Die technischen Grundlagen, die die Umwandlung von Windkraft in elektrische Energie möglich machen, verdanken wir dem britischen Physiker Michael Faraday. Der nämlich entdeckte 1831 die Zusammenhänge der elektromagnetischen Induktion. Alles begann damit, dass der dänische Chemiker und Physiker Hans Christian Ørsted feststellte, dass sich rund um ein Kabel, durch dass elektrischer Strom fließt, ein magnetisches Feld aufbaut. Dies konnte er durch die Ablenkung einer Kompassnadel beobachten. Wickelte man das Kabel in mehreren Windungen zu einer Spule, so ließ sich beim Stromdurchfluss sogar ein recht starkes Magnetfeld erzeugen. Auch der französische Physiker André-Marie Ampère bestätigte, dass ein Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus besteht. Im Juli 1820 hörte Faraday davon und kam auf den Gedanken, diesen Effekt umzukehren. Wenn Strom ein Magnetfeld erzeugen könne, so dachte er sich, müsse auch ein Magnetfeld Strom erzeugen können. Anfängliche Versuche verliefen enttäuschend, denn das Vorhandensein eines Magneten bewirkte zunächst nichts. Durch geduldiges Experimentieren stellte er schließlich fest, dass erst dann Strom durch die Spule floss, wenn man den Magneten darin hin und her bewegte. Das Grundprinzip des Generators war geboren. Fortan war es möglich, Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln.
Dieses einfache Prinzip.kennt jeder vom Fahrrad. Sobald der Dynamo vom Reifen gedreht wird, kreist im Innern ein Magnet innerhalb einer Spule und produziert damit den elektrischen Strom für den Scheinwerfer und das Rücklicht. Der Generator eines Windkraftwerkes ist im Prinzip ebenso aufgebaut, nur in erheblich größeren Dimensionen.
Die Gondel mit den Rotorblättern ist drehbar auf dem Turm montiert. So kann sie sich immer genau in den Wind drehen. Dafür sorgt ein so genanntes Windnachführungsgetriebe. In der Gondel befindet sich das Maschinenhaus der Anlage. Hier wird die Drehbewegung der Rotorwelle auf einen Generator geleitet, der die Bewegungsenergie in elektrischen Strom verwandelt. Die Rotorblätter sind verstellbar. So können sie, je nach Windstärke, in die optimale Position gebracht werden. Wenn es weht, entsteht vor und hinter dem Rotorblatt ein Luftdruckunterschied. Dadurch setzt sich der Rotor in Bewegung. Bläst der Wind zu stark, so drehen sich die Rotorblätter so weit, dass nur ihre Schmalseiten dem Wind ausgesetzt sind, ihn also quasi durchschneiden. So bieten sie am wenigsten Angriffsfläche. Der Mast oder Turm ist bei modernen Anlagen oft mehr als 100 Meter hoch. Damit man die Gondel für Wartungsarbeiten erreichen kann, befindet sich innen eine Treppe, oft sogar ein Fahrstuhl. Außerdem verläuft an der Innenseite des Turms ein Kabel, mit dem der in der im Generator erzeugte elektrische Strom zum Boden und dort weiter zum Umspannwerk transportiert wird, um schließlich ins Leitungsnetz eingespeist werden zu können.
Um eine optimale Windausbeute zu erreichen, montiert man Windenergieanlagen so hoch wie möglich. Je höher, um so gleichmäßiger und stärker weht der Wind. Dicht über dem Boden wird er durch die Vegetation zu stark gebremst und abgelenkt. Die besten Bedingungen hat man auf See. Hier trifft der Wind aus langer Distanz ohne störende Hindernisse ungebremst auf die Rotorblätter. Deshalb können Offshore-Windparks weit vor der Küste eine bessere Energieausbeute erzielen, als ihre „Kollegen“ an Land. Eine solche Anlage namens „alpha ventus“ wurde mehr als vierzig Kilometer vor der Insel Borkum, inmitten der Nordsee bereits in Betrieb genommen.
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