Schattenblick →INFOPOOL →KINDERBLICK → NATURKUNDE

WISSENSDURST/022: Himmelsleiter Wissenschaft - Nicht der Wind allein ... (SB)


Himmelsleiter Wissenschaft - Nicht der Wind allein ...


Ben und Stefan - Buntstiftzeichnung: © 2012 by Schattenblick

Grafik: © 2012 by Schattenblick

Stefan und Ben haben sich mit Sonnenkollektoren befasst, die für die Warmwasserversorgung eines Hauses geeignet sind. Sie fragen sich, ob man mit ihnen auch Strom erzeugen kann?

Ben: "Hallo Stefan, hast du Lust zu mir zu kommen. Ich muss dir unbedingt was erzählen."

Stefan: "Klar, bin schon unterwegs. Was hast du denn für Neuigkeiten?"

Ben: "Nicht am Telefon, aber so viel schon mal, der gestern erwartete Besuch meiner Eltern hat abgesagt und mein Vater hat sich für mich Zeit genommen!"

Stefan: "Ich ahne schon worüber ihr gesprochen habt - bin gleich da!"

Er legte auf, schnappte sich Jacke und Fahrradschlüssel, rief seiner Mutter ein "Bis gleich, bin bei Ben" ins Wohnzimmer zu und verschwand durch die Wohnungstür. Zehn Minuten später klingelte er an Bens Haustür und Ben selbst öffnete.

Ben: "Komm, wir nehmen uns was zu Trinken mit und gehen in mein Zimmer."

Oben angekommen, machten sie es sich auf dem Fußboden gemütlich. Ben erzählte ganz ausführlich, was er gestern Abend mit seinem Vater besprochen hatte. Stefan hörte aufmerksam zu und versuchte am Schluss alles zusammenzufassen, um sich zu vergewissern, alles richtig verstanden zu haben.

Stefan: "Also, kurz und knapp: mit der Vakuumkollektoranlage lässt sich kein Strom erzeugen, aber heißes Wasser für den Hausgebrauch und für die Heizung. Mit einer Photovoltaikanlage kann Energie gewonnen werden, aber die Ausbeute ist direkt abhängig von der Sonneneinstrahlung. Im Grunde müsste man also mehrere Systeme miteinander kombinieren. Dann kommt noch dazu, dass die Herstellung der Solarzellen ziemlich viel Energie und Rohstoffe verbraucht."

Ben: "Tja, prima zusammengefaßt. Leider scheint es überhaupt keine Möglichkeit der Energiegewinnung zu geben, die nicht schon vorher reichlich Energie für ihre Herstellung verbraucht. Ich frage mich langsam, ob sich das überhaupt rechnet, ich meine, 'gewinnt' man wirklich Energie, wenn man diese bei der Herstellung oder Rohstoffgewinnung schon vorher verbraucht?"

Stefan: "Aber was machen wir denn jetzt? Wir könnten überlegen, ob es sinnvoll ist, vielleicht die Windenergie zusätzlich zu einer Photovoltaik-Anlage oder den Vakuumröhrenkollektoren zu benutzen?"

Ben: "Wind und Sonne - das ergänzt sich doch ganz gut. Wenn keine Sonne scheint, dann weht vielleicht ein kräftiger Wind ..."

Stefan: "Lass uns doch mal die Windräder unter die Lupe nehmen. Meine Mutter hat neulich geschimpft, dass die so hässlich sind und die schöne Gegend verschandeln. Na ja, sie liebt halt die unberührte Natur. Was ich mich aber gefragt habe ist, warum die Flügel der Windräder so klobig und schwer aussehen und warum die Flügelblätter so schmal sind. Da kann der Wind doch gar nicht richtig draufpusten."

Ben: "Okay, das ist eine gute Idee. Eigentlich weiß ich über Windräder so ziemlich gar nichts. Ich hab nur gedacht, dass Windenergie nun wirklich eine ziemlich saubere Form der Energiegewinnung ist. Lass uns rausfinden, ob das stimmt. Vielleicht kriegen wir auch raus, warum die Windradflügel so eine merkwürdige Form haben."

Stefan: "Weißt du, was mir gerade einfällt. Früher habe ich gerne Märchen vorgelesen bekommen, das fand ich toll. Da spielte der Müller oft eine Rolle. Der nutzte schon damals die Kraft des Windes, um damit das Korn zu mahlen ..."

Ben: "... oder die Kraft des Wassers - 'Es klappert die Mühle am rauschenden Bach'... !"

Stefan und Ben lachten über Bens Sangeskunst, die nur kurz zur Geltung kam, da er nur die erste Zeile des alten Liedes erinnerte.

Stefan: "In früheren Zeiten, also bevor es Maschinen gab ..."

Ben: "... bevor es die Dampfmaschine gab und die Maschinen von Wind und Wasser angetrieben wurden oder mit Hilfe von Tieren: Pferde, Ochsen, Esel und so weiter ..."

Stefan: "Ja, sogar von Menschen, die mussten selbst hart mit zupacken. Oder denk nur an die Segelschiffe in den Piratenfilmen, die hat es ja wirklich mal gegeben - und die sind nur mit Windkraft gesegelt. Also gut, lass uns überlegen, wie ein Windrad funktioniert. Der Wind trifft auf die Flügel, heißen die eigentlich Flügel ...? Na, egal, jedenfalls werden diese in eine Drehbewegung gebracht."

Eine Grafik zeigt, wie ein Windrad im Detail aufgebaut ist - Foto: 2007, by Arne Nordmann (norro) [(CC-BY-SA-2.5-2.0-1.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0)], via Wikimedia Commons

Foto: 2007, by Arne Nordmann (norro) [(CC-BY-SA-2.5-2.0-1.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5-2.0-1.0)], via Wikimedia Commons

Ben: "Ich glaube die 'Flügel' heißen Rotorblätter und diese Rotorblätter drehen sich aber nur relativ langsam. Ich weiß nicht, ob das reicht, um Strom daraus zu machen?"

Stefan: "Hat dein Vater nicht irgendein Buch, wo etwas über Rotoren und Drehbewegungen drinsteht, er ist doch Ingenieur?"

Ben: "Wir fragen ihn nachher. Eigentlich müsste er schon hier sein, er ist spät dran. Lass uns inzwischen mal im Netz nachsehen, ob wir da etwas über Windräder und Stromerzeugung finden."

Sie hockten sich vor Bens Computer und gaben verschiedene Begriffe ein. Bei "Windkraftanlage" stießen sie auf eine Grafik, die die einzelnen Bauteile eines Windrades darstellte.

Stefan: "Sieh mal hier, Ben, die großen Rotorblätter bewegen sich tatsächlich langsam. Deshalb wird ihre Bewegung mittels eines Getriebes beschleunigt."

Ben: "Zeig mal, was meinst du - was bedeutet 'Getriebe'? - Ah, okay, die Rotorblätter werden vom Wind bewegt, dann wird diese Bewegung über eine Stange auf ein großes Zahnrad übertragen. In dieses große Zahnrad greift ein kleineres, das sich schon viel schneller bewegt - so wird die Drehbewegung erhöht."

Stefan: "Man könnte nun noch ein kleineres in das kleinere greifen lassen, dann würde sich die Drehbewegung nochmals erhöhen."

Ben: "Ja, und das ganze nennt man dann "Getriebe". Tja, nun weiß ich das auch. Ich hatte mir immer etwas total Kompliziertes darunter vorgestellt. Aber so betrachtet, funktioniert es so ähnlich wie bei meiner Gangschaltung am Fahrrad."

Stefan: "Okay, und mit dieser schnellen Drehbewegung wird ein Generator angetrieben, der dann Strom erzeugt. Das scheint eine noch umweltfreundlichere Möglichkeit der Energiegewinnung zu sein, als die Sonnenenergie."

Ben: "Wir sollten aber prüfen, was für 'Nebenwirkungen' so ein Windrad hat."

Stefan: "Welche sollte es da geben - Wind ist doch total sauber? Ah, ich weiß, sie verschandeln die Landschaft, aber das ist Geschmackssache."

Ein großes Windrad mit drei Rotorblättern - Foto: 2009, by Prankster (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons

Foto: 2009, by Prankster (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons

Ben: "Ich dachte eigentlich an die Herstellung solcher Anlagen. Die sind ziemlich riesig und benötigen bestimmt große Mengen Baumaterial. Vielleicht stören sie den Vogelflug? Ich habe auch schon davon gehört, dass die Windräder, die im Meer aufgestellt werden, unter Wasser einen ziemlichen Lärm verursachen und dadurch die Fische durcheinander bringen, zum Beispiel ihre Verständigung oder ihre Orientierung stören. Warte mal, ich tippe einfach 'Gefahren durch Windräder' ein, vielleicht bekommen wir da noch Hinweise."

Stefan und Ben schauten sich die Bilder von zerstörten Windrädern an. Abgebrochene Rotorblätter, oder solche, die durch zu starke Stürme hinabgeschleudert wurden - eine Gefahr für Mensch, Tier und Gebäude.

Stefan: "Also, Windräder funktionieren nicht, wenn kein Wind weht, aber auch nicht, wenn zu viel Wind weht. Dann müssen sie stillgelegt, gebremst werden, damit sie nicht wegfliegen ..."

Ben: "... oder wenn zu viel Wind weht, könnten die Rotorblätter sich zu schnell drehen und dann könnte es zu einer Überhitzung kommen, die zu einem Brand führt ..."

Stefan: "Puuh, dabei sehen die Windräder eigentlich ganz einfach und harmlos aus, nur ein bisschen groß."

Ein Auto im Vordergrund eines Windrades verdeutlicht dessen Größe - Foto: 2007, by KarleHorn at de.wikipedia [CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Foto: 2007, by KarleHorn at de.wikipedia [CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Ben: "Aber wenigstens erkennt man hier die Gefahrenquellen und Schwachstellen. Bei einem Atomkraftwerk sieht alles ganz sauber und perfekt aus. Man sieht die Gefahr nicht. Die Radioaktivität ist unsichtbar. Verdammt, woran mag es liegen, dass jede Form der Energiegewinnung, die wir uns bisher angesehen haben, immer so viel Nachteile mit sich bringt?"

Stefan: "Das weiß ich auch nicht. Vielleicht sollten wir versuchen das herauszufinden? Vielleicht ist es aber auch so, dass man sich nur die am wenigsten schlimmen Verfahren zur Energieerzeugung aussuchen kann, die man dann miteinander koppelt - eben Wind und Sonne?"

Ben: "Da fällt mir gerade noch etwas ein. Mein Vater hat sich mit meinem Onkel über eine Biogasanlage unterhalten. Leider konnte ich das Gespräch nicht verfolgen. Mein Onkel schien jedenfalls ziemlich überzeugt zu sein. Er meinte, so etwas hätte Zukunft. Wir sollten uns auch mal ansehen, wie eine solche Anlage funktioniert, was meinst du?"

Stefan: "Aber nicht mehr heute. Ich mache mich mal auf den Heimweg, damit meine Mutter nicht allein Abendbrot essen muss."

Ben: "Ist gut, dann bis morgen, tschüß."


Quellen:

http://www.nachhaltigleben.ch/themen/erneuerbare-energie/windkraft/kleinwindkraftanlage/windgenerator-funktionsweise-und-technik-der-windkraft-478/2
http://www.wir-ernten-was-wir-saeen.de/windkraftanlage
http://www.rothaarwind.de/windenergie/mod_content_redpage/seite/Mit_Getriebe_oder_ohne_Vor_und_Nachteile/index.html



5. Januar 2015


Zur Tagesausgabe / Zum Seitenanfang