Bestandteile einer Windenergieanlage
Windenergieanlagen bestehen im Wesentlichen aus einem Rotor mit Nabe und Rotorblättern sowie einer Gondel, in der sich ein Generator und häufig ein Getriebe befinden.
Die Gondel ist drehbar auf einem Turm gelagert, dessen Fundament die nötige Standsicherheit gibt.
In der auf dem Turm gelagerten, meist tropfenähnlich zulaufenden Gondel (auch „Maschinenhaus“ genannt) befinden sich Nabe, Wellen, Getriebe und Generator.
Die Gondel kann zu Wartungs- oder Reparaturzwecken über eine Leiter oder einen Aufzug im Turm erreicht werden. Große Anlagen - wie z.B. für den Einsatz in Offshore-Windparks - besitzen in der Regel eine Wartungsplattform auf der Gondel.
An der Vorderseite der Gondel befindet sich der Rotor. Der Rotor einer Windenergieanlage besteht aus der Nabe und den daran befestigten Rotorblättern.
Diese werden durch das Auftriebsprinzip in Bewegung gesetzt. Durch die zentrale Befestigung der Rotorblätter wird die Auftriebsbewegung in eine Rotationsbewegung umgewandelt.
Die Drehbewegung des Rotors wird über die Nabe und die Antriebswelle auf das Getriebe und schließlich auf den Generator übertragen, der letztlich Strom erzeugt.
Das Getriebe übersetzt die langsame Rotordrehzahl, die bei 5 - 20 Umdrehungen pro Minute liegt, auf die vom Generator zur Stromerzeugung benötigten 1000 - 1.500 Umdrehungen pro Minute.
Es gibt auch getriebelose Anlagen. Hier treibt der Rotor einen speziellen Ringgenerator direkt an.
Da dabei die Frequenz der erzeugten Spannung mit der Drehzahl des Rotors schwankt, muss diese zusätzlich durch einen Umrichter an die Netzfrequenz angepasst werden.
Anlagen mit Getriebe sind wartungsintensiver als getriebelose Anlagen, jedoch auch kleiner, leichter und kostengünstiger. Neben den zentralen Bestandteilen sind in der Gondel weiterhin Überwachungs-, Regel- und Steuersysteme sowie Netzanschlusstechnik untergebracht.
Ein Anemometer beispielsweise dient der Messung der Windgeschwindigkeit. Bei Windgeschwindigkeiten von unter 5 m/s schaltet die Regelungstechnik die Windenergieanlage ab, da keine nennenswerten Energieerträge zu erwarten sind.
Ebenso wird bei starkem Sturm (typische Abschaltgeschwindigkeiten: 25-35 m/s) aus sicherheitstechnischen Gründen die Anlage abgeschaltet. Ein Windrichtungsgeber (Windfahne) ermittelt die Windrichtung und sorgt somit für eine optimale Energieausbeute.
