Wo Windenergieanlagen
errichtet werden dürfen, wird in den
Flächennutzungsplänen der Kommunen und in den
Regionalplänen der Landkreise oder
Planungsgemeinschaften festgelegt. Diese Pläne weisen
sogenannte Vorrang- oder Eignungsgebiete
für Windenergieanlagen aus.
Die Umsetzung der Windenergie, also der in
der bewegten Luft vorhandenen kinetischen Energie in
andere Energieformen erfolgt über den Antrieb von
Flügeln. Dabei wird allerdings nur ein Teil der
mechanischen Windenergie umgesetzt.
Die im Wind vorhandene Leistung
beträgt: Pwind=1/2*rAv3
r : Luftdichte in kg/m3
A : überstrichene Rotorfläche in m2
v : Windgeschwindigkeit in m/s
Daraus ist erkennbar, daß neben der
Rotorfläche im wesentlichen das Windangebot für die
Windnutzung ausschlaggebend ist. Eine Verdopplung der
Windgeschwindigkeit bedeutet eine Verachtfachung der
Windleistung. Wieviel Leistung tatsächlich dem Wind
maximal entnommen werden kann, wurde von Betz erstmals
1926 berechnet.
Der Betzsche Leistungsfaktor beträgt:
cP,Betz= (ca 59% der Windleistung).
Bis zur Umwandlung in elektrischen Strom
ergeben sich weitere Verluste:
Aerodynamische durch Umströmung der
Flügelenden, weiters mechanische durch
Umwandlungsverluste im Triebstrang, z. B. im Getriebe und
schließlich auch elektrische, sodaß der sogenannte
Leistungsbeiwert, der in einer Kurve für verschiedene
Windgeschwindigeiten ermittelt wird, Maximalwerte
zwischen 40 und 48 % erreicht.
Moderne Windkraftanlagen mit Leistungen
zwischen 10 und 1500 kW erreichen ihre Nennleistung je
nach Fabrikat bei 10 – 16 m/s, schalten sich zwischen 2
und 4m/s ein und zwischen 20 und 30 m/s
Windgeschwindigkeit aus Sicherheitsgründen ab. Kennt man
daher die durchschnittliche spezifische
Jahreswindleistung in W/m2 in Nabenhöhe, so kann für
effiziente Windmühlen mit einem
Durchschnittswirkungsgrad von 33 – 35 % gerechnet
werden. Daraus läßt sich dann der Jahresenergieertrag
in kWh grob abschätzen.
Für Windkraftanlagen kann man von einem
groben Richtpreis von 1000 EURO pro 1kW
Nennleistung (!) ausgehen, für eine
Anlage mit 1MW Nennleistung ergibt sich jedoch
meist
ein Anschaffungspreis von ca. 1Mio €.
Die Kostenpunkte sind Logistik (20% des Preises),
Rotorblätter (25%), Gondel mit Getriebe
und Generator (30%), Turm (20%) und Fundament
(5%).