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Woher kommt Windenergie?

Die Sonne als Ursprung

Die gesamte Energie, die auf der Erde zur Verfügung steht, hat ihren Ursprung in der Energieeinstrahlung durch die Sonne. In Erdgas, Öl und Kohle fingen vor Jahrmillionen urtümliche Pflanzen das Sonnenlicht auf und nutzten es, um aus Wasser und Kohlendioxid körpereigene Substanz aufzubauen. Dieses Material wurde durch hohe Drücke über lange Zeiträume in Kohle umgewandelt, gleichsam konserviert und liegt heute als uraltes Depot der Sonnenenergie vor. Ein Depot, dass begrenzt ist – diese Tatsache tritt der energiehungrigen Menschheit immer deutlicher vor Augen.

Corioliskraft © CD-ROM "Wetter und Klima"

Die Energie des Windes hingegen ist eine Ressource, die immer vorhanden sein wird, solange dieser Planet existiert. Die Sonnenenergie, die die Oberfläche unseres Planeten erreicht, wird von ihren unterschiedlichen Strukturen – Gesteinsmassen, Sand, Wasser, Eis, Vegetation – ganz unterschiedlich aufgenommen. Wasserfächen könne enorme Mengen Wärme speichern und geben sie nur langsam wieder ab. Eis reflektiert den größten Teil der Sonneneinstrahlung wieder. So entstehen auf der Erdoberfläche großräumig Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen und Luftdrücken. Diese wiederum erzeugen Kräfte, die auf einen Druckausgleich drängen, und setzen dadurch die Luft in Bewegung. Wind ist die ausgleichende Strömung von Luft zwischen Gebieten unterschiedlichen Luftdrucks. Die Druckunterschiede über der Erdoberfläche sind auf die ungleichmäßige Erwärmung der Luftschichten durch die Sonne zurückzuführen.

Die Erdoberfläche wird am stärksten im Bereich des Äquators, am geringsten im Bereich der Pole erwärmt. Dem Temperaturgradienten der Erdoberfläche folgend, nimmt die Wärmeabgabe an die darüberliegenden Luftschichten immer weiter ab. Die am Äquator entstandenen warmen Luftmassen sind spezifisch leichter, steigen auf und hinterlassen an der Erdoberfläche ein Gebiet verminderten Drucks, ein Tiefdruckgebiet. In dieses Luft“loch“ strömt die kältere, schwerere Luft der Regionen jenseits des Äquators nach. Die aufgestiegenen Warmluftschichten kühlen auf ihrem Weg zu den Polen immer weiter ab, werden so spezifisch schwerer und sinken über den Polen auf die Erdoberfläche zu. Ein thermisches Hochdruckgebiet ist entstanden, ein Kreislauf der auf der Erdoberfläche zirkulierenden Luftschichten zwischen den Polen und dem Äquator wäre geschlossen – wenn sich die Erde nicht drehen würde.

Die Erdrotation beeinflusst die Richtung der Luftmassen, die sich zum Pol hin- und vom Pol wegbewegen. Durch ihre West-Ost-Bewegung werden die in Richtung Norden strömenden Winde mit der Drehbewegung der Erde nach Westen hin abgelenkt. Eine neue Hauptwindrichtung ist entstanden – die Südwestrichtung. Bedingt durch den abnehmenden Radius der Erde wird die „Kurskorrektur“ des Windes umso stärker, je weiter man sich in Richtung der Pole bewegt. Diese Corioliskraft lenkt auch die vom Polarkreis zurückströmenden Luftmassen ab. Auch sie werden in Richtung Westen abgelenkt.

Die Gesamtleistung des Windes auf der Erde beträgt 4,3 Petawatt. Diese globalen Windströmungen prägen das Windgeschehen auf dem gesamten Globus. Von ihrer Energie ist allerdings nur ein kleiner Teil in Bodennähe technisch verfügbar. Je geringer der Abstand zur Erdoberfläche, desto größer wird auch der Einfluss der Oberflächenstrukturen, die die Kraft des Windes abbremsen und verwirbeln und Einfluss auf Richtung und Stärke des Windes nehmen. Die resultierenden Oberflächenwinde treten bis in 100 Metern Höhe auf. Für die Nutzung der Windenergie sind die hier herrschenden Einflussfaktoren von besonderer Bedeutung.

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Stand: 06.04.2000

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Windenergie
Die Kraft des Windes und ihre Nutzung

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Zum Weiterlesen
Literatur und Links zum Thema

Die Sonne als Ursprung
Woher kommt Windenergie?

Wie der Wind weht
Windgeschwindigkeiten

Wo der Wind weht
Windkarten

Mühlengeschichten
Sie arbeiten nicht nur, wenn der Wind weht

Mehr als Nostalgie
Historische Mühlen

Die Holländermühle
Blüte und Untergang eines multifunktionalen Energieträgers

Pioniere der Windenergie
Geschichte der modernen Windräder

Die Ölkrise
Wirtschaftlicher Einbruch, windenergetischer Aufschwung

Windspiele
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Eins, zwei oder drei?
Konstruktionstypen von Rotorblättern

Turbulenz oder Flaute?
Windereignisse vor Ort

Offshore-Windparks
Von der Gegenwart in die Zukunft

(Wind)Energiereiche Zukunft?
Aktivitäten und Richtungsmarken in Deutschlands Energiepolitik

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