Windkraftanlagen arbeiten im Freien und sind damit jedem Wetter ausgesetzt. Ob Gewitter, Schnee oder Sturm: Die rund 29.800 Windräder in Deutschland müssen einiges aushalten, um umweltfreundlich Strom zu produzieren. Mit der Klimakrise nehmen Extremwetterlagen weiter zu. Umso wichtiger ist die Frage: Wie wirken sich Sturmböen und Gewitter auf die Stromerzeugung aus? Wir zeigen euch, unter welchen Bedingungen Anlagen am besten laufen – und wie sich Windräder bei Sturm schützen.
Windräder brauchen Wind, um echten Ökostrom zu erzeugen – logisch. Am besten arbeiten sie unter konstanten Bedingungen, also wenn der Wind gleichmäßig weht und nicht in Böen anzieht und abflaut. Dabei gilt grundsätzlich: Mehr Wind bedeutet mehr Strom.
Die wetterbedingten Schwankungen in der Stromproduktion sehen wir auch an unseren eigenen Windenergieanlagen, die Green Planet Energy deutschlandweit betreibt. Laut dem Bundesverband WindEnergie erreichen viele Windkraftanlagen ihre maximale Stromproduktion – die sogenannte Nennleistung – ab Windgeschwindigkeiten von ungefähr 12 Metern pro Sekunde (m/s). Weht der Wind schwächer, drehen die Rotoren langsamer und erzeugend entsprechend weniger Strom. Unterhalb von 2,5 m/s kommt es oft vor, dass viele Anlagen stillstehen. Bei höheren Windstärken oder Sturm arbeiten die Windräder dagegen konstant an ihrem Leistungslimit, was einige Herausforderungen mit sich bringt.
| Beaufort | Bezeichnung | m/s |
|---|---|---|
| 0 | Windstille | 0 bis <0,3 |
| 1 | leiser Zug | 0,3 bis <1,6 |
| 2 | leichte Brise | 1,6 bis <3,4 |
| 3 | schwache Brise | 3,4 bis <5,5 |
| 4 | mäßige Brise | 5,5 bis <8,0 |
| 5 | frische Brise | 8,0 bis <10,8 |
| 6 | starker Wind | 10,8 bis <13,9 |
| 7 | steifer Wind | 13,9 bis <17,2 |
| 8 | stürmischer Wind | 17,2 bis <20,8 |
| 9 | Sturm | 20,8 bis <24,5 |
| 10 | schwerer Sturm | 24,5 bis >28,5 |
| 11 | orkanartiger Sturm | 28,5 bis <32,7 |
| 12 | Orkan | 32,7 und mehr |
Ob Sturm, Starkregen und sogar Blitzeinschläge: Windräder halten Unwetter aus – vorausgesetzt, sie werden fachgerecht gebaut und regelmäßig gewartet. Dafür ist der Betreiber zuständig. In Deutschland gelten hohe Sicherheitsstandards beim Bau und Betrieb von Windrädern. Grundlage dafür sind internationale Normen wie die IEC 61400, die die Belastung durch Extremwetter mitdenken.
Trotzdem hat jede Anlage natürliche Grenzen: Orkane oder außergewöhnliche Extremwetterereignisse können Schäden verursachen – besonders bei älteren Anlagen. Tobias Reinicke sagt dazu: „Wenn die Anlage unter Volllast läuft, ist die Belastung für die Anlagentechnik auch am höchsten. Dann kann es bei Starkwind häufiger zu internen Schäden an der Anlagentechnik kommen, die jedoch meist schnell von unseren Servicepartnern behoben werden können.“
Wichtig: Die wenigen spektakulären Schadensfälle, von denen in den Medien berichtet wird, bleiben Ausnahmen. Damit es gar nicht so weit kommt, verfügen moderne Windkraftanlagen über automatische Schutzsysteme, die sie rechtzeitig entlasten, bevor ein Unwetter zur Gefahr werden könnte.
Moderne Windräder können sich selbst vor Schäden schützen, wenn der Wind kräftig zulegt. Registrieren ihre Sensoren, dass die Anlage an ihrer Leistungsbegrenzung arbeitet, greift automatisch die Pitchregelung: Die Rotorblätter drehen sich um ihre Längsachse – ähnlich wie die Flügel eines Flugzeugs. Durch den Anstellwinkel können Windkraftanlagen aktiv steuern, wie viel Wind die Rotorblätter aufnehmen. Sind die Rotorblätter komplett in Fahnenstellung gedreht, nehmen diese keine Kraft mehr auf – die Anlage bleibt stehen. Damit sie sicher herunterfahren kann, reicht es aus, nur ein Blatt in Fahnenposition zu stellen.
Auch bei Gewitter sind Windräder sicher: In jedem Rotorblatt und im Turm verlaufen Blitzableiter, die einen Einschlag kontrolliert in den Boden ableiten. Und was ist mit Schnee oder Hagelschlägen? „Schneemassen und Hagel sind nicht so das Thema, weil Windräder keine große oder empfindliche Fläche besitzen, auf denen Schneemassen liegen bleiben oder die durch Hagel beschädigt werden könnten“, erklärt Tobias Reinicke, ehemaliger Projektingenieur bei Green Planet Energy. Wenn die Rotorblätter vereisen, werden die Windräder automatisch abgeschaltet.
Bei schweren Stürmen können Windräder ihre Arbeit selbstständig einstellen, um Sturmschäden zu vermeiden. Die Sensoren des Windrads messen konstant die Windgeschwindigkeiten. Wird die sogenannte Cut-Out-Geschwindigkeit überschritten, drehen sich die Rotorblätter komplett aus dem Wind in die Fahnenstellung. Dort stehen sie wie eine Fahne in Windrichtung und bieten kaum Angriffsfläche. Es kommt zum bewussten Strömungsabriss am Blatt und das Windrad kommt zum Stehen. „Die meisten Windenergieanlagen werden bei einer Windgeschwindigkeit von ca. 25 m/s abgeschaltet“, weiß Tobias Reinicke.
Auch für den Notfall sind Windräder vorbereitet: Fällt ein technisches System aus, sorgen kleine Akkus dafür, dass die Anlage trotzdem ins sichere Stillstehen kommt. Tobias Renicke bringt es auf den Punkt: „Die wichtigste Maßnahme ist, dass die Windenergieanlagen unabhängig von Extremwetterlagen und externer Stromversorgung immer ihre Blätter aus dem Wind fahren können.“
Moderne Windräder sind meistens deutlich robuster. Sie verfügen über stabilere Materialien und eine höhere Nabenhöhe. Das hilft ihnen, den Wetterbedingungen besser standzuhalten. In der Höhe weht der Wind auch gleichmäßiger, sodass die Windräder weniger nachregeln müssen und stabiler Strom produzieren können.
Ingenieur:innen arbeiten laufend daran, Windräder bei Sturm noch widerstandsfähiger machen: mit feinerer Sensorik, schnelleren Pitchregelungen und durch eine verbesserte Aerodynamik. Damit Windräder auch bei zunehmenden Wetterextremen durch den Klimawandel sicher laufen.
Übrigens: Viele ältere Windkraftanlagen müssen in den nächsten Jahren zurückgebaut werden. Wie nachhaltig das Recycling von Windenergieanlagen abläuft, könnt ihr hier nachlesen.
Um überschüssige Windenergie bei Sturm künftig besser nutzen zu können, braucht es Speichertechnologien: Große Batteriespeicher oder Pumpspeicherwerke könnten Windstrom aufnehmen und später – etwa bei einer Dunkelflaute – zur Verfügung stellen, wenn kaum erneuerbarer Strom produziert wird. Die Speicherung von Windstrom wird zur Zeit in ersten Projekten getestet. Schon gewusst? Windstrom kann dank neuester Technologien in grünen Wasserstoff umgewandelt werden (Power-to-Gas) – ein wichtiger Beitrag zur Wärmewende! Mit proWindgas von Green Planet Energy könnt ihr schon heute auf nachhaltiges Ökogas beim Heizen setzen.
Ergänzend ist ein intelligentes Lastmanagement sinnvoll: Der Stromverbrauch wird an die Verfügbarkeit des Windstroms angepasst: zum Beispiel, indem E-Auto-Ladestationen dann laufen, wenn viel Windstrom erzeugt wird. So kann echter Ökostrom direkt und sinnvoll genutzt werden!
Ein Punkt bleibt zentral: der Netzausbau. Nur mit einem gut ausgebauten Stromnetz (z. B. Höchstspannungs-Übertragungsnetz) können große Mengen Windstrom sicher dorthin transportiert werden, wo sie gebraucht werden. Hier gibt es in Deutschland noch viel Luft nach oben!
Windräder halten selbst starkem Wind und Unwetter stand – und werden dank neuer Technologien und smarter Schutzsysteme immer widerstandsfähiger. So wird umweltfreundlicher Windstrom auch bei zunehmenden Extremwetterlagen effizient erzeugt.
Die Herausforderungen von Windrädern bei Sturm liegen heute vor allem im Stromnetz: Große Speicher, eine intelligente Steuerung des Stromverbrauchs und der Ausbau starker Stromleitungen tragen dazu bei, mit der überschüssigen Windenergie umzugehen, ohne das Netz zu überlasten. Klar ist: Damit wir in Zukunft noch mehr sicheren, sauberen Strom nutzen können, braucht es den konsequenten Ausbau der Windenergie und ein Stromnetz, das fit für die Energiewende ist.
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Ja. Grundsätzlich gilt: Je stärker der Wind, desto mehr Strom kann ein Windrad erzeugen. Viele Anlagen erreichen ab einer Windgeschwindigkeit von 12 m/s ihre maximale Leistung. Wenn die Windgeschwindigkeit jedoch über der so genannten Cut-Out-Windgeschwindigkeit (in der Regel ab 25 m/s), drehen die Rotorblätter komplett aus dem Wind und das Windrad stoppt. Dann wird kein Strom mehr erzeugt, damit die Technik geschützt bleibt und das Stromnetz nicht überlastet wird.
Windräder können aus mehreren Gründen pausieren: Zum Schutz von Vögeln und Fledermäusen stehen Anlagen in bestimmten Jahreszeiten oder Wetterlagen zeitweise still – das gilt insbesondere für Windkraft im Wald. Auch aus Rücksicht auf Anwohner:innen werden Windräder gelegentlich abgeschaltet.
Häufiger liegt es jedoch am Stromnetz: Wenn es bei starkem Wind mehr Strom gibt, als über die regionalen Stromleitungen transportiert werden kann, werden Anlagen abgestellt, um das Netz nicht zu überlasten. Das Überangebot an Strom lässt die Strompreise fallen – so sehr, dass eine Einspeisung des Stroms ins Netz nicht mehr wirtschaftlich ist. Bei negativen Strompreisen müssen Betreiber im schlimmsten Fall draufzahlen, und stellen den Betrieb deshalb ein.
Zusätzlich werden Windräder während Wartungsarbeiten oder Reparaturen abgeschaltet. Und natürlich kann es an den Windverhältnissen liegen: Wenn zu wenig Wind weht, drehen sich die Rotorblätter nicht. Bei Sturm schalten sich die Anlagen automatisch ab.
Nein, zumindest ist das nicht nachweisbar. Es gibt keine Studien, die die Auswirkung auf lokale Klima- und Wetterverhältnisse belegen.
Windkraftanlagen sind technisch ausgereift und sicher, wenn sie fachgerecht geplant, gebaut und gewartet werden. Die wenigen spektakulären Schadensfälle sind Ausnahmen und werden intensiv untersucht. Die Sicherheitsstandards in Deutschland gehören zu den höchsten weltweit.
Solche Fälle sind sehr selten und meist auf Materialfehler, Wartungsmängel oder extreme Wetterereignisse zurückzuführen. Medienberichte über solche Ereignisse machen die Ereignisse häufig größer als sie sind. Das verzerrt die Realität.
