Die zwei Achillesfersen von Windrädern sind die Unstetigkeit ihrer Stromlieferung und die viel zu geringe Leistungsdichte des Strömungsmediums Luft.
Der erste maßgebende Nachteil ist bereits oft in den EIKE News besprochen und analysiert worden (eine Zusammenfassung hier, weiteres am besten über die EIKE-Suchfunktion). Daher nur kurz zusammengefasst: Flatterstrom ist technisch weitgehend unbrauchbar, ein stabiles Stromnetz verlangt die unabdingbare Gleichheit von Stromverbrauch und Stromerzeugung zu jedem Zeitpunkt, anderenfalls bricht es zusammen – Black-Out (hier). Da es keine Möglichkeit der Speicherung von elektrischer Energie in großem Maßstab gibt, die auch nur entfernt zu vernünftigen Kosten und ohne Umweltschädigung zu haben ist, sind wegen des gesetzlichen Abnahmezwangs von Wind- und Sonnenstrom fossile Schattenkraftwerke (meist Gas) erforderlich. Diese sind aber ihres nur zeitweiligen Einsatzes wegen wirtschaftlich höchst unrentabel.
Das daraus entstandene Phänomen „DDR-Planwirtschaft“ in einem unverantwortlichen deutschen Projekt namens „Energiewende“ ist mit exorbitanten Kosten und höchster Natur- und Landschaftsschädigung verbunden. Die Probleme der Energiewende sind prinzipiell nicht lösbar. Das bringt Planwirtschaft von technisch unsinnigen Methoden nun einmal so mit sich. Eine Kanzlerin mit DDR-Hintergrund sollte dies eigentlich bestens wissen, hat es aber offenbar längst vergessen. Ob nun die für den Energiewende-Unfug verantwortlichen Politiker den hier umrissenen Zusammenhang einfach nicht verstehen wollen, tatsächlich unkundig oder ideologisch verbohrt sind, oder gar gezwungen sind dunklen Kräfte zu folgen, entzieht sich unserer Kenntnis.
In diesem Beitrag geht es um die zweite Achillesferse von Windrädern, die zu geringe Leistungsdichte von Wind. Leistung L ist Energie pro Zeit, hier in der Einheit W (Watt). Leistungsdichte (Flächenleistungsdichte) ist S = L / A [W/qm], wobei A bei Windrädern die überstrichene Propellerfläche, bei Photovoltaik die Panelenfläche, bei Kohlekraftwerken die Fläche der Brennraumwand und bei Kernkraftwerken die Fläche der Brennstabumhüllung ist. Nachfolgend nun einige Leistungsdichten von unterschiedlichen Stromerzeugungsmethoden, die in effektiver Stromleistungsdichte ausgedrückt sind, um Wirkungsgradbetrachtungen überflüssig zu machen: Kohlekraftwerk ~250.000 W/qm, Windräder Nordsee 200 bis 300 W/qm, Windräder Bayern ~30 W/qm, Photovoltaik ~10 W/qm (die Werte von Wind- und Sonnenstrom sind Jahresmittelwerte).
Angesichts dieser Zahlen erkennt man sofort warum Windräder so riesig sind. S = L / A ist umgekehrt L = S x A, woraus folgt, dass ein sehr kleines S ein sehr großes A bedingt, um die gewünschte Stromleistung L ausreichend groß zu machen. Der unscheinbare Zusammenhang L = S x A ist tatsächlich für das unaufhaltsame Wachstum dieser Anlagen verantwortlich. Ein sekundärer Grund ist die größere Nabenhöhe, denn Windgeschwindigkeiten nehmen mit der Höhe zu.
Planer und Verkäufer greifen nun Windgeschwindigkeiten aus dem Windatlas ab („Windatlas“ googeln) und gehen damit auf Dummenfang. Allein die mit diesem naiven technischen Vorgehen verbundenen Fehler können wirtschaftliche Planungen – vulgo Einstreichen von Subventionen bzw. Steuergeldern für Windstrom – bereits völlig wertlos machen, nähere Details dazu hier. Die Windradumgebung, wie Landschaftszerklüftung, Täler, Waldnähe usw. üben maßgebende Einflüsse aus, die theoretisch nicht erfassbar sind und in der Regel die Zahlen aus einem Windatlas zur Makulatur machen.
Für eine verlässliche Kenntnis der zu erwartenden Leistung eines Windrads im deutschen Binnenland sind daher Messungen unabdingbar, die sich auf alle Jahreszeiten erstrecken müssen. Aber auch dann ist noch keine endgültige Sicherheit gegeben, denn die Natur liefert keineswegs gleiche Windverhältnissein in unterschiedlichen Jahren. Dem Problem der verlässlichen Schätzung von Windgeschwindigkeiten und Windertrag widmet sich beispielsweise auch eine im Juli 2015 erschienene Arbeit der Autoren N. Mölders, D. Khordakova, S. Gende und G. Kramm (hier). In dieser werden die Windverhältnisse in Touristengebieten von Alaska bei schwierigem Terrain an Hand von Feldmessungen untersucht. Als Ergebnis wird festgehalten, dass zumindest in schwierigem Terrain die bisher verfügbaren Abschätzungsformeln versagen.
In jüngster Zeit beschäftigen sich Wissenschaftler mit der wesentlich interessanteren und höchst brisanten Frage, ob man die ohnehin bereits unsicheren Planungswerte, die sich stets auf ein einziges isoliertes Windrad beziehen, auch für Windradparks übernehmen darf. Es ist zwar bekannt, dass in Windradparks bestimmte Abstände zwischen den einzelnen Maschinen eingehalten werden müssen (man rechnet grob mit dem fünf- bis achtfachen Rotordurchmesser längs der Windradausrichtung, grob dem drei- bis fünffachen 90 Grad dazu), um Leistungseinbußen durch gegenseitige Strömungsbeeinflussung zu vermeiden. Damit meinte man bisher, auch in Windradparks mit den Werten für Einzelwindräder verlässlich rechnen zu können. Jüngste Messungen und die hierauf aufbauenden physikalischen Modelle zeichnen nunmehr aber ein dramatisch anderes Bild.
Die ernsthafte Erforschung des Problems führte zu zwei begutachteten wissenschaftlichen Publikationen der Autoren M. L. Miller, F. Gans und A. Kleidon vom Max Planck Institut für Biogeochemie in Jena und für Erdsystem-Modellierung in Hamburg vom 11. Feb. 2011 und vom 8. Juni 2012 (hier, hier) – beide Arbeiten sind frei aus dem Internet herunterladbar. Die zweite Arbeit wurde bereits früher in den EIKE-News besprochen (hier). Diese Arbeiten, die insbesondere in ihren Literaturangaben den bisherigen Kenntnisstand umfassend dokumentieren, fanden allenfalls in engen Fachkreisen Beachtung.
Dies änderte sich schlagartig mit der nunmehr jüngsten Publikation, die zwar wieder die vorgenannten Autoren, aber zusätzlich auch noch weitere internationale Fachleute in der Autorenliste aufführt. Es sind L. M. Miller, N. A. Brunsel, D. B. Mechem, F. Gans, A. J. Monaghan, R. Vautard, und A. Kleidon (hier, hier, hier, hier), die Arbeit ist im Netz frei verfügbar und hier als pdf beigefügt. Alle drei genannten Publikationen variieren das Thema, wie sich intensive Windradnutzung auf die Strömungs- und Klimaverhältnisse der Erde und insbesondere auf den Leistungsertrag der Anlagen auswirkt. Das Ergebnis zusammengefasst:
Die Auswirkungen hoher Windenergieentnahme aus der tiefen Atmosphäre auf die Leistung eines Windradparks sind keineswegs geringfügig sondern massiv. Sie beeinflussen nicht nur das lokale Klima sondern führen auch dazu, dass die von Windrädern der Atmosphäre entzogene Energie in Windradparks, verglichen mit Einzelanlagen, dramatisch abnimmt.
All dies wäre unsere energiewende- und klimatrunkenen Medien vermutlich keine Meldung wert, hätten die Autoren nicht eine einprägsame Vermittlung ihrer Forschungsergebnisse gewählt. Im Gegensatz beispielsweise zu den vom Autor oben gezogenen Vergleichen von Leistungsdichten, die sich auf die die jeweiligen Betriebsmedien beziehen und damit leider die Verständnisschranke vieler Leser wohl nicht mehr überwinden, betrachten die Autoren der betreffenden Studie schlicht die zum Erhalt einer maximal möglichen Windradleistung, benötigte Bodenfläche zum Aufstellen von Windradanlagen auf Land (oder Wasser), die über ausreichend lange Zeit gemittelt ist (mindestens 1 Jahr). Dieses Vorgehen ist unschlagbar anschaulich: Man braucht so und so viel Fläche bei der Verwendung von Windradparks um so und so viel maximale Windradleistung an elektrischer Energie zu erhalten. Das kapiert jeder.
Hier nun das Ergebnis der Studie:
Der bisher angenommene, Ertragswert von ~7 W/qm ist fast eine Größenordnung zu hoch. Der reale Wert gemäß der jüngsten oben angesprochenen Publikation beträgt nur etwa 1 W/qm.
Diese Angaben beziehen sich auf Messungen in den USA, es besteht aber wohl kaum ein sachlicher Grund, nicht von einer zuverlässigen Übertragung auf deutsche Verhältnisse auszugehen. Vielleicht war es gerade diese einprägsame und auch für Nichtfachleute leicht verständliche Veranschaulichung von Windraderträgen, welche die Redakteure der oben zitierten Medien (NZZ, Welt, Handelsblatt) veranlasste, über die betreffende Publikation zu berichten.
Man kann mit Hilfe der Zahl „1 W/qm“ nun leicht ausrechnen, wie groß das Windenergiepotential Deutschlands mit Blick auf die Ziele der Energiewende überhaupt sein kann, wobei wir nachfolgend nur das Binnenland betrachten wollen. Wir danken dabei dem EIKE Mitglied Dr. Dietmar Ufer, der auf die betreffenden Medienberichte aufmerksam machte:
1) Höchstmögliche Windradleistungsdichte an elektrischem Strom über lange Zeit ist 1 W/qm gemäß angehängter Publikation von Miller et al.
2) Die Gesamtfläche Deutschlands von 357.000 qkm in Form eines einzigen Windradparks würde somit theoretisch höchstens 357 GW elektrische Leistung über lange Zeit erbringen.
3) Laut UBA beträgt das reale Flächenpotential Deutschlands für Windräder „nur“ rd. 49.000 qkm, es werden damit insgesamt auch nur maximal 49 GW jahresgemittelte Leistung fällig. Damit wären rd. 14% der Gesamtfläche Deutschlands „verspargelt“, ein unvorstellbarer Zustand, das entspräche etwa der Gesamtfläche Niedersachsens. Wer kann so etwas ernsthaft in Erwägung ziehen?
4) 8760 x 49 = 429 TWh ist dann die Größe der höchstmöglichen elektrischen Jahresenergie aus Wind, die bei der heutigen Bruttostromerzeugung von 625 TWh etwa 70% von dieser ausmacht.
5) Das offizielle Energiewendeziel der deutschen Bundesregierung für das Jahr 2050, verglichen mit dem Jahr 2008, sind 80% Anteil der „Erneuerbaren“ am Bruttostromverbrauch. Insbesondere Windenergie soll nach den Vorstellungen dieser Leute die Energie der Zukunft werden. Angesichts der oben angegebenen Verhältnisse (würde man das Ziel nur mit Wind erreichen wollen, würde sogar etwas mehr als die Fläche Niedersachsens benötigt werden) ist dies illusorisch – um deutlichere Worte zu vermeiden.
6) Bei all dem deutschen Windrad-Unfug ist noch daran zu erinnern, dass Schattengaskraftwerke von etwa der gleichen Jahresleistung wie die der Windturbinen zum Fluktuationsausgleich bereitzustellen sind. Wer soll die bauen, wer bezahlen?
Wäre es nicht so ernst, denn Verrückte in verantwortlichen Positionen muss man nun einmal ernst nehmen, könnte man entspannt amüsiert auf das Ende der Windrad-Traumtänzerei warten. Leider werden wir aber alle für diesen Unsinn bluten müssen.
Immerhin ist jetzt festzuhalten: Einzelwindräder sind hierzulande bereits der oben erwähnten grundsätzlichen beiden Nachteile wegen, nämlich Stromfluktuation und zu geringe Leistungsdichte des Windes, nicht sachgerecht. Solche Anlagen sind allenfalls in Entwicklungsländern für Nischenanwendungen angebracht. Windradparks kommen im deutschen Binnenland wegen ihrer Naturzerstörung und der begrenzten Fläche unseres dicht besiedelten Landes nicht in Frage, allenfalls Offshore. Und schließlich erlaubt sich glücklicherweise die Natur selber gegen Windradparks mit einer dramatisch hohen Leistungsverringerung einzuschreiten – infolge unzulässigen Eingriffs in die atmosphärischen Strömungsverhältnisse bei zu starker Energieentnahme aus der tiefen Atmosphäre. Christen sollten dies dankbar anerkennen und vielleicht in ihren Gebeten mit einschließen.
Wie geht es nun weiter? Es wird vorerst keine Konsequenzen geben, man wartet in Deutschland gerne erst die Katastrophe ab. Die Verantwortlichen sind dann nämlich längst aus dem Schneider und verzehren ihre wohlverdienten Pensionen. Politiker von der sachlichen Unsinnigkeit ihrer Aktionen zu überzeugen ist zwecklos – „als ob man einem Ochsen ins Horn fetzt“ war für solche Fälle stets passendes Zitat des ehemaligen Lateinlehrers des Autors. Nichts wird daher passieren, mit deutscher Gründlichkeit wird der Windradwahn bis zum bitteren Ende durchgezogen. Allenfalls die immer größere Anzahl von Bürgerinitiativen könnten den Verantwortlichen Einhalt gebieten. Denn eines verstehen Politiker immer: ohne Wähler sind ihre Tage gezählt.
Es scheint eine deutsche Spezialität zu sein, verhängnisvolle Entwicklungen zwar zu erkennen, aber infolge politischen Konsens, Druck von Profiteuren, Obrigkeitshörigkeit, Dummheit, Ideologieverbohrtheit, Feigheit, Sorglosigkeit (wird schon irgendwie gut gehen), Wegschauen (habe andere Sorgen, was geht mich die Energiewende an) und mangelnder Zivilcourage nicht beenden zu können. Insbesondere hoch betagte Mitbürger werden diese traurige historische Tatsache aus ihrer Erinnerung an noch dunklere deutsche Zeiten zu bestätigen wissen.
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Ich denke mal, es weiß jeder was gemeint ist, an Ausdrücken oder Rechtschreibfehler zu hängen ist kleinkariert.
Auch weiß ich, dass Herr Prof. Kramm in o.g. englischsprachigem Umfeld lebt. Höfliche und inhaltsvolle Diskussionen sind angenehm.
@ #31 Pseudonym G. House
Wieso Frage? Noch nie nen SG 38 gesehen? Leichtbau in Perfektion nur Gleitwinkel eins zu plumps … .
#30: T.Heinzow sagt: „Da frage ich mich doch glatt, warum unsereins nicht mit „Gittertragflächen“ durch die Gegend fliegt, wo die doch weniger abbremsen als die herkömmlichen Tragflächen.“
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Herzlichen Glückwunsch, Herr Heinzow, Sie sind für den Preis „Die dümmste Frage 2015“ nominiert!
@ G. Kramm #29
„offenbar versuchen Sie mir zu unterstellen, ich wuerde die Stromerzeugung mit Hilfe von Windturbinen gutheissen, nur weil ich den Begriff der Windturbine verwende.“
Nein Herr Kramm, sowas würde ich Ihnen nie unterstellen. Ich weise nur auf die Tatsache hin, daß auf diesem Gebiet – einschließlich des Ihrigen naturwissenschaftlichen – die Propaganda dann Erfolge zeitigt, wenn aberwitzige Sprachkonstruktionen übernommen werden. Zu Zeiten der Naziherrschaft wurden die Begriffe „unnütze Esser“ und „lebensunwertes Leben“ kreiert. Inzwischen werden aus mordenden Terroristen Dschihadisten, *-Kämpfer oder „Gotteskrieger“ gemacht. Im Bereich des Klimahypes gibt es den Treibhauseffekt, die Zeiten des Klimawandels, saubere Energie, „erneuerbare“ Energie, und die unmittelbar (in 100 Jahren?) bevorstehende Überflutung von Hamburg, New York … . Der Begriff Szenario und Klimamodell (obwohl die GCM genau das nicht sind) sind propagandistische Modeworte. Wer sie kritiklos gebraucht, verbreitet Propaganda, meist unbewußt, was ja auch von den Urhebern beabsichtigt ist. Bioethanol hört sich besser an als 100%iger Spiritus oder Schnaps.
„Gerade wegen der geringeren Staueffekte werden Gittermaste den Rohrmasten im allgemeinen vorgezogen.“
Da frage ich mich doch glatt, warum unsereins nicht mit „Gittertragflächen“ durch die Gegend fliegt, wo die doch weniger abbremsen als die herkömmlichen Tragflächen.
„dass Ihre Kenntnisse in dem Gebiet der turbulenten Stroemungen die eines Laien sind.“
Wohl kaum, denn unsereins bewegt sich erfolgreich in solch turbulenten Strömungen durch die Lüfte. Nur ins Lee dieser Monsterwindmühlenansammlungen traut sich unsereiner nicht, weil es da lebensgefährlich wegen der unkalkulierbaren Turbulenz wird. Dagegen sind die Turbulenzen bei einer Landung in Wyk auf der Nord-Süd-Bahn bei westlichen Winden Peanuts. Deshalb weiß unsereins auch in welcher Höhe die Bodenturbulenzen bei welcher Windgeschwindigkeit und Schichtung enden. Die Theoretiker können das eben nicht erfassen.
„FINO1 ist auf jeden Fall repraesentativer fuer die Beobachtung des Windfeldes ueber einem Schelfmeer als der Wettermast in Hamburg.“
Die Unterschiede sind marginal, z.B. wegen der Kontinuitätsgleichung, wenn es um die Windgeschwindigkeitsstatistik geht. Und um die geht es bei der Beurteilung der Frage, ob Windmühlen ins Meer zu stellen Sinn macht. Macht natürlich keinen Sinn, weshalb die FINO-Plattformen Unsinn sind, nur für Meteorologen, Ozeanographen und andere Meereskundler interessant.
„Es sind vor allem die Oekonomen, die Windturbinen verkaufen wollen.“
Kein Ökonom käme auf die Idee Windmühlen herzustellen. Es war ein H. G. der zusammen mit Töpfer die Idee kreierte und umsetzte mit Windmühlen den von ihm selbst propagierten gefährlichen Klimawandel zu stoppen. Und so wurde die Subventionierung des Stroms erfunden, der mit Hilfe von Windmühlen erzeugt wird.
Ökonomen würden die Rentabilität der Dinger vorab prüfen. Ergebnis der Praxis ist: Trotz Subventionierung sind über 1/3 der sog. Windparks“ notleidend. Googlen Sie mal Windpark Himmelreich in Oberfranken. In der dortigen Lokalzeitung gibt es die ganze Story der „Rendite“ solcher Objekte.
„wer auf diesem Gebiet der Wechselwirkungen zwischen reaktiven Spurenstoffen und Turbulenz fuehrend in der Welt ist.“
Oje, kommt mir so vor wie Prof. Dunst, der per Modell die Fall-Out-Wolke eines Super-Gau des KKW Brokdorf westlich von Hamburg vorherzusagen versuchte. Die Praxis eines Kühlhausbrandes (und später eines Recyclinghofes) in HH-Harburg zeigte wie falsch seine Modelle trotz starker Turbulenz waren. Sowas kann man allerdings nur erkennen, wenn man das Spektakel aus der Luft über Stunden beobachten kann.
Sehr geehrter Herr Heinzow,
offenbar versuchen Sie mir zu unterstellen, ich wuerde die Stromerzeugung mit Hilfe von Windturbinen gutheissen, nur weil ich den Begriff der Windturbine verwende. Wahrscheinlich sind Sie der einzige, der mir so etwas unterstellt. Ich denke, dass ich unmissverstaendlich klargemacht habe, was ich von dieser Form der Stromerzeugung im allgemeinen halte. Und ich habe auch unmissverstaendlich klargemacht, dass grosse Windparks sicherlich das lokale Klima beeintraechtigen werden. Vielleicht sollten Sie diesen Aspekt Ihrer Autorenkollegin Claudia Kempfert nahebringen.
Aus der Sicht des Maschinenbaus ist der Begriff Windturbine korrekt, denn es spielt keine Rolle, ob ich eine Turbine mit Gas, Dampf, Wasser oder Wind antreibe. Es sei denn, Sie wollen auch die Dampfturbinen in einem Kernkraftwerk als Dampfmuehlen bezeichnen.
Im uebrigen sind Ihre Kenntnisse in der Turbulenz nun nicht das Mass aller Dinge. Auch wenn Sie ein paar Semester Meteorologie studiert haben, so sollten Sie immer noch davon ausgehen, dass Ihre Kenntnisse in dem Gebiet der turbulenten Stroemungen die eines Laien sind. In der Form, wie Sie gegen FINO1 polemisieren, kann ich auch gegen den Wettermast in Hamburg polemisieren. Gerade wegen der geringeren Staueffekte werden Gittermaste den Rohrmasten im allgemeinen vorgezogen. FINO1 ist auf jeden Fall repraesentativer fuer die Beobachtung des Windfeldes ueber einem Schelfmeer als der Wettermast in Hamburg. Und die Arbeit von Tuerk & Emeis (2010) dokumentiert, dass die Autoren wissen, wovon sie schreiben. Ihre Einwaende sind daher eher von belangloser Art.
Womit wir uns in der Turbulenzforschung beschaeftigen, geht aus dem juengsten Artikel von Dlugi et al. (2014), „The balances of mixing ratios and segregation intensity: a case study from the field (ECHO 2003)“, hervor, der in Atmospheric Chemistry and Physics erschien (http://goo.gl/TTOLNx). Mit dieser Arbeit sowie einer frueheren Arbeit dieser Gruppe (Dlugi et al., 2010) wird dokumentiert, wer auf diesem Gebiet der Wechselwirkungen zwischen reaktiven Spurenstoffen und Turbulenz fuehrend in der Welt ist.
Es sind vor allem die Oekonomen, die Windturbinen verkaufen wollen. Den Ingenieuren bleibt oftmals gar nichts anderes uebrig, als mit den Woelfen zu heulen, weil sie sonst als Hartz IV-Empfaenger enden. Bei Siemens ist Lisa Davis, eine Chemieingenieurin, fuer die sog. erneuerbaren Energien zustaendig. Der Praesident und CEO von Siemens ist Joe Kaeser, ein Diplom-Betriebswirt der FH Regensburg.
MfG
@ G. Kramm #27
„Ich habe nichts in dieser Richtung geschrieben, vor allem nicht von einem linearen Zusammenhang.“
Steht bei mir auch nicht. Die meisten Mitbürger denken aber meist linear, deshalb der Hinweis, der Ihnen nicht galt, auch der bzgl. „Windturbine“ nicht.
Die Verwendung des Begriffs „Windturbine“ hat mit der sprachlichen Vortäuschung von Effizienz und/oder Leistungsfähigkeit zu tun. Es geht schlichtweg um Propaganda für ein schlechtes schädliches Produkt (zur flächedeckenden Stromerzeugung (nicht lokale Energiebereitstellung z.B. für Pumpen von Viehtränken, Bewässerungsanlagen …). Das gleiche gilt für „Windkraftwerk“ oder die Verharmlosungsbegriffe „Bürgerwindpark“, „Windfarm“, „Energiewirt“, „Stromernte“ … .
„Was die Turbulenz angeht, so ist Ihr Einwand sogar verfehlt. Die SWT 6.0-154 ist eine Windturbine fuer „offshore wind farms“.“ Das ist so wie bei den Flugzeugen. Unter jedes läßt sich einen Bombe hängen. Außer den Enercon-Windmühlen (Die kriegt man nicht gasdicht, so daß die Luft mit ihrem Soleanteil die Korrosion enorm vorantreiben kann) läßt sich jede Windmühle auch mitten im Meer betreiben.
“ Damit ist erst einmal egal, was in Hamburg am Wettermast beobachtet wird, denn mit der Plattform FINO1, die in der Deutschen Bucht 45 km noerdlich von Borkum angesiedelt ist, ist ein erheblich besser geeigneter Messstandort vorhanden.“
FINO1 ist nun als Meßanlage schwachsinnig aufgebaut, denn an einem Gittermast in mehreren Höhen zu messen ist Blödsinn. Und die Anbringung der Anemometer ist auch sehr sinnvoll gemacht im Westen vor dem Gittermast, der so schön bremst bei der Hauptwidrichtung. Und der 100m Wind entspricht (im Mittel und der Weibullverteilung) dem in 300m Höhe über Hamburg. Man muß nur die Änderung der Windgeschwindigkeit durch die Schichtung kompensieren. Nachts nimmt nämlich der Wind in den oberen Höhen zu. Und schon klappt es mit der Simulation der Nordseestromerzeugung durch die Gigantwindmühlen. Komplett unrentabel bei Stromgestehungskosten von ca. 21 Cent/kWh frei Küste.
“ Das bedeutet, dass der Einfluss der Turbulenz wegen 1 + 3 (Ti_u)^2 nahezu vernachlaessigbar ist, denn 3 (Ti_u)^2 < 0.03. " Wohl kaum hinter der ersten Reihe von Windmühlen. Hinter nem Jet darf auch erst mal kein Kleinflugzeug landen. Und hinter einem A380 auch kein A320. Wirbelschleppen sind tückisch und enegiereich. Die verdrillten von den Gigantwindmühlen erst recht. Deren Wirkung auf die Rotorblattprofile dürfte eine deftige Auftriebseinbuße bedingen. Wer allerdings Windmühlen zur Stromerzeugung ins Meer stellt hat nicht alle Tassen im Schrank. Unrentabler geht Stromerzeugung fast nicht mehr. Das gilt auch für die Leute, die meinen man müsse die unbedingt an Land haben, in Wäldern ... . " Hinzukommt, dass in einer Hoehe von 100 - 120 m ueber dem Wasserspiegel bzw. ueber der Bodenoberflaeche man wohl nicht mehr mit den Formeln arbeiten sollte, die fuer die Prandtl-Schicht (atmospheric surface layer) hergeleitet wurden." Ökonomen arbeiten nicht mit solchen Formeln, wenn sich das betrachtete Objekt nur weit außerhalb des Rentabilitätsbereiches betreiben läßt. Und wenn dann Ingenieure ankommen und verkaufen die 150m Siemens-Windmühlen (von Siemens gekauft wurde AN Bonus) als letzten Schrei der Effizienz, kann man nur noch weinen vor Traurigkeit über die Dummheit der Menschen. Bei 100m Nabenhöhe befindet sich der untere Rotorkreis in 25m Höhe. Bei entsprechendem Wind und Seegang ergibt sich immer eine nette Windscherung. Und schwupps stimmen die Anstellwinkel (und Auftriebs- nebst Widerstandsbeiwerte) der starren Blätter nicht mit dem Optimum überein und Betz ist Historie. Man kann sich das genaue Rechnen aber ersparen. Der Blödsinn Windmühlenstromerzeugung wird dadurch nicht rentabel.
#25: T.Heinzow:
Sehr geehrter Herr Heinzow,
Windmuehle ist nicht der richtige Begriff. Windturbine passt da schon eher. Und wenn man Kritik uebt, dann sollte man diese nicht direkt mit einem abwertenden Begriff belasten.
Was die Windverhaeltnisse in Windparks angeht, so hatte ich das schon beschrieben. Insbesondere die Untersuchungen von Sten Frandsen und Kollegen haben gezeigt, dass es nicht so ganz einfach ist, die Windverhaeltnisse in einem Windpark quantitativ zu beschreiben. Simple Abschaetzungsformeln reichen da nicht aus.
Was ich nicht verstehe, ist Ihr Einwand:
„Desweiteren gilt mit Sicherheit keine lineare Beziehung zwischen der Nachführung der Höhenwindenergie in die durch die Rotoren abgebremsten Bodenschichten, denn die 10% Abschattungs- und Turbulenzverluste gelten für wesentlich kleinere (Bauhöhe + Rotordurchmesser) Windmühlen.“
Ich habe nichts in dieser Richtung geschrieben, vor allem nicht von einem linearen Zusammenhang. Was die Turbulenz angeht, so ist Ihr Einwand sogar verfehlt. Die SWT 6.0-154 ist eine Windturbine fuer „offshore wind farms“. Damit ist erst einmal egal, was in Hamburg am Wettermast beobachtet wird, denn mit der Plattform FINO1, die in der Deutschen Bucht 45 km noerdlich von Borkum angesiedelt ist, ist ein erheblich besser geeigneter Messstandort vorhanden. Nach Tuerk und Emeis (2010) betraegt die Turbulenzintensitaet Ti_u dort in 90 m Hoehe fuer den Windgeschwindigkeitsbereich, den die SWT 6.0-154 abdeckt, weniger als 0.1. Das Ergebnis beruht auf einer Beobachtungszeitspanne von fast 4 Jahren. Das bedeutet, dass der Einfluss der Turbulenz wegen 1 + 3 (Ti_u)^2 nahezu vernachlaessigbar ist, denn 3 (Ti_u)^2 < 0.03. Was die thermische Stabilitaet angeht, so hat diese ueber der Wasseroberflaeche eines Schelfmeeres einen geringeren Einfluss als ueber Land. Auch hier ist der Hinweis auf den Wettermast Hamburg wenig hilfreich. Hinzukommt, dass in einer Hoehe von 100 - 120 m ueber dem Wasserspiegel bzw. ueber der Bodenoberflaeche man wohl nicht mehr mit den Formeln arbeiten sollte, die fuer die Prandtl-Schicht (atmospheric surface layer) hergeleitet wurden. Falls Sie dieses anzweifel wollen, dann empfehle ich Ihnen die Arbeit "Similarity Hypotheses for the Atmospheric Surface Layer Expressed by Non-Dimensional Characteristic Invariants – A Review" von Kramm & Herbert (2009) zu studieren, die unter http://goo.gl/m3GuUh zu finden ist. Nicht umsonst haben wir mit WRF gearbeitet.
MfG
#24: Gerhard Kramm sagt:
„Um also ein Kernkraftwerk wie das KKW Brokdorf, was eine durchschnittliche Leistung von 1250 MW verzeichnet, mit der SWT 6.0-154 ersetzen zu wollen, waeren also mehr als 830 Windturbinen erforderlich, wobei der Flaechenbedarf etwa der der Stadt Hamburg entspricht.“
Sehr geschätzter Herr Kramm,
man braucht mehr davon, da in der Zeit, zu der der Wind beliebt günstig zu wehen, auch die Energie für die Speicher erzeugt werden muß.
Der Wirkungsgrad der Speicher ist aber kleiner 100%.
MfG
MfG
@ #24 G. Kramm
„Die Windturbine SWT 6.0-154 hat eine Nennleistung („rated power“) von 6 MW“
Nun ja, im englischsprachigen Bereich wird der leider unzutreffende Begriff „Windturbine“ für den historischen Anachronismus der Neuzeit verwendet, technisch-deutsch ist Windmühle korrekt.
Was die Flächenleistung betrifft, so sind die 1 W/m² m.E. noch zu hoch gegriffen, denn die kleinen Windmühlenansammlungen in S.-H. weisen im Schnitt einen Minderertrag von 10% durch die Abschattungseffekte bei einem Spargelabstand von 5*h*Rotordurchmesser quer zur Hauptwindrichtung und 10*h*Rotordurchmesser in Hauptwindrichtung, bei Zweier- und Dreierreihung. Ergibt dann bei 159 m standalone 1,15 W/m². Desweiteren gilt mit Sicherheit keine lineare Beziehung zwischen der Nachführung der Höhenwindenergie in die durch die Rotoren abgebremsten Bodenschichten, denn die 10% Abschattungs- und Turbulenzverluste gelten für wesentlich kleinere (Bauhöhe + Rotordurchmesser) Windmühlen.
Welchen Einfluß Turbulenz auf den vertikalen Energietransport kinetischer Energie hat, kann man am Wettermast Hamburg anhand der täglichen Windzeitreihen in den verschiedenen Höhen nachvollziehen. Entscheidend ist da die thermische Schichtung, weshalb der Tagesgang so ausgeprägt ist.
Ein kleiner Hinweis zu einer Windturbine der 6 MW-Klasse.
Eine Decke aus aus frisch gefallenem Schnee der Temperatur von 270 K emittiert eine Energieflussdichte von etwa 301 J/(m^2 s), was 301 W/m^2 entspricht. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur noch die Einheit W/m^2 verwendet. Das relative Emissionsvermoegen einer solchen Schneedeck ist nahezu gleich eins.
Die Windturbine SWT 6.0-154 hat eine Nennleistung („rated power“) von 6 MW, die bei etwa v = 12 – 14 m/s Windgeschwindigkeit erreicht wird. Danach bleibt die Leistung nahezu konstant, obwohl nach dem v^3-Gesetz die wahre Energieflussdichte des ungestoerten Windfeldes im Luv der Windturbine mit zunehmender Windgeschwindigkeit weiterhin ueberproportional zunimmt, was Thomas Heinzow unter #8 bereits beschrieb. Nimmt man eine Luftdichte von 1,2 kg/m^3 an, so ergibt eine Geschwindigkeit des ungestoerten Windfeldes von etwa 13 m/s eine Energieflussdichte von 1318 W/m^2. Die „power efficiency“, also das Verhaeltnis der von der Windturbine entzogene Leistung des Windfeldes zur wahren Leistung des ungestoerten Windfeldes, betraegt also bei 13 m/s etwa 24,5 %. Zum Vergleich: Das Betz-Joukowsky-Limit, was ueblicherweise als das Maximum der „power efficiency“ betrachtet wird, betraegt 59,3 %.
Der Rotordurchmesser der SWT6.0-154 betraegt etwa 154 m, was einer vom Rotor ueberstrichenen Flaeche („swept area“) von 18600 m^2 entspricht. Mit diesen Werten ergibt sich also eine maximale Energieflussdichte von etwa 323 W/m^2. Das sind also nur etwa 20 W/m^2 mehr als die vorher beschriebene Schneedecke der Temperatur von 270 K an infraroter Strahlung emittiert.
Die „cut-in“-Windgeschwindigkeit der SWT 6.0-154 betraegt etwa 3 – 5 m/s. Folglich ist die Windgeschwindigkeit des Maximums der Windgeschwindigkeitsverteilung nach Weibull im allgemeinen kleiner als die „cut-in“-Windgeschwindigkeit.
Die „cut-out“-Windgeschwindigkeit der SWT 6.0-154 betraegt etwa 25 m/s. Nehmen wir nun eine Geschwindigkeit des ungestoerten Windfeldes von 24,5 m/s an, dann betraegt die wahre Energieflussdichte bei einer Luftdichte von 1,2 kg/m^2 etwa 8824 W/m^2. Folglich ergibt sich fuer die „power efficiency“ ein Wert von 3,7 %.
Willkommen in der Realitaet.
Neben der „power efficiency“ wird noch der „capacity factor“ betrachtet, der dem Verhaeltnis der dem Windfeld entzogenen Leistung zur Nennleistung der Windturbine entspricht. Ein guter Wert dafuer betraegt etwa 25 %. Setzen wir diesen Wert an, so wuerde das im Falle der SWT 6.0-154 einem Wert von 1,5 MW entsprechen. (Auch wenn der Obergruene Cem Ozdemir die Leistung in Megabyte ausdruecken moechte, verzichte ich gerne darauf.) Um also ein Kernkraftwerk wie das KKW Brokdorf, was eine durchschnittliche Leistung von 1250 MW verzeichnet, mit der SWT 6.0-154 ersetzen zu wollen, waeren also mehr als 830 Windturbinen erforderlich, wobei der Flaechenbedarf etwa der der Stadt Hamburg entspricht.
Willkommen in der Realitaet.
Natuerlich ist die SWT 6.0-154 fuer „offshore wind farms“ gedacht. Aber eine Flaeche von mehr als 750 km^2 auf See mit Windturbinen zu versehen und diese dann auch noch zu warten, ist nicht so ganz einfach. Die „hub height“ dieser Windturbine betraegt etwa 100 – 120 m, womit der Koelner Dom im Vergleich zu dieser Windturbine wie eine Wallfahrtskappelle aussieht. Geht man davon aus, dass der Mast der Windturbine in einer Tiefe von 30 -60 m gegruendet ist, dann darf man also festhalten, dass der Mast eine Hoehe von etwa 150 – 160 m erreicht. Die Masse des Gondelkopfes betraegt etwa 360 Tonnen. Sollte also nach einem Erdbeben der Meeresboden von seismischen Wellen heimgesucht werden, dann kann man die Windturbinen als Seismometer verwenden, falls entsprechende Spiegel angebracht sind.
Dass Naturgewalten sich wenig darum kuemmern, womit die Menschen Strom erzeugen wollen, zeigt das folgende Video
https://www.youtube.com/watch?v=Egdtlnv6Gio
Danke für die Analyse.
Die Diskrepanz zu den UBA Betrachtungen ist aber noch gravierender, als hier dargestellt.
In der genannten UBA Studie können auf den theoretischen 49000km² installiert werden:
„Dies entspricht einem Potenzial von rund 1.190 GW installierbarer Leistung mit einem Ertrag von 2.900 TWh/a.“(S4)“
Mit der 1W/m² Grenze sind aber nur 49 GW möglich, also nicht nur 1/7 sondern 1/25 der vom UBA unterstellten theoretischen Leistung!
Denn auch diese schränkt das UBA weiter ein:
„Das technisch-ökologische Potenzial, bei dem u. a. auch der besondere Artenschutz zu berücksichtigen ist, fällt somit erheblich kleiner aus.“ (S.4)
Und selbst das nur unter der Annahme, dass man die WKAs bis zu 600m an die Häuser heranbaut. Wahrt man einen Abstand von 2000m (was ein 10H Abstand für neue Anlagen von 200m Höhe bedeutet), so reduziert sich die theoretische Fläche um 97.2%!
Damit schrumpften die 49GW auf gerade einmal 1.4GW.
(Was dann aber die Zahl der WKAs so weit reduzieren würde, dass man mehr als nur 1W/m² erzielen würde 😉 – aber niedrig bleibt es!)
@ G.Kramm
„Man muss also die Frage stellen: Warum nicht?“
Weil die Herrschaften eh nicht an den anthropogenen Klimawandel glauben. Die wissen ja, daß man den bisher nicht bewiesen hat, nach den Regeln der Wissenschaftstheorie. Und mit den GCM kann man den ohnehin nicht beweisen, denn die wesentlichste Einflußgröße, die Wolken, wird man nie realitätsnah simulieren können. Jeder Segelflieger weiß, daß im Grenzbereich zwischen Blau- und Wolkenthermik die Wolkenbildung nicht vorhersagbar ist. Jeder Segelflieger weiß auch, daß die Ordnung der Konvektionsstruktur nicht vorhersagbar ist. Manchmal gibt es Wolkenstraßen, manchmal nicht … . Und die sind für den Energieumsatz enorm wichtig.
Man schaue sich auf der NOAA hurricane Seite mal die tropischen Stürme in der Gegend der Cap Verde an. 1974 war das im September da ein Ententeich mit wenig Wind. Und nun gab es da schon zwei Stürme mit mehr als 30 Knoten Wind.
Windkraftanlagen sind doch in grünen Kreisen schon total überholt – der Wind wird jetzt doch in noch größeren Höhen durch Drachen „eingefangen“. Ist das nicht fabel-haft!!!
#7: Hans-Eberhard Fischer sagt:
Herr Fischer, es ist in Fachkreisen schon bekannt, dass im Falle grosser Windparks die Windgeschwindigkeit von Windturbinen-Reihe zu Windtrubine-Reihe zunaechst abnimmt, dann wieder leicht ansteigt, ohne allerdings die Geschwindigkeiten des ungestoerten Windfelds im Luv eines Windparks zu erreichen. Dass mit einem Windpark die aerodynamische Rauhingkeit betraechtlich erhoeht wird, ist ebenfalls schon lange bekannt. Man kennt das ja auch von Untersuchungen zum Einfluss von Staedten auf das Windfeld her. Dass ein solcher Effekt einen Einfluss auf die vertikale Stroemung ausuebt, kann man an Hand der Kontinuitaetsgleichung direkt zeigen. Das hat zur Folge, dass sich im Leebereich von solchen Windparks die Wolkenstruktur aendert, was sich wiederum auf den Energieumsatz an der Grenzflaeche Erde-Atmosphaere auswirkt. Man darf also schliessen, dass ein Windpark zumindest auf das lokale Klima auswirkt, vielleicht auch auf das regionale Klima. Es hat natuerlich keine Auswirkung auf das globale Klima, weil ein solches nicht existiert.
Man kann in einem ersten Schritt in Simulationsmodellen der sog. Mesoskala gamma die aerodynamische Rauhigkeit in dem Gebiet eines geplanten Windparks kuenstlich erhoehen, um den Effekt des windparks auf seine Umgebung zu generieren. Aber das ist nur ein Behelf. Normalerweise muesste der Effekt jeder einzelne Windturbine auf das Windfeld simuliert werden. Dazu ist es erforderlich die Divergenz der Flussdichte der kinetischen Energie zu berechnen. Das ist bis heute nicht geschehen. Simulationsmodelle der Mesoskala gamma wie FITNAH (TH Darmstadt), KAMM (Uni. Karlsruhe), GESIMA (Forschungszentrum Geesthacht) und METRAS (Uni. Hamburg), mit der sich die deutschen Meteorologen eine Vormachtstellung in der Welt erarbeitet hatten, wurden spater in Deutschland nicht mehr systematisch gefoerdert. In den USA ging es RAMS (Colorado State University) genauso. In all diesen numerischen Modellen, die zu den wahren nicht-hydrostatischen Modellen zaehlen, haette man eine Erweiterung hinsichtlich der detaillierten Beruecksichtigung von Windparks einbauen koennen. Das ist nicht geschehen. Man muss also die Frage stellen: Warum nicht?
@ #17 G. Wedekind
Abschattungs- und Turbulenzeffekte von Windmühlenansammlungen und deren Flächenleistungsdichte kann man empirisch selbst bestimmen. Die Landwirtschaftskammer veröffentlicht(e) jährliche Ertragsmeldungen der Windmühlen in S.-H. . Die Hefte konnte (kann?) man bei der Landwirtschaftskammer kaufen. Da sind auch die technischen und sonstigen Stillstandszeiten angegeben.
Ich habe die Angaben in den Heften dazu zu nutzen, um anhand der Windmessungen in Hamburg bis 250m Höhe (Prof. B. Brümmer sei hier ausdrücklich noch einmal gedankt) jedem möglichen Windmühlenstandort eine fiktive Höhe in HH zuzuordnen. Aufgrund der FINO1-Messungen ging das auch für die Nordseewindmühlenansammlungen, die ja eigentlich schon längst gebaut worden sein sollten.
@ #16 R. Schmidt
„Die Gewinne sind doch wohl eher enorm, sonst gäbe es hier im Paderborner Raum nicht diese Goldgräberstimmung in der Windenergie, wo die Landschaft unübersehbar durch riesige Windmühlenfelder zugestellt ist.“
Das sehen Sie falsch, denn
1. Gewinne hat man erst gemacht, wenn sie realisiert sind und nicht wenn sie im Verkaufsprospekt drinstehen;
2. bedeutet ein Bauboom nur Gewinne für die Baufirmen
und
3. machen die meisten Windparkkommanditisten und -genossen (Bürgerwindpark) Verluste.
Beachten Sie, daß es keinen Markt für Windparkanteile gibt, also die Fungibilität gen Null tendiert. Vor geraumer Zeit hat EIKE hier einen Artikel darüber veröffentlicht. Graumarktpapiere sind nun einmal Hochrisikopapiere und wenn die Banken bei den versprochenen Renditen von 8% fürs haftende Eigenkapital nicht zuschnappen, ist was faul. Die Banken begnügen sich mit den mageren Fremdkapitalzinsen und Sicherungsübereignung. Nicht zu vergessen die Einnahmen aus Bürgschaften für den Rückbau der in ca. 15 bis 20 Jahren zu verschrottenden Windmühlen.
Herdentrieb hat z.B. die Hausfrauenhausse an der Börse und am sog. Neuen Markt verursacht.
Bevor ich es vergesse: Es gab mal eine Internetseite über die insolventen Windparkfirmen. Irgendwo in der Gegend von Oberfranken gibt es den Windpark Himmelreich in Hirschfeld. Echt lesenswert die gesamte Story.
Einen Windpark in einem nicht allzufern entfernten Ort habe ich verhindert, indem ich den leuten klar gemacht habe, daß die Rentabilität garantiert negativ sein wird. Und auch, daß die Einwohner durch den Infraschall ein Krankheitsrisiko hätten. Der Initiator wollte dasselbe Spielchen wie beim Windpark Himmelreich treiben.
Merke: Windmühlenansammlungen eignen sich nicht als Sparstrumpf. Die Kommanditbeteiligungen sind letztendlich Ratenkreditverträge mit Vollhaftung für einen jämmerlichen Zins, wenn es den überhaupt gibt.
Sehr geehrter Herr Lüdecke
Ich habe noch mal nachgerechnet:
Für das Windrad „Enercon82“ mit 82 m Rotordurchmesser und 2 MW Nennleistung, somit einer mittleren Leistung (18%) von 0.36 MW, kommt man bei 3-fachem seitlichen Abstand der Rotoren quer zum Wind für den ersten Rotor auf eine Leistung bezogen auf die verbrauchte Landschaftsfläche:
bei 5-fachem Abstand in Windrichtung auf 3.57 [W/m^2]
bei 10-fachem Abstand in Windrichtung (der realistisch erscheint) auf 1.78 [W/m^2]
Nach der Theorie der turbulenten Strahlen bekäme der 2. Rotor, wenn er direkt in Windrichtung stände, ungefähr:
bei 5-fachem Abstand in Windrichtung auf 0.19 * 3.57 = 0.68 [W/m^2]
bei 10-fachem Abstand in Windrichtung auf 0.28 1.78 = 0.50 [W/m^2]
natürlich ist das nur eine Abschätzung: Direkte Messungen im Windkanal mit simulierten Bodengrenzschichten wären mal angebracht.
MfG
G.Wedekind
# 10 T. Heinzow
Vielen Dank für Ihre Antwort.
Hersteller und Projektierer sind gewiss auf der Gewinnerseite. Banken, Betreiber und Landbesitzer dürften bei nur leicht positiver, aber stark negativer Erwartung wohl kein Risiko eingehen. Die Gewinne sind doch wohl eher enorm, sonst gäbe es hier im Paderborner Raum nicht diese Goldgräberstimmung in der Windenergie, wo die Landschaft unübersehbar durch riesige Windmühlenfelder zugestellt ist. Volkswirtschaftlich ist dies alles eln gewaltiger Schaden, daher unsinnig und muss beendet werden. Das wird es auch, aber solange die Bevölkerung für vermeintlich „saubere“ Energie noch gerne mehr zahlt, geht das so weiter.
mfg
@ #14 Hans-Dieter Schmidt
Eine kleine Ergänzung dazu: Auf den Regenradarfilmen kann man bei bestimmter Windrichtung und Schichtung den Effekt der Küstenkonvergenz auf die konvektiven Niederschläge direkt erkennen. Manchmal kann man auch lokale Dauerauslöser von Schauern dingfest machen. In Hamburg verursachen die bewaldeten Harburger Berge im Süden Niederschlagsanomalien. Und die Segelflieger wissen, daß man bestimmte Gebiete mit ungünstiger Topographie meidet, weil da die Konvektion durch Wind und Vegetation nebst Bodenstruktur negativ beeinflußt wird.
Ob also die Massierung der Windmühlen an der Nordfriesischen Küste. Da gibt es mehrere Cluster von über 100 Windmühlen in Dreier- oder Viererreihe, sieht von oben schrecklich aus, Einfluß auf die Niederschlagsverteilung hat, wäre ein Thema für die Bachelorarbeit. eines jedenfalls ist sicher: Die Wirbelschleppen der Rotoren sind eine sehr stabile geordnete Turbulenz, die noch in mehreren Kilometern Entfernung nachweisbar ist und die normale Konvektion negativ beeinflußt. Die Aufwinde im Lee der Gigantwindmühlen sind schwächer und ruppiger und im Durchmesser kleiner. chlimmer ist aber der negative Effekt auf die Mäusebussarde. Die gibt es in den Gebieten nicht mehr. Wo man früher beim Küstenflug ständig auf die guten Thermikflieger traf, trifft man keine mehr.
Eigentlich wollte ich auch die Frage von Herrn Fischer in #7 beantworten, aber das hat Herr Heinzow ja schon in #9 getan. Ich sehe es genauso wie er.
Dipl.-Met. Hans-Dieter Schmidt
O.Müller
Ich habe die Parade auch gesehen auf RT wollte nur nachträglich sagen das es in China mit den Menschenrechten nicht alles so korrekt ist, noch nicht.
Aber ich sehe die westliche Welt in einer Diktatur abdriften “ Öko- Diktatur“.
Oder irgendwann passiert noch irgend ein Ereignis das dass Steuer noch herum reißen kann.
Die Hoffnung stirbt zuletzt.
@ Admin #8
„Das ist doch kein Widerspruch, sondern eine Ergänzung.“
Ohne die genannten ökonomischen Gegebenheiten und die Dummheit der sog. „Investoren“ in Form von Kleinsparern (siehe Prokon-Pleite) wären die Windmühlen klein auf hohen Türmen.
Ohne Subventionierung aufgrund von ökonomischen Wahnvorstellungen gäbe es die Windmühlen nicht. Das liegt dann allerdings in der Tat an der geringen Leistungsdichte der Windströmungen und deren Unstetigkeit überall auf dem Globus.
5# o.Müller
China ist ja nun auch nicht das gesegnete Land der Glückseligen, aber Europa und Deutschland seh ich auf dem absteigenden Ast.
Oder besser gesagt, der Westen sägt an dem Ast auf dem er sitzt, vor allem Deutschland.
Die sind schon ein gutes Stück voran gekommen mit dem „Sägewerk“ -Energiewende.
In ein paar Jahren kann man bestimmt drüber nachdenken ob man nicht nach China oder Russland auswandern sollte.
Dann zeichnet sich nach meiner Meinung deutlich ab wo uns die Grünen öko Faschisten hingebracht haben.
Meine Tochter 18 ist von China total fasziniert, war sie schon immer und ich hoffe das sie dann entsprechend handelt .
@ #4 R. Schmidt
„Nur, wie hoch ist der Gewinn? Darüber finde ich nichts.“
Wessen Gewinn meinen Sie? Den der Banken, der Hersteller und der Projektierer? Der steht in deren Bilanzen.
Den der Windmühlenbetreiber und Landeigner? Der schwankt zwischen leicht positiv und stark negativ.
Und den der Volkswirtschaft? Der ist extrem negativ oder die Volkswirtschaften schreiben deswegen tiefrote Zahlen. Die Bürger im privaten Bereich auch. Macht so 50 Milliarden dividiert durch 80 Millionen pro Kopf und Jahr. Ohne Steuern und Abgaben.
@ #7 H.-E. Fischer
Die Wirkung von Windmühlenansammlungen entspricht in etwa der Küstenkonvergenz oder Hügeln mit der hälfte der Windmühlenbauhöhe. Auch Wälder oder Knicks bremsen die Strömung. Hurricane (oder sonstige Tiefdruckwirbel) verlieren über Land (bewaldet noch mehr) rasch an Intensität. Deshalb ist Skandinavien ja auch ein Zyklonenfriedhof.
Nur konvektiver Niederschlag wird durch die „Windmühlen“-Konvergenz (marginal) beeinflußt, was man m.W. auch bereits meßtechnisch erfaßt hat. Eine Großstadt hat da mehr Einfluß über die Abbremsung des Windes und den Wärmeinseleffekt.
„Der unscheinbare Zusammenhang L = S x A ist tatsächlich für das unaufhaltsame Wachstum dieser Anlagen verantwortlich. Ein sekundärer Grund ist die größere Nabenhöhe, denn Windgeschwindigkeiten nehmen mit der Höhe zu.“
Dem ist zu widersprechen. Der Gigantismus der Windmühlen hat ökonomische Gründe und dazukommend die Dummheit der Bevölkerung im Allgemeinen und die der Landbesitzer und „Investoren“ im Speziellen.
Der nutzbare Energiegehalt der Luftströmungen steigt mit der 3. Potenz der Windgeschwindigkeit und beträgt technisch maximal 50% der kinetischen Energie. Wegen der nichtlinearen Windscherung durch die Bodenreibung nimmt mit zunehmender Höhe die Windgeschwindigkeit zu. Die abnehmende Luftdichte kann vernachlässigt werden. in HH sind es gerade in 250m 3,7; in 175m 3,2; in 110m 2,4 und in 50m 1,1 m/s Wind. Die Leistungsdichte in 175m Höhe beträgt nur 64% der in 280m, die in 110m nur 27%. Eine Windmühle mit einem Rotordurchmesser von 140m und einer Nabenhöhe von 180m kann aber diese Potentiale aus strömungsphysikalischen Gründen nicht nutzen, denn der Vortrieb der Windmühlenflügel ist vom Anstellwinkel nichtlinear abhängig. Da es starre Flügel sind ändert er sich zweimal je Umdrehung in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit. Daraus resultiert dann ein schlechterer Gesamtwirkungsgrad. Ergo sind große Windmühlen ineffizienter als kleine.
Dann ist noch zu beachten, daß mit der Windmühlenflügelverlängerung mindestens eine kubische Kostensteigerung verbunden ist, denn bei einseitig aufgehängten Stäben nimmt die notwendige Materialmenge kubisch zu. Der spezifische Ertrag steigt jedoch nur quadratisch. Auch der Ertrag durch die notwendige Nabenerhöhung steigt nicht kubisch. Ökonomisch also ein Verlustgeschäft für die Betreiber.
Und warum wird es trotzdem gemacht? Nun, es gibt einen hochsubventionierten Anbietermarkt mit einem natürlichen Kartell. Die Anbieter bestimmen die Größen der Windmühlen incl. der Nabenhöhen. Das heißt, daß es keine separaten Märkte für Türme, keinen für Windmühlenflügel und keinen Maschinenhäuser nebst Generatoren gibt. Der Gewinn der Hersteller ist maximal, wenn es gelingt möglichst viel Material zu verkaufen. Es werden also Windmühlen angeboten, die gerade ausreichen die Gier der Anleger (über geschönte Verkaufsprospekte) und der Landeigner zu wecken und die den Gewinn der Hersteller und Projektierer maximieren.
Die Politik macht da mit und setzt den Zwangsabnahmepreis so fest, daß der Profit der Hersteller (Aloys Wobben war Freund von Merkel, Gabriel und Wulff …, Prof. Fritz Vahrenholt hatte beste Verbindungen zur SPD …) maximal wird. Dafür gibt es dann auch jede Menge Spenden. Enercon spendete an die CDU im Landkreis Harburg und der CDU-Bürgermeister in Hamburg genehmigte den zweier Gigantwindmühlen am Elbtunnel. F. Vahrenholt fand das gar nicht gut, wie er der MoPO sagte.
Physikalisch/ökonomisch gilt: für jeden Ort gibt es mindestens eine Windmühle, die zu minimalen Kosten unberechenbar fluktuierenden Strom produzieren kann. Die Kostenfunktion ist anhängig von der örtlichen mittleren dynamischen Windscherung und den Kosten für Turm (incl. Fundament), Windmühlenflügel und zugehöriger Generator nebst Trafos. Leider kein lineares Gleichungssystem, sondern eine dreidimensional gekrümmte Fläche, die nicht notwendigerweise ein Minimum aufweist.
Der heutige Windmühlengigantismus erzeugt nutzlosen Strom zu maximalen Gewinnen der Hersteller.
Eine ganz andere Sache, von der ich bei dem Windwahn bisher nichts gehört habe, ist die unbetreitbare Tatsache, dass die Windgeschwindigkeit auf der Lee-Seite von Windparks kleiner sein muss, als auf der Luv-Seite – vulgo: der Wind wird abgebremst. Eine Folge des Ersten Hauptsatzes der Thermodynamik.
Womöglich hat dieses Abbremsen ja Auswirkungen bis in höhere Schichten der Atmosphäre?
Mich würde interesieren, ob und wenn ja welche Auswirkungen das auf die Niederschläge hat. Merkwürdigerweise habe ich noch nie etwas davon gehört, ob das jemals untersucht wurde.
Immerhin könnte ich mir gut vorstellen, dass hinter Windparks die Wolken viel früher abregnen, als ohne.
Das müsste gravierende Auswirkungen auf die landwirtschaftlichen Erträge haben.
Nun gut, sollte meine Befürchtung zutreffen, wird „man“ eben schnell einen Aufschlag auf die Strompreise erheben, um die Landwirte zu entschädigen …
Noch immer hat ein Irrsinn den nächsten nach sich gezogen, wenn man nicht umkehren wollte.
Eine interessante Studie!
In die Schlussfolgerungen von Prof. Lüdecke hat sich leider ein Fehler eingeschlichen:
Er schreibt richtigerweise:
Der bisher angenommene, über das Jahr gemittelte maximale Ertragswert von ~7 W/qm ist fast eine Größenordnung zu hoch. Der reale Wert gemäß der jüngsten oben angesprochenen Publikation beträgt weniger als 1 W/qm.
Der Wert ist bereits übers Jahr gemittelt und NICHT der Maximalwert!
Damit sind unter Punkt 1) bis 3) das Wort MAXIMAL durch ÜBERS JAHR GEMITTELT zu ersetzen.
Die Berechnung unter Punkt 4) ergibt damit 8700*49=426 TWh oder ca. 68% der heutigen elektrischen Jahresenergie Deutschlands von 625 TWh.
MfG
#3 Hallo Herr Oellien,
ich habe mir gerade die Parade in Peking angesehen. Also, Obelix ist ganz bestimmt nach China ausgewandert. Und Miraculix auch. Und was die Grünlinx hier veranstalten ist so was von wurscht. Wir hier in Deutschland sind nur noch eine Randerscheinung.
… Ein Weilchen weiß noch wer, was Du gewesen. Dann wir es weggefegt und weiter kehrt der Besen.
Sicher kann man eine zuverlässige Stromversorgung mit Windrädern ohne mitlaufende Grundlastkraftwerke nicht gewährleisten. So unsinnig die kostentreibende Energiewende auch ist, so werden doch weiterhin Windräder aufgestellt, die doch offensichlich Gewinn bringen, auch in riesigen „Windparks“. sonst würden sie ja nicht gebaut. Solange also damit Geld verdient wird ist die Energiewende nicht aufzuhalten. Nur, wie hoch ist der Gewinn? Darüber finde ich nichts.
Manchmal komme ich mir in Deutschland vor, wie in einem Asterix-Comic.
Umzingelt von den Politikern:
Denktnix
Machtnix
Weißnix und
Kannnix.
Und das schlimmste ist, ich oder auch die lieben Leute hier bei eike gehören auch bald dazu, als Erklärnix, denn das Bringtnix!
Trotzdem munter weiter machen, nicht aufgeben und nur nicht den Mut verlieren.
Danke liebes eike-Team!
„Der reale Wert gemäß der jüngsten oben angesprochenen Publikation beträgt weniger als 1 W/qm.“
Als ich das las, konnte ich es zunächst nicht glauben, aber es stimmt, wenn man sich die Studie genau durchliest. Wer hat die Macht, diesen Irrsinn zu beenden?
Lieber Hr. Prof Lüdecke,
herzlichen Dank für diese kurze, treffende und vor allem selbst für Laien gut verständliche Analyse.
Für dieses Jahr rechne ich nicht mit einem Aufwachen, da das mediale Trommelfeuer zur Klimakonferenz in Paris jede andere Meinung niederknüppeln wird. Ich vermute allerdings, dass es innerhalb der nächsten 2-3 Jahre danach, vielleicht sogar noch etwas schneller, zu ersten Katererscheinungen kommen wird. Das Tempo der Zubauten ist inzwischen bereits zu gering, um die gesteckten Ziele noch erreichen zu können. Und wenn das Kartenhaus erst einmal anfängt zu wackeln, wird es vermutlich schnell gehen. In Windwahn-Dänemark und in Grossbritannien zeichnen sich bereits klaffende Risse in der EE-Ideologie ab, siehe neueste Mitteilungen von GWPF (Benny Peiser).
Mfg