Windkraftanlagen werden zu einem größeren Teil unseres alternativen Energiemix, und es werden leistungsstärkere Turbinen entwickelt, die die Energielandschaft verändern können. Wenn erneuerbare Energien wachsen, wird die Stromversorgung unserer Häuser mit jedem Moment umweltfreundlicher. Da Windkraftanlagen immer leistungsfähiger werden, muss man sich fragen, wie viele Häuser mit einer durchschnittlichen Windkraftanlage betrieben werden können?
Laut USGS beträgt die durchschnittliche Turbinenkapazität in den USA 1.67 MW. Unter der Annahme einer Kapazität von 33% sind das 402 MW pro Monat, genug, um 460 Haushalte mit Strom zu versorgen. Mit anderen Worten, die durchschnittliche Turbine erzeugt in 90 Minuten genug Energie, um ein einzelnes Haus für einen Monat mit Strom zu versorgen. Die größte Turbine der Welt, die Haliade-X, kann ein Haus zwei Tage lang mit nur einer Umdrehung antreiben.
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Wie viel Strom erzeugen Windkraftanlagen?
Windkraftanlagen werden nach ihrer maximalen Nennleistung bewertet, dies kann jedoch irreführend sein, da es auf der Leistung der Turbine bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit basiert. Dies ist normalerweise eine hohe Windgeschwindigkeit, oft um 30 Meilen pro Stunde. Hinzu kommt, dass verschiedene Hersteller unterschiedliche Windgeschwindigkeiten verwenden, um ihre Turbinen zu bewerten. Eine 1.5 MW Turbine kann bewertet werden, um an seiner Nennleistung nur zu erzeugen, wenn Winde 35 Meilen pro Stunde sind. In Wirklichkeit kann die durchschnittliche Windgeschwindigkeit viel niedriger sein, während bei höheren Geschwindigkeiten die Turbinen so ausgelegt sind, dass sie sich automatisch abschalten, um Schäden zu vermeiden.
Der Kapazitätsfaktor einer Windkraftanlage ist ein besseres Maß für ihre Leistung. Der Kapazitätsfaktor wird als Prozentsatz ausgedrückt und berücksichtigt die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten, was uns ein genaueres Maß dafür gibt, wie viel Strom tatsächlich produziert wird. Eine 1,5-MW-Turbine mit 33% Leistung erzeugt ein halbes Megawatt Leistung.
Windkraftanlagenwachstum
Vor zwei Jahrzehnten wurden Windkraftanlagen als ineffizient und zu schwach angesehen, um eine wichtige treibende Kraft in der Energiewirtschaft zu werden. Viele in der Branche sagten, dass es zu viele Windkraftanlagen brauchen würde, um eine vernünftige Menge an Strom zu produzieren.
Wir sind weit von den Anfängen der Windkraftanlagen entfernt. In den 1990er Jahren lag die durchschnittliche Windenergieanlagenleistung zwischen 500 und 750 kW. Das ist definitiv nicht genug, um unseren Energieverbrauch zu senken. Eine 750-kW-Turbine reicht aus, um 200 amerikanische Haushalte pro Monat mit Strom zu versorgen.
Während die meisten Turbinen heute zwischen 1,5 und 3 MW sind, treten jetzt viel größere Turbinen an ihre Stelle. Windturbinen mit einer Leistung von 5 MW und mehr werden immer alltäglicher, wobei Offshore-Anlagen zu den größten Turbinen gehören. Mit diesen riesigen Maschinen, die die Führung übernehmen, kann Windkraft zu einer dominierenden Stromquelle werden, da wir mehr Häuser mit weniger Turbinen versorgen können.
Wie viele Turbinen braucht es, um ein ganzes Land mit Strom zu versorgen?
Im Durchschnitt verbrauchen Haushalte in den USA mehr als ihre europäischen Kollegen. Das durchschnittliche Haus in den USA verbraucht 867 kWh pro Monat, während das durchschnittliche Haus in der EU etwa 311 kWh verbraucht. Amerikaner verbrauchen im Allgemeinen mehr Energie aufgrund ihres konsumorientierten, autofokussierten Lebensstils.
Eine 1,5 MW Turbine produziert etwa 360.000 kWh pro Monat. Das ist genug, um 415 amerikanische Haushalte und über 1.100 Haushalte in Europa mit Strom zu versorgen. Das ist am kleinen Ende der Skala. Offshore-Turbinen mit einer Leistung von mehr als 5 MW können mehrere tausend Haushalte gleichzeitig mit Strom versorgen. Die GE Haliade-X, die höchste Windkraftanlage der Welt mit einer Leistung zwischen 12 und 14 MW, erzeugt genug Strom, um 3.600 amerikanische und 10.000 europäische Haushalte mit Strom zu versorgen.
Was nun, wenn wir ganze Länder mit Strom versorgen wollen? Der US-Wohnsektor verbraucht jährlich 1,4 Millionen GW. Es würde etwas mehr als 318.000 Turbinen mit einer Nennleistung von 1,5 MW benötigen, um den gesamten Wohnsektor mit Strom zu versorgen. Europa, das etwa 194 Millionen Haushalte hat, hat einen Wohnsektor, der jährlich etwa 706.000 GW verbraucht. Um alle europäischen Haushalte mit Strom zu versorgen, wären 161.000 Turbinen erforderlich.
Aber was ist, wenn wir groß werden? Nehmen wir an, wir verwenden nur massive Turbinen wie die Haliade-X als Stromquelle. Die USA bräuchten etwa 37.000 Windturbinen, um ihren Wohnsektor abzudecken. Europa bräuchte etwas mehr als 18.000 Turbinen, um seine Haushalte mit Strom zu versorgen. Und das berührt nicht einmal Windkraftanlagen in Wohngröße, die in Verbindung mit Windkraftanlagen zur Ergänzung des Stromverbrauchs im Haushalt eingesetzt werden können.
Wie viele Häuser kann ein ganzer Windpark mit Strom versorgen?
Es ist zwar interessant zu wissen, wie viel Energie eine Windkraftanlage produzieren kann, aber wir müssen bedenken, dass Turbinen normalerweise nicht einzeln kommen. Sie arbeiten zusammen mit mehreren anderen Turbinen als Teil eines Windparks. Der ideale Standort für einen Windpark ist ein Gebiet mit starken Winden und wenigen Hindernissen, normalerweise weit entfernt von Großstädten. Windparks können entweder onshore oder offshore sein. Onshore-Windparks sind größer und produzieren im Allgemeinen mehr Energie, während Offshore-Windparks tendenziell größere und leistungsstärkere Turbinen einsetzen.
Der größte Onshore-Windpark ist der Gansu Windpark in China. Es wurde gebaut, um den massiven Strombedarf Chinas mit einer Kapazität von 8 GW zu decken. Derzeit arbeitet der Windpark Gansu mit einer Kapazität von 40%. Wenn es in den Vereinigten Staaten wäre, würde der Gansu-Windpark über 2,6 Millionen Haushalte mit Strom versorgen. In Europa würden etwa 7,5 Millionen Haushalte von diesem massiven Windpark mit Strom versorgt.
Der größte Offshore-Windpark der Welt ist Hornsea 1 mit einer Kapazität von 1,2 GW. Es ist nicht getan, mit mehreren weiteren Phasen geplant, um die Gesamtkapazität auf 6 GW in den kommenden Jahren zu bringen. Wenn wir davon ausgehen, dass Hornsea 1 mit einer Kapazität von 40% betrieben wird, können wir davon ausgehen, dass etwa 400.000 Haushalte in den USA und 1,1 Millionen Haushalte in der EU mit Strom versorgt werden.
Fazit
Wenn Windkraftanlagen größer und effizienter werden, können wir mehr Haushalte mit weniger Turbinen versorgen. Während die durchschnittliche Turbine vor zwanzig Jahren kaum die 1-MW-Marke überschritten hat, konstruieren Windunternehmen heute massive 14-MW-Maschinen und stoßen damit an die Grenze, wie groß Turbinen werden können. Es wurde oft gesagt, dass Windenergie einfach zu teuer und ineffizient sei, um ein wichtiger Teil der Energieinfrastruktur zu werden. Heute nutzt etwa die Hälfte aller Nationen Windkraft als Stromquelle. Dänemark, führend in der Windenergie, deckt die Hälfte seines Gesamtverbrauchs mit Wind und beweist damit, dass eine vollständig windgetriebene Wirtschaft möglich ist.
Häufig gestellte Fragen
Eine 1,5-MW-Turbine mit einer Kapazität von 33% kann 415 Haushalte in den USA mit Strom versorgen.
In den USA verbraucht der Durchschnittshaushalt jedes Jahr 867 kWh Strom. In der EU, wo Häuser energieeffizienter sind, verbraucht der Durchschnittshaushalt nur 311 kWh pro Jahr.
Der Windpark Gansu in China ist mit einer Kapazität von 8 GW der größte der Welt. Unter der Annahme, dass er mit einer Kapazität von 40% betrieben wird, kann dieser Windpark 2,6 Millionen amerikanische Haushalte mit Strom versorgen.