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| Das Trend des Wuchses der Energieproduktion aus dem Wind und der Vergleich mit dem Ziel der EU bis 2010. Das Ziel wird um 100% übertroffen. |
Die Nutzung der Windenergie ist das am schnellsten zerschlagende Segment der Energieproduktion aus den erneuerbaren Energiequellen. In den letzten Jahren wurden die Windturbinen verbessert. Das beste Beispiel ist der deutsche Markt der Turbinen, wo sich die durchschnittliche Kraft von 470 KW im 1995 auf 1280 KW im 2001 erhöhte. Diese Erhöhung der Kraft wurde durch entsprechende Erhöhung der Größe der Turbinen erreicht. Diese Turbinen werden mit Hilfe vom Wind getrieben. Im Augenblick entwickelt man Turbinen, die die Kraft zwischen 3 und 5 MW generieren werden. Einige Hersteller haben schon ihre Prototypen in diesem Umfang der Kraft präsentiert ( deutsche Firma Enercon sollte die Turbine der Kraft von 4.5 MW herstellen ). In der Fortsetzung des Textes wird der Begriff Windmühle benützt. Begriffe wie das Windkraftwerk, der Windgenerator, elektrische Windturbine u. a. werden auch verwendet. Auf dem Bild ist der Vergleich des Plans der EU mit dem jetzigen Zustand der Produktion der Windenergie präsentiert. Den jetzigen Indikatoren nach wird dieser Plan realisiert und um die Hälfte übertroffen. Werte auf dem Bild sind in den Megawatten ( MW ) dargestellt. Daraus kann man beschließen, dass die gesamte Energieproduktion im Vergleich mit der Energie aus den nicht erneuerbaren Quellen nicht der Rede wert ist. Wegen der ursprünglichen ökonomischen Unbezahlbarkeit und Unbeständigkeit des Windes, ist die Installation der Windmühlen das Vorrecht der reichen Staaten. Im Augenblick ist der Preis einer Windmühle größer als der Preis eines thermalen Kraftwerks. Die Windmühle kostet ungefähr 1000 €/KW, das thermale Kraftwerk 700€/KW. Durch die Entwicklung der Technologie wird der Unterschied immer kleiner. Der gesamte Verbrauch der Energie in der Welt wurde ungefähr auf 410 x 1015 (Quadratbillionen des btu) im 2000 geschätzt, was jährlich 1.2x 1014 KW beträgt. Die gesamte installierte Kraft der Windkraftwerke bis Ende des 2000 wird auf 17415 MW geschätzt, mit der durchschnittlichen jährlichen Arbeit der Kraftwerke von 25000 Stunden. Daraus ergeht sich 0.044x 109 KW der jährlichen verfügbaren Energie. Also, der Anteil der Windenergie in dem gesamten Verbrauch ist sehr klein.
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| Momentaner Trend der Installation der Windkraftwerke. |
Deutschland ist im Augenblick der Leader in der Produktion der elektrischen Energie aus dem Wind mit 8750 MW und das ist mehr als 1/3 der gesamten installierten Kraft der Windmühlen in der Welt. So viele installierte Windmühlen sind das Resultat der Politik der deutschen Regierung. Die unterstützt die Installation neuer Kapazitäten durch die anregenden Maßnahmen. Deswegen hat sich im 2001 die gesamte installierte Kraft um 43.7% erhöht. In Spanien, Dänemark und Italien wächst die installierte Kapazität. Von der gesamten Produktion der elektrischen Energie in Dänemark ergeht 14% aus dem Wind und der Staat baut sehr schnell neue Kapazitäten auf. Dänemark will durch solchen Zugang bis 2030 50% der energetischen Bedürfnisse der Haushalte mit der Windenergie befriedigen. In den USA ist im Augenblick 6.374 MW der Windmühlen installiert. So wenig installierte Kraft im wirtschaftlich am stärksten Staat ist das Resultat des traditionellen amerikanischen Verlassens auf die fossilen Brennstoffe.
Die Entstehung des Windes und Prinzipien der Ausnutzung
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| Das Prinzip der Wandlung und die Art der Verbindung der Windmühle an das elektrische Netz. Die mögliche Anwendung besteht aus dem Verbrauch der Windenergie als sekundäre Energiequelle für den Haushalt. |
Die Windenergie ist die transformierte Form der Sonnenenergie. Die Sonne wärmt ungleichmäßig verschiedene Teile der Erde und dadurch entstehen verschiedene Luftdrücke. Der Wind entsteht wegen der Tendenz nach dem Ausgleich der Luftdrücke. Auf einigen Teilen der Erde blasen die ständigen Winde ( planetarische Winde ) und dort ist die Ausnutzung der Windenergie am zahlbarste. Dazu dienen auch Küsten der Ozeane und das offene Meer. Das offene Meer ist wegen der Beständigkeit des Windes sehr günstig, aber die Preise der Installation und des Transports der Energie hemmen diese Ausnutzung. Beim Wechsel der kinetischen Windenergie in die mechanische ( das Drehen der Achse des Generators ) wird die Differenz der Windgeschwindigkeit am Eingang und Ausgang benutzt. Deutscher Physiker Albert Betz formulierte im 1919 das Gesetz der Windenergie, das im 1926 im Buch „Windenergie“ publiziert wurde. Dieses Gesetz gab einen qualitativen Aspekt des Wissens, was die Möglichkeiten der Ausnutzung der Windenergie und Windturbinen angeht. Sein Gesetz sagt, dass man weniger als 16/27 oder 59% der kinetischen Windenergie in der mechanische Energie durch die Windturbinen verwandeln kann. 59% ist das theoretische Maximum und in der Praxis kann zwischen 35% und 45% der Windenergie verwandelt werden.
Gute Seiten der Ausnutzung sind die hohe Zuverlässigkeit der Arbeit in den Anlagen, keine Kosten für den Brennstoff und keine Umweltverschmutzung. Schlechte Seiten sind die hohen Kosten des Ausbaus und die Veränderlichkeit der Windgeschwindigkeit ( keine Garantie der Lieferung der Energie ). Für die Haushalte sind besonders kleine Windmühlen der Kräfte von einigen zehn KW interessant. Sie können als zusätzliche Energiequelle oder als primäre Energiequelle in den entfernten Gebieten benutzt werden. Als primäre Energiequelle werden noch Batterien ( Akkumulatoren ) zugefügt und in sie wird der Energieüberschuss gespeichert. Große Windmühlen installiert man in einem Windmühlen-Park und die werden mit Hilfe vom Transformator an das elektrische Netz verbunden.
Der Atlas der Windverfügbarkeit
Die EU und die USA haben Atlasse ihrer Windressourcen für die Windgeschwindigkeit auf 45 Meter oberhalb der Erdoberfläche gemacht. Daraus kann man schließen, dass 1/4 der Fläche der EU ideal für die Installation der Windmühlen ist. Dänemark misst seine Windpotentiale seit 1979. Deswegen hat Dänemark die präzisesten Informationen über dem Wind und die werden für die Aufstellung neuer Windmühlen gebraucht. Die USA haben große Mitteln in die Herstellung von Atlassen der potentiellen Windenergie für ihre Gebiete investiert. Fast 50% der gesamten Fläche der USA ist günstig für die Ausnutzung der Windenergie. Das sind die hohen Weite der westlichen und südöstlichen Küstenfassade, wo der Anteil der elektrischen Windpotentiale zwischen 15% und 36% liegt. Dieser zentrale Raum der USA besteht aus riesigen Flächen der Prärien. Neben der geographischen Positionierung der Windmühlen ist noch die Höhe der Türme wichtig. Für jede 10 Meter der Höhe des Turms erhöht sich der Preis um 15000$. Größere Turbinen werden mehr Energie geben, aber die verschiedenen Durchmesser verlangen größere Höhe des Turms. Das hat den Einfluss auf die Kraft der Turbine. So hat die Turbine mit der Kraft von 225 KW den Durchmesser von 27 Metern. Die Kraft von 600 KW verlangt den Durchmesser von 43 Metern und für die Kraft von 1500 KW braucht man den Durchmesser von 60 Metern. Das verlangte Minimum für die normale Funktionalität der Windmühlen ist die Windgeschwindigkeit von 25 Km/h oder 69 M/s. In der letzten Zeit werden Turbinen mit der Kraft in Multi MW gebaut, wie z. ß. die in Dänemark. Dort wurde gegen Ende des 1999 die NEG Micon Windmühle mit dem Durchmesser von 72 Metern installiert und sie befindet sich auf dem 68 Meter hohen Turm.
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