagen wurde durch den 2. Weltkrieg gestoppt. Die Ölpreiskrise in den 70er Jahren gab dann endgültig den Anstoß zur weiteren Entwicklung dieser Technologie. Forschungsanstrengungen und energiepolitische Förderung haben dazu geführt, dass die Bundesrepublik bis Ende 2008 mit einer installierten Leistung von 23.894 MW weltweit das Windenergieland Nummer 1 ist.

Nutzung der Windenergie

Windenergie lässt sich nutzen, indem Flächen, Flügel und Blätter dem bewegten Luftstrom einen Widerstand entgegensetzen und so die kinetische Energie der Luftströmung aufnehmen. Die Leistung einer derartigen "Windturbine" hängt von der 3. Potenz der Windgeschwindigkeit ab. Die Nutzung der Windenergie ist demnach extrem standortabhängig. Erst ab Windgeschwindigkeiten im Jahresmittel von 4,5 m/s ist die Nutzung der Windenergie zur Elektrizitätserzeugung sinnvoll. Dies zeigt, wie wichtig der richtige Standort für die Wirtschaftlichkeit einer Windkraftanlage ist.

Situation in Deutschland

Seit 1991 hat die Zahl der Windkraftanlagen zur Stromerzeugung in Deutschland sprunghaft zugenommen. Den entscheidenen Anstoß gab das Stromeinspeisungsgesetz von 1990. Mit der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) im Jahre 2000 erfuhr die Windkraft einen weiteren Aufschwung, der im Jahr 2010 mit 1440 MW neu installierter Leistung weiter fortgesetzt werden konnte.

Die Vergütung nach dem EEG [Stand Oktober 2008 inklusive der Novelle von August 2010] verhält sich wie folgt:

• Windkraft an Land

Erhöhte Vergütung --- Basisvergütung
9,02 cent / kWh          --- 4,92 cent / kWh

* Die erhöhte Vergütung ist die Anfangsvergütung und wird ab der Inbetriebnahme wird mind. 5 Jahre lang bezahlt
* Degression: 1% ab 2011
* Repowering-Regelung bei Ersatz alter Anlagen, mindestens 2-fache und maximal das 5-fache der Leistung der ersetzten Anlagen.
* "60%-Klausel": Keine Vergütung für Anlagen, für die vor der Inbetriebnahme nicht nachgewiesen wurde, dass sie an dem geplanten Standort mindestens 60% des Referenzertages erzielen können.

• Windkraft Offshore

Erhöhte Vergütung --- Basisvergütung
13 cent / kWh          --- 3,5 cent / kWh 

* Die erhöhte Vergütung ist die Anfangsvergütung und wird ab der Inbetriebnahme 12 Jahre lang gezahlt
* Diese Sonderregelung gilt bis 2016
* Degression: 5% ab 1.1. 2015


Mit einem Stromertrag von 36,5 TWh (40,4 Terawattstunden = 40.400 Gigawattstunden = 40.400.000 Megawattstunden) im Jahr, was einem Anteil von 6 % am deutschen Bruttostromverbrauch entspricht, ist die Windenergie größter Stromlieferant der erneuerbaren Energien. Damit hat sie die Wasserkraft vom 1. Platz verdrängt, die bis zum Jahr 2003 den meisten Strom aus erneuerbaren Energien erzeugte.
Im Offshore-Markt schlummern riesige Potenziale. Bis zum Jahr 2030 sollen, in den Augen der Bundesregierung, vor deutschen Küsten die Installation von bis zu 25.000 MW Windleistung möglich sein. Derzeit werden in einem Testfeld vor der Küste Niedersachsens die Voraussetzungen für einen weiteren Ausbau untersucht.

Vorteile der Windenergie

Wesentlicher Vorteil der Windenergie ist die völlige Emissionsfreiheit des Umwandlungsprozesses von Windenergie in elektrische Energie. Eine Umweltbelastung durch Abgase, Abwärme usw. findet nicht statt. Die Windenergie ist nicht nur eine saubere Energie, sondern ihre Nutzung ist auch - neben der Wasserkraft - unter allen erneuerbaren Energien technisch am weitesten fortgeschritten. Die meisten Windkraftanlagen Deutschlands gibt es dort, wo der Wind fast immer weht: in den Küstengebieten. Bundes- und Landes-Förderprogramme und die Verabschiedung des Stromeinspeisungsgesetzes haben es jedoch auch für attraktive Lagen in den Mittelgebirgen wirtschaftlich gemacht, Windenergie zu nutzen.

Funktionsweise und Wirkungsgrad

Windenergie ist eine indirekte Form der Sonnenenergie. Durch die unterschiedliche Erwärmung der Erdoberfläche entstehen in der Atmosphäre Hoch- und Tiefdruckgebiete. Der Druckausgleich erfolgt über Luftströmungen, die von der Rotation der Erde und der Beschaffenheit der Erdoberfläche  beeinflusst werden. Wind ist eine Bewegung von Luftmassen und damit Träger kinetischer Energie. Ein Windenergiekonverter überträgt einen Teil dieser kinetischen Energie mit Hilfe von Rotorblättern auf eine Antriebswelle. Könnte man die gesamte Energie des auf einen Konverter treffenden Windes nutzen, was einem Wirkungsgrad von 100 Prozent entspräche, so müsste hinter ihm die verbleibende Bewegungsenergie der Luft gleich Null sein. Die abgebremsten Luftmassen müssen jedoch abgeführt werden, was ohne einen verbleibenden Teil der Windleistung nicht möglich ist. Der aerodynamisch bedingte, theoretisch erreichbare höchste Wirkungsgrad beträgt etwa 59%. Die nutzbare elektrische Leistung ergibt sich nach Abzug der Getriebe- und Generatorverluste. Einschließlich dieser Verluste erreichen moderne Windenergieanlagen einen Wirkungsgrad von 50%. Sie sind damit schon sehr nahe am Maximum der möglichen Energieausbeute angelangt.

Literaturhinweis
Das 4-seitige BINE-Infoblatt "basisEnergie - Windenergie" erklärt Grundlagen und Technik der Windenergie. Zudem wird auf die Wirtschaftlichkeit sowie auf Natur- und Landschaftsschutzaspekte eingegangen, die in der aktuellen Debatte über den breiten Einsatz von Windenergieanlagen neuerdings eine Rolle spielen. Eine pdf-Version finden Sie hier: BINE_Windenergie.pdf