Außer an der Küste gibt es nur in Hochlagen der Mittelgebirge ergiebige Standorte für Windenergieanlagen. (Karte zum Vergrößern anklicken) Am stärksten weht der Wind am Meer

Im Grunde gehört der Wind zur Sonnenenergie; denn die Sonne erwärmt die Luftschicht der Erde. Durch lokale Erwärmungsunterschiede bilden sich dabei Zonen unterschiedlichen Luftdrucks, sogenannte Hoch- und Tiefdruckgebiete. Die "Wind" genannte Luftbewegung entsteht, wenn die Luft vom Hoch- zum Tiefdruckgebiet strömt. Infolge der Erdrotation erfolgt dieser Druckausgleich nicht geradlinig, auf kürzestem Wege, sondern in einer spiralförmigen Bewegung um das Zentrum der jeweiligen Hoch- und Tiefdruckgebiete. Entsprechend weisen die "Isobaren", wie man die Linien gleichen Luftdrucks auf der Wetterkarte nennt, einen spiralförmig gekrümmten Verlauf auf. Dasselbe gilt für die Wolken der Tiefdruckgebiete, deren Wirbel auf Satelliten-Fotos gut zu erkennen sind.

30 Millionen Terawattstunden - und was davon bleibt

Von der gesamten Sonneneinstrahlung auf die Erde werden etwa zwei Prozent in Luftströmungen umgesetzt. Dadurch entsteht ein Windpotential von jährlich etwa 30 Millionen Terawattstunden (TWh). Das ist 300mal mehr als der gesamte Weltenergiebedarf von derzeit etwa 100.000 TWh. Praktisch nutzbar ist freilich nur ein winziger Teil. Bei dem Versuch, die Größe dieses nutzbaren Restes zu bestimmen, kommen die Fachleute zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen. Eine dieser Schätzungen veranschlagt das weltweit technisch realisierbare Potential der Windenergie auf etwa 3000 TWh. Davon entfallen auf Deutschland etwa 115 TWh, zuzüglich weiterer 154 TWh an Standorten vor der Küste in der Nord- und Ostsee. Das entspricht zusammen knapp der Hälfte des gesamten deutschen Stromverbrauchs von etwa 540 TWh (2002). Aber auch dies bleibt ein theoretischer Wert, weil eine völlige Ausschöpfung des technischen Potentials in der Praxis aus wirtschaftlichen, netztechnischen und ökologischen Gründen nicht möglich ist.

Landeinwärts weniger Wind

In Mitteleuropa herrschen Winde vom Atlantik vor. Am ergiebigsten sind sie auf offener See oder an der Küste. Landeinwärts nimmt die Windgeschwindigkeit generell ab. Im Einzelfall können die Windstärken jedoch recht verschieden sein. Sie sind abhängig von der "Höhe über dem Meer" sowie von Geländeform, Bebauung, Bewuchs usw. Zum Beispiel herrscht auf dem 840 m hohen Kahlen Asten im Sauerland im Jahresmittel eine Windstärke von 5,9 m/sec. Das ist annähernd derselbe Wert wie auf dem 1 838 m hohen Wendelstein in Oberbayern, der fast dreimal so weit von der Küste entfernt ist. Übertroffen werden jedoch beide Gipfel von List auf Sylt, wo auf Meereshöhe im Jahresmittel eine Windstärke von 6,8 m/sec. herrscht.

Landeinwärts bedarf es immer größerer Höhen, um auf dieselbe Windstärke wie an der Küste zu kommen.

4 bis 5 m/sec als Richtwert

Die jährliche Energiemenge, die sich mit einer Windkraftanlage erzielen läßt, errechnet sich aus der dritten Potenz der mittleren Windgeschwindigkeit. Das heißt konkret, daß z.B. eine mittlere Windgeschwindigkeit von 2 m/sec im Vergleich mit einer solchen von 6 m/sec nicht bloß ein Drittel an Energieausbeute ergibt, sondern gerade noch den siebenundzwanzigsten Teil.

Die Nutzung der Windkraft kommt deshalb hauptsächlich in Küstengebieten und in den Hochlagen der Mittelgebirge in Frage. Denn nur hier findet sich eine mittlere Windgeschwindigkeit von 4 bis 5 m/sec, die als Richtwert für die wirtschaftliche Nutzung von Windkraftanlagen gilt. Zum Beispiel gibt es in den küstennahen Bundesländern Schleswig-Holstein und Niedersachsen eine weitaus größere Fläche, die dieses Limit erfüllt, als in Bayern oder Baden-Württemberg.

Am effektivsten sind Windkraftanlagen, die vor der Küste in der Nord- oder Ostsee errichtet werden. Ihr Ertrag ist bis zu viermal größer als bei Anlagen auf dem Festland. Trotz höherer Investitionskosten können sie deshalb auch rentabler sein. Ein erster Windpark mit solchen "Offshore"-Anlagen rund vierzig Kilometer vor der Insel Borkum wurde 2001 genehmigt.

Wirkungsgrad begrenzt

Aus physikalischen Gründen kann ein frei umströmtes Windrad höchstens 59 % der Windenergie aufnehmen. Dies ist der theoretisch mögliche Wirkungsgrad. In der Praxis werden Werte von etwa 45 % erreicht. Da hinter dem Windrad jedoch weitere mechanische, elektrische und regelungstechnische Verluste auftreten, beträgt der tatsächliche Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Windenergie zu Strom nur etwa 25 bis 30 %.

Windstärke 7 am Limfjord an der dänischen Nordseeküste: Ideal für Windkonverter - für Menschen bereits unangenehm.

Windstärken nach der Beaufort-Skala