von Klaus H. Richardt
zuerst veröffentlicht in der EpochTimes (verändert)
Mit zunehmender Anzahl von Windrädern an Land (28677 am 31.12.23, Deutsche Windguard), die nahe an Siedlungen oder Verkehrswegen stehen, bekommt die Bevölkerung immer öfter mit, wenn spektakuläre Schäden auftreten.
Störfälle an Windturbinen sind häufig, jene an Wasserturbinen selten. Dies hat uns veranlaßt einmal zu prüfen, welche konstruktiven oder lokalen Unterschiede bestehen, um Schäden vorzubeugen.
Man sollte eigentlich annehmen, daß Turbinen mit Flügelverstellung in der Nabe ähnlich konstruiert sind bzw. man bei der Konstruktion der jüngeren Windturbinen auf die Erfahrungen bei den Wasserturbinen zurückgegriffen hat, um die gleiche Betriebssicherheit zu erreichen. Leider ist das nicht der Fall, wie nachstehende Tabelle zeigt:
Kernproblem bei Windturbinen: Schlägt der Blitz ein zerstört er meist die elektronische Steuerung mit den hydraulischen oder elektrischen Stellmotoren, womit das Abstellen der Turbine nicht mehr möglich ist, da Steuerstrom und Steuermöglichkeiten ausfallen.
Wasserturbinen sind ‚fail-safe‘, fehlersicher, Windturbinen nicht!
Symbolbild: Brennendes Windrad in Beckum
Vernunftkraft erstellt regelmäßig eine Liste mit Störfällen (s.u., Stand 2.2.24) die nach Kategorien aufgeteilt sind, die Störfallart, Hersteller, Baujahr, Presse und Fernsehberichte umfasst, siehe https://www.keinewindkraftimemmerthal.de/images/Windkraft/Unfallliste_immer_aktuell.pdf, hier die Kopfzeile der Statistik:
Besonders häufig traten bisher auf:
- 108 Brände, davon 5 allein im Jahr 2024 (B)
- 105 Gondel- oder Rotorblattabwürfe (GRBA)
- 18 Turmfälle (TF)
- 12 Tödliche Arbeitsunfälle (TA)
- 17 Kranunfälle (KU)
- 219 Sonstige Vorfälle (S)
Möglicherweise könnte man Kran- oder Arbeitsunfälle durch bessere Schulungen vermeiden, aber Arbeiten in großer Höhe sind grundsätzlich gefährlich und erlauben keine Fehler.
In diesem Artikel beschäftigen wir uns mit den technischen Fehlern und ihren Ursachen, auch im Vergleich zu anderen Installationen.
A. Vorfälle
1. Brände
Brände entstehen durch Blitzschlag, Auslaufen und Entzünden von Betriebsstoffen oder thermische Überhitzung an Bauteilen.
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Blitzschlag
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Bild: Falk Blümel / pixelio.de
Moderne Windturbinen sind sehr groß und die höchsten Erhebungen in der Umgebung. Sie sind alle geerdet und für moderate Blitzschläge ausgelegt, bei stärkerer Entladung nehmen sie Schaden, sei es durch Brand des Holzkernes der Rotoren, des Schmier- und Steueröles oder durch Ausfall der Steuerelektronik mit Durchdrehen und Zusammenbruch des Rotors mit nachfolgendem Absturz der Gondel. Ein Beispiel für Schäden durch Ausfall der Steuerelektronik zeigt nachfolgendes Video eines Vorfalls in Gnoien, bei dem zunächst der Blitz eingeschlagen hatte, dadurch die Steuerelektronik versagte, einige Tage später die Turbine rückwärts angeströmt erst durchdrehte und dann mitsamt dem Turm umfiel: Nordmagazin: Beschädigter Flügel: Windrad bei Gnoien im Sturm umgeknickt | ARD Mediathek
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Auslaufen/Entzünden von Betriebsstoffen
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Alle schnell drehenden Lager und Gleitflächen innerhalb von Turbinen und deren Getrieben werden ölgeschmiert; stockt der Ölfluß kann sich das Öl entzünden und Schäden verursachen. Große, langsam drehende Turbinen mit Getriebe, wie die Vestas V 172 mit 7,2 MW bringen beim Nennmoment 7,2 MNm eine Antriebskraft von 720 t auf die erste Stufe des Planetengetriebes bzw. bei 95% Getriebewirkungsgrad eine permanente Aufheizung von 0,05 x 7200 kW = 360 kW Reibleistung. Ohne ausreichenden Ölfluß und dessen Kühlung ist ein Brand vorprogrammiert.
Hydraulische Verstelleinrichtungen für die Rotorblätter werden mit Hydrauliköl aus der Gondel über ein Zentralrohr versorgt, das in einem mit Gleitringdichtungen versehenen Drehteil endet, welches sich mit der Nabe dreht und die Verstellzylinder an jedem Rotorblatt mit 260 bar Drucköl versorgt. Die starken Vibrationen der Nabe verbunden mit dem hohen Betriebsdruck verschleißen die Gleitringdichtungen, was zu häufigen Ölaustritten, aber auch Bränden führt. Bei Wasserturbinen dagegen beschränkt man sich wegen der Dichtigkeits- und Verschleißprobleme in der Regel auf einen Maximaldruck von 80 bar, was bei hohen Betriebskräften recht große Zylinder erfordert. Jene von Windrädern sind klein, die Undichtigkeitsprobleme aber groß.
2. Rotorblattbrüche
Rotorblätter bestehen aus einem Verbund aus Stahl, Balsaholz, GFK und Carbon. Sie werden handgefertigt und sind im Aufbau nicht besonders homogen. Dies begrenzt das Schwingvermögen und kann daher in Extremfällen zu Überlastungen führen. Turbinen, die für Schwachwind ausgelegt sind, halten Starkwind naturgemäß schlechter aus, statt von vornherein für höhere Windgeschwindigkeiten konzipiert zu werden. Hier sollte das Risiko stärker berücksichtigt werden als das letzte Zehntel Wirkungsgrad bei Schwachwind.
Symbolbild. Instant Schrott: Massiver Schaden an einer damals nagelneuen Enercon-WEA in Borchen (Foto: Gudrun Ponta))
Bei zu starkem Wind kann es zum Bruch durch Überlast kommen und ‚fiese Fasern‘ aus dem Kohlefaserverbund freisetzen, bei Bränden wird es noch schlimmer, weshalb die Feuerwehr die Abfälle nur mit Schutzkleidung und Atemschutz einsammelt.
3. Turmfälle
Bricht ein Rotorblatt ab, wird die Unwucht an der Turbinenwelle meist so groß, daß die gesamte Turbine in Schwingung gerät und umfallen kann. Es kommt zu Gondelabwürfen und Abbrüchen des Turmes.
Neuerdings, bei großen Turbinen, kommt noch ein Phänomen hinzu: Rissbildung im Turm, vermutlich weil bei Großmaschinen die Eigenfrequenz des Turmes in der Nähe der Betriebsfrequenz liegt, was zu Resonanzerscheinungen führen kann. Zurzeit sind 16 Türme von Max Bögl am Übergang von unterem Beton- zum oberen Stahlteil betroffen, alles Enercon E 138 EP 3 E2 Windturbinen im Windpark Fehndorf-Lindloh. Bögl führt das auf eine falsch verarbeitete Dichtmasse zurück, erneuert aber nicht nur diese sondern fügt zusätzlich Stützringe im Übergangsbereich ein. Bleibt zu vermuten, daß bei Großturbinen die niedrige Eigenfrequenz des Turmes selbst nicht zu vernachlässigen ist und in der Statik die Resonanzanregung ausgeschlossen werden muß, was bisher noch nicht geschieht.
B. Schutz und Abhilfemaßnahmen
1. Brände
Grundsätzlich sollten nicht nur automatische Löschvorrichtungen in der Gondel vorgesehen werden sondern, bei Installation im Wald, zusätzlich ausreichende, große Löschwasservorräte im Bereich der Absturzzone von Windradteilen.
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Blitzschutz
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Ausreichenden Blitzschutz vorsehen von der Flügelspitze bis herab zur Erdfahne; nach jedem Blitzschlag (laut Statistik schlägt der Blitz 0,6 – 1 mal jährlich in jede Windturbine ein) die gesamte Blitzschutzanlage auf Schäden untersuchen, ggf. reparieren und danach den Übergangswiderstand von der Turmspitze bis zur Erdfahne nachprüfen. Ist der Widerstand zu hoch, ist die Blitzableitung an einer Stelle des Weges geschwächt oder zerstört und muß instandgesetzt werden. Blitzschläge durch Überspannungsmessung im Turm detektieren, melden und danach sofort eine Inspektion durchführen.
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Auslaufen und Entzünden von Betriebsstoffen
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Das Auslaufen und Entzünden von Betriebsstoffen verhindert man am besten durch deren sparsamste Anwendung, weshalb hydraulische Verstelleinrichtungen und Getriebe möglichst vermieden werden sollten. Sind sie nicht zu vermeiden, sollten an geeigneter Stelle Auffangwannen und automatische Löschvorrichtungen vorgesehen werden, die einen Brand ersticken, bevor er gefährlich werden kann.
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Versagen der elektronischen Steuerung
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Das Versagen der elektronischen Steuerung durch Blitzschlag oder Brände führt bei Windrädern immer zu fatalen Schäden, weil keine Windturbine mit einem fehlersicheren Abschaltsystem, wie bei Wasserturbinen, ausgerüstet ist, die bei Ausfall der Steuerspannung immer durch Feder-, Strömungs- oder Gewichtskraft in eine sichere Ruhelage verbracht werden. Es ist unverständlich, warum bei Windturbinen aus Kostengründen auf.
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ein Steuerkreuz verzichtet wird, das alle 3 Flügel zwangsweise synchronisiert wie bei Kaplan-Turbinen,
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einen zentralen Verstellkolben in der Nabe verzichtet wird, der bei Steuerungsausfall mittels Gewichts- oder Federkraft die Flügel in Neutralstellung zurückführt.
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Windturbinen werden bisher immer aktiv mittels Hydraulik oder elektrischem Stellmotor verfahren. Fehlt die Hilfsenergie oder fällt die Steuerung aus, gehen sie durch!
d. Fehlen von Hilfsenergie
Wasserturbinen sind in der Regel ‚schwarzstartfähig‘, das heißt mit einer kleinen Batterie für die elektronische Steuerung und einem Hydraulikspeicher können Sie das Verschlußorgan öffnen und die Turbine ohne externe Energieversorgung starten.
Große Windturbinen hingegen benötigen elektrische Hilfsenergie um die Turbine per Elektromo-tor in den Wind zu drehen und die Windradflügel elektrisch in Anfahrstellung zu bringen. Noch wichtiger wird die Hilfsenergie beim Abstellen wegen Starkwind oder Störfällen, da es wegen der hohen Schwungmomente keine Betriebsbremse gibt. Die Turbine kann nur anhalten mit Verstellung der Flügel in Neutralstellung, Austrudeln und endgültiges Stoppen der Turbine durch eine Haltebremse. Um immer sichere Hilfsenergie zur Verfügung zu haben, sollte man 2 unabhängige Versorgungsleitungen oder eine Leitung und einen Notstromdiesel einsetzen.
Fehlersicherheit kostet viel Geld
Windräder sind oft gut zugänglich, aber an der Fehlersicherheit wird gespart, wirtschaftliche sowie Personenschäden werden fahrlässig in Kauf genommen.
Jedes Wasserkraftwerk kann automatisch abschalten, selbst bei ausfallender Steuerung. Das wäre auch bei der Windkraft möglich, kostet aber viel Geld, wie oben dargelegt.
Man sollte ernsthaft überlegen, ob man weiterhin Windräder ohne ausreichende Verstell-, Abschalt- und Brandsicherheit zuläßt. Auf alle Fälle müssen mindestens jährliche Inspektionen des gesamten Windrades vorgeschrieben werden, bei Blitzschlag sofort nach dem Vorfall. Will man die bisherige Technik weiter zulassen, sollte man die Windräder zumindest im Gefahrenbereich ausreichend abschirmen, auch wenn das Touristen bei ihren Spaziergängen oder Bauern bei der Feldarbeit einschränkt. Zudem müssen die Zuwegungen immer für Schwertransporte und Großkräne offengehalten werden, um bei Störfällen frühzeitig einschreiten zu können.
Karlsruhe, 28.2.24 Klaus H. Richardt
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Herr Träber, das Geheimnis liegt in der Formel Leistung = Drehmoment mal Drehkraft. Das Netz hat 50 (60) Herz, da etwa bei 3000 U/min ein gewisses technisches Optimum liegt, Leistung zu entlocken. Bei Flugzeugmotoren sind Die Anforderungen zum Gewicht anders, da hat man wesentlich geringeres Drehmoment und deutlich höher Drehzahl. Man kann die Physik aber nicht überlisten.
Da man keine Windgeschwindigkeiten hat wie beim Dampf, muss man wesentlich höheres Drehmoment erzeugen mir riesigen Abmessungen. Die Gleitlager für diese Konstruktion möchte ich nicht berechnen und auch nicht in 200 m. Höhe reparieren. Bei der Turbine werden paar Schaufeln und ev. Lager getauscht, bei der Windmühle kommt es auf den Preis einer Neuen.
Einfache Physik und Ingenieurwissen. Ohne mein Studium hätte ich es nicht gewusst, aber so ein Wissen ist politisch schlecht heute. Politiker und Schreiberlinge in den MSM wissen es natürlich nicht.
Kleiner Verschreiber, Drehmoment mal Drehzahl war natürlich gemeint.
Noch mal eine bildliche Vorstellung, das Verschleißteil „Schaufel“ hat bei Turbinen die Länge von vielleicht einen Meter, bei der Windmühle eher 100m mit entsprechender Masse von teuren Material….
Der Siegeszug der Windkraft geht doch ungebrochen weiter und das weltweit.
Die Chinesen haben jetzt bereits Blattlängen von 108m und bei den Offshore-Windkraftanlagen bei um die 120m.
Die chinesische Mingyang Group hat mit dem MySE292 das weltweit größte Rotorblatt für Windturbinen vorgestellt. Es misst 143 Meter, der Rotordurchmesser eines fertigen Windrades damit liegt bei 292 Meter, wie das chinesische Nachrichtenportal BNN berichtet.
Bein Nennleistung ist aber auch die Windgeschwindigkeit um die 12 m/s und die Kühlung vom Getriebe kein Hexenwerk.
7,2MW beim AKW oder Kohlekraftwerk muss ca. 14.000 kW permanente Aufheizung an die Umgehung abgeführt werden.
Das ca. 39-fache was das Getriebe der Windkraftanlage bei Nennleistung abführen muss.
In Zeiten der Klimaerwärmung macht Strom aus AKWs oder Kohlekraftwerke keinen Sinn ist nur noch ein Lückenfüller.
Wenn Sie immer wieder den minderwertigen PVA und Winkraftstrom hier vergleichen, mit dem aus konventionellen Quellen, dann ist das keine Dummheit mehr, sondern Absicht. Sie wollen manche Leser für dumm verkaufen.
Der „Schliemann der antiken Windkraftanlagen“ verkauft hier nur eine Dummheit;
seine eigene.
Sind Sie der Vorsitzende des Bäerbock – Fanclubs, Kraus ?
….Sie hätten das „Zeug“ dazu, und zwar j e d e Menge davon…. ! 😁 👍
Herr Kraus, können Sie mir ausrechnen, wieviel Strom eine WKA mit 500 m langen Flügel bei Windstille liefert? Ich wäre Ihnen sehr verbunden.
„In Zeiten der Klimaerwärmung“ assoziiert bei mir bei mir immer „Vorwärts immer rückwärts nimmer!“, seit dem glaube ich nicht mehr an historische Missionen.
„In Zeiten der Klimaerwärmung macht Strom aus AKWs oder Kohlekraftwerke keinen Sinn ist nur noch ein Lückenfüller.“
Das stammt eindeutig aus dem grünen Glaubensbekenntnis! Doch an wievielter Stelle steht dort: Du sollst nicht lügen und keinen Blödsinn erzählen? Ok, das Gebot ist veraltet und kommt im grünen Glaubensbekenntnis nicht vor. Stattdessen ist das erste Gebot der Grünen: Lüge den anderen die Hucke voll! Stell Dir immer vor, die anderen sind genauso dumm wie wir Grünen und es merkt keiner!
Freilich, KKWs eignen sich nicht wegen der Klimaerwärmung! Wird jetzt das Klima nicht mehr durch CO2, sondern durch KKWs erwärmt? Allerneueste grüne Physik zur „Weltrettung“? Während Riesenwindmühlen uns allen erbauliche Kühlung zufächeln, zumindest, wenn man sie mit konventionellem Strom betreibt – dem alten Ventilator abgeschaut. Deshalb setzen grüne KaKas Windmühlen gegen die Klimaerwärmung ein! Einfach toll, diese Riesen-Flattermühlen mit dem hohen Risiko! Und erst der Schrott von 100.000 Riesenwindmühlen, was hüpft da das grüne KaKa-Herz!
In der NZZ wird berichtet, daß in den Alpentälern Windräder aufgestellt werden sollen.
Gleichzeitig haben aktuelle Untersuchen ergeben, daß Zugvögel in großen Mengen nachts durch diese Täler fliegen. Die Überlegungen gehen dahin die Windräder zu bestimmten Nachtzeiten abzuschalten um die Massen toter Vögel zu reduzieren(!!).
Des Menschen Wille ist sein Himmelreich in dem dann die toten Tiere gestapelt werden.
Ich habe noch nichts davon gehört, daß über KKW die Vögel tot vom Himmel fallen. Die Grünen interessieren sich einfach nicht für die Natur, nur für ihre tödliche Ideologie.
KERNSCHROTT!!! schwachsinniger => überflüssiger dazu…
Ich bin wahrlich kein Freund von Windrädern. Aber:
Man sollte sachlich bleiben. Die konstruktiven, betrieblichen und wirtschaftlichen Anforderungen an Windräder sind DEUTLICH andere als die an eine Kaplan-Wasserturbine. Das hat naturgemäß auch andere technische Lösungen zur Folge und damit andere Risiken (Blitzschlag in eine Wassertrurbine, wow!). Der Vergleich im Artikel ist daher m.E. unsachlich. Niemand käme auf die Idee, die Abgasturbine eines Flugtreibwerks in der gleichen Weise mit einer Wasserturbine zu vergleichen.
Selbstverständlich schließt das nicht aus, daß im einzelnen bessere Lösungen möglich sind.
Über 30 000 dieser Monster verschandeln und zerstören Landschaften und Tiere.
Bei jedem ATOMKRAFTWERK wurde ein phantasiereiches Abschreckungsszenario skandalisiert, wobei m.E. in Deutschland kein einziger Mensch an dieser PREISGÜNSTIGEN, SAUBEREN und ZUVERLÄSSIGEN Energiegewinnung starb.
Auch nicht am hysterisierten ATOMMÜLL, der wie ein ewiges Damoklesschwert, wie eine MONSTRANZ bei einer Pfingstprozession von MINT-fernen Schwachköpfen im Anti-ATOM-Narrativ utilisiert wurde und wird.
Wenn aber tote Vögel herumliegen, brennende Anlagen die Luft verpesten oder ein paar Rotorblätter durch die Landschaft fliegen, dann wird r e l a t i v i e r t.
Ach so.
Diese Energieform kostet uns MILLIARDEN. Es ist so ziemlich das dämlichste, teuerste und sinnloseste Wirtschaftsvorhaben, das wir bislang in D absolvierten, und da ist es nicht möglich ausreichend Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, Peter Schöffel ? 😳
Herr Schöffel, das Problem ist nicht die technische Lösung der Windmühlen, sondern die Voraussetzungen für die Konstruktion der Windmühle. Hätte man irgendwo einen konstanten Orkan, könnte man schnelldrehende kleine Turbinen mit mehr Ertrag und weniger Probleme hinstellen. Die Natur liefert aber nicht freiwillig einen Prozess mit Energiefluss großen Ausmaße, daher macht es nur Sinn solche Prozesse zB durch Verbrennung selbst zu starten. Die mickrigen natürliche Energiflüsse erforder große Dinge mit viel Materialensatz und eben erhöhte Risiken.
Im Übrigen gehört zum Wasserkraftwerk nich nur Turbine und Staudamm, sondern vor allem die tausende Quadratkilometer Flusslauf, in dem buchstäblich tröpfchenweise die potentielle Energie des Regenwassers gesammelt wird. Es ist das einzige natürliche Bauwerk, dass effektive Energigewinnung verspricht, und es hat die Größe von Tausende m2.