Windräder benötigen Wind, um echten Ökostrom zu erzeugen, und arbeiten am effizientesten unter konstanten Bedingungen, das heißt bei gleichmäßigem Wind ohne starke Böen. Dabei gilt grundsätzlich: Je mehr Wind, desto mehr Strom. Laut dem Bundesverband WindEnergie erreichen viele Windkraftanlagen ihre maximale Stromproduktion, die sogenannte Nennleistung, ab Windgeschwindigkeiten von etwa 12 m/s. Weht der Wind schwächer, drehen die Rotoren langsamer und erzeugen entsprechend weniger Strom. Unterhalb von 2,5 m/s kommen viele Anlagen häufig zum Stillstand. Bei höheren Windstärken oder Sturm arbeiten die Windräder dagegen konstant an ihrem Leistungslimit, was einige Herausforderungen mit sich bringt.
Herausforderungen bei Sturm:
Überforderung des Stromnetzes: Bei Sturm produzieren viele Windräder gleichzeitig sehr viel Strom. Das kann das Stromnetz überlasten. Wenn das Netz diesen Überschuss nicht ausgleichen kann, müssen Anlagen heruntergeregelt oder vorübergehend abgeschaltet werden. Tobias Reinicke, ehemaliger Projektingenieur bei Green Planet Energy, erklärt: „Die Herausforderung besteht im ‚Abtransport‘, also der Verteilung der anfallenden Strommengen.“
Überangebot drückt die Strompreise: Weht der Wind stark, steigt das Stromangebot deutlich – teilweise über die Nachfrage hinaus. Dann können Strompreise ins Negative fallen. Das ist unwirtschaftlich: Eine Einspeisung lohnt sich für den Betreiber nicht mehr. Daher gehen Anlagen temporär vom Netz.
Hohe Belastung der Windkraftanlagen bei Sturm: Starke Böen setzen Rotorblätter, Gondel und Turm enormen Kräften aus. Das kann zu Sturmschäden an der Anlagentechnik führen.
Unwetterschäden an Stromleitungen: Stürme können Stromleitungen oder Umspannwerke beschädigen. Auch wenn Windräder selbst nicht betroffen sind, kann das Auswirkungen auf den Netzbetrieb haben.
Sind Windräder bei Unwetter sicher?
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.“
Wie sind Windräder bei Sturm und Gewitter abgesichert?
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 großen oder empfindlichen Flächen 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.
Wann werden Windräder bei Sturm 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 circa 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.“
Welche Vorteile bringen moderne Windräder?
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. Ingenieurinnen und Ingenieure arbeiten laufend daran, Windräder bei Sturm noch widerstandsfähiger zu machen: mit feinerer Sensorik, schnelleren Pitchregelungen und durch eine verbesserte Aerodynamik. Damit sollen Windräder auch bei zunehmenden Wetterextremen durch den Klimawandel sicher laufen.
Wie lässt sich Windstrom bei Sturm besser nutzen?
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 zurzeit in ersten Projekten getestet. Windstrom kann auch dank neuester Technologien in grünen Wasserstoff umgewandelt werden (Power-to-Gas).
... und zum Schluss
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.
Ein Punkt bleibt zentral: der Netzausbau. Nur mit einem gut ausgebauten Stromnetz (zum Beispiel Höchstspannungs-Übertragungsnetz) können große Mengen Windstrom sicher dorthin transportiert werden, wo sie gebraucht werden.
Sicherer Windstrom braucht starke Netze
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.
