Windenergie heute
Zwar wurden Windkraftanlagen in der Vergangenheit zur Umwandlung der Windenergie sowohl in mechanische als auch in elektrische Energie verwendet, jedoch hat sich die Umwandlung in elektrische Energie bis heute durchgesetzt. Aus diesem Grund ist in der Regel von der Stromerzeugung die Rede, wenn die Windenergienutzung thematisiert wird.
Das zentrale Bauelement ist der Rotor. Dieser wird von der Luft, welche sich bereits in Bewegung befindet und auf den Rotor trifft, in eine Drehbewegung versetzt. Bei dieser Bewegung werden zwei Wirkprinzipien unterschieden. Schon in den ersten Windmühlen wurden die sogenannten Widerstandsläufer verwendet. Bei dieser Technik wird dem Wind eine geometrische Widerstandsfläche entgegen gehalten. Das hat zur Folge, dass lediglich 12 Prozent der Strömungsenergie gewonnen werden können. Effektiver arbeitet hingegen der sogenannte Auftriebsläufer. Dieser nutzt die aerodynamischen Auftriebskräfte einer Flügelform und erzeugt dadurch eine Drehbewegung. Der maximale Wirkungsgrad von Windkraftanlagen, die diese Technik nutzen, liegt bei 59 Prozent.
Der Rotor ist wiederum sowohl über eine Welle als auch in der Regel über ein Getriebe mit dem Generator verbunden. Der jeweilige Generator kann dann den erzeugten Strom direkt in das Netz einspeisen. Möglich ist aber auch die Einspeisung über eine Leistungselektronik. Gegenwärtig werden am häufigsten Windenergieanlagen genutzt, die mit schnell laufenden Rotoren und waagerecht angeordneten Rotorwellen, den Horizontalmaschinen, ausgestattet sind. Zudem verfügen sie in der Regel über drei senkrecht zu der Rotorwelle angebrachte Rotorblätter. Weitere Arten, die jedoch weniger gebräuchlich sind, sind die Horizontalmaschinen mit langsam laufenden vierblättrigen Rotoren, die auch als Westernturbinen bezeichnet werden, sowie die Vertikalmaschinen mit einer senkrecht zum Wind und zum Boden stehenden Rotorwelle. Beispiele dafür sind unter anderem die Savonius-Turbine mit schaufelförmigen Blättern oder der Darrieus-Rotor mit senkrechten Rotorblättern. Die Vertikalanlagen konnten sich im Gebrauch zwar nicht durchsetzen, sie werden allerdings für Sonderanwendungen, wenn zum Beispiel kleinere Anlage in Hochgebirgen oder anderen Extremlagen gebaut werden, eingesetzt.
