Erneuerbare Energien im Fokus: Windenergie
Windenergie ist in Deutschland recht bekannt – schließlich haben die meisten schon einmal ein Windrad in der Landschaft gesehen. Wie die Technologie dahinter funktioniert und welche Rolle Windenergie an der TH Köln spielt, erklärt im Interview Prof. Dr. Thorsten Schneiders vom Cologne Institute for Renewable Energy (CIRE).
Energie durch Wind – wie geht das?
Windenergie wird schon seit über 3000 Jahren genutzt, zum Beispiel um Getreidemühlen oder Pumpen anzutreiben. Vor 140 Jahren gab es erste Versuche, mit Wind Strom zu erzeugen. Seitdem wurden die Windturbinen entwickelt, wie wir sie heute kennen: Auf einem Turm ist eine Gondel mit horizontaler Achse, an dem die Nabe mit drei Rotorblättern befestigt ist. Wenn der Wind ab etwa drei Metern pro Sekunde weht, wird die Windströmung durch die Rotorblätter umgelenkt und es entsteht ähnlich wie bei Flugzeugflügeln ein Auftrieb. Dadurch drehen sich die Rotorblätter und treiben einen Generator an, der aus der Drehbewegung des Rotors Strom erzeugt, der ins Stromnetz eingespeist wird. Moderne Windturbinen können über 50 Prozent der Energie des Windes in grünen Strom umwandeln.
Prof. Dr. Thorsten Schneiders vom Cologne Institute for Renewable Energy (CIRE)
(Bild: TH Köln)
Wie wird dieses Thema in Lehre und Studium vermittelt?
Im Studiengang Erneuerbare Energien erläutern wir im 3. Semester die Funktionsweise der Windenergie sowie Bauarten, Aufbau und Betriebsweise von Windturbinen. Zudem führen die Studierenden im Modul „Windparkplanung“ eine Vorplanung für einen realen Windpark durch, wo sie Site Assessment, finanzielle Förderung, Netzanschluss sowie technische Vorschriften und Genehmigungen bearbeiten. Einige Studierende nutzen das Praxissemester, um zum Beispiel in der Projektierung von Windparks berufliche Erfahrung zu sammeln. Im 5. Semester vertiefen die Studierenden die technischen Kenntnisse im Modul „Windenergie“ und arbeiten mit einer Windplanungssoftware an der Planung eines Windparks. Auch in studentischen Projekten und Abschlussarbeiten wird die Windenergie immer wieder aufgegriffen, etwa durch die Einbeziehung von Windparks in lokale Energieversorgungskonzepte oder die Nutzung innovativer Technologien für Betrieb und Wartung von Windparks.
Was leistet die Hochschule in der Forschung in diesem Bereich?
Für uns ist Windenergie ein wichtiger Bestandteil von nachhaltigen Energiekonzepten, beispielsweise für ein Stadtviertel oder ein Industriegebiet. In Projekten wie dem „Innovationspark Erneuerbare Energien Jüchen“ untersuchen wir das regionale Windenergiepotenzial zur Nutzung für die lokale Versorgung mit grüner Energie oder die Erzeugung von grünem Wasserstoff in der Region um den Garzweiler Braunkohletagebau. Im Projekt „Meine Energiewende“ untersuchen wir zudem, wie die Akzeptanz für die Windenergie durch neue Kommunikationswege wie Augmented oder Virtual Reality verbessert werden kann. Wir arbeiten dabei auch mit Unternehmen aus der Windenergiebranche zusammen.
Wie sieht die Zukunft der Windenergie aus?
Dazu gehört zum einen der erfolgreiche Aufbau von Offshore-Windparks auf hoher See unter rauen Bedingungen. Hier werden die Windturbinen immer größer, mittlerweile sind die ersten Windturbinen mit 15 Megawatt Leistung in Betrieb. Dies erfordert immer robustere Technik und beispielsweise die Nutzung von carbonfaser-verstärkten Kunststoffen in den Rotorblättern. Auch die Windturbinen an Land werden immer leistungsstärker und größer gebaut. Hier zielt die Weiterentwicklung auf die immer bessere Ernte des Windes auch an windschwächeren Standorten und die möglichst kostengünstige Stromerzeugung ab, aber auch Detaillösungen wie bessere Vogelerkennung mittels Radar Vogelradar oder einfachere Wartung von Windturbinen spielen eine Rolle.
April 2023
