Lebensversicherung für Windräder

USV sorgt für zuverlässigen Betrieb

Windrad Fröttmaning
Sollen Windräder gegen Ausfälle abgesichert werden, sind entsprechend ausgelegte unterbrechungsfreie Stromversorgungen nötig.
© Stadtwerke München (SWM)/ Nick Frank

Um den steigenden Energiebedarf CO2-neutral zu decken, werden immer mehr Windkraftanlagen mit immer größeren Kapazitäten gebaut. Fallen sie aus, bedeutet dies einen großen finanziellen Schaden. Mit unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) wie der Wisus-48 von Wöhrle lässt sich das verhindern.

Damit die Energiewende gelingt, sind eine möglichst große Vielzahl an erneuerbaren Energiequellen nötig. Windkraft ist ein wichtiger Baustein in diesem Energiemix. Inzwischen liefern sehr große Windräder an günstigen Standorten bis zu 15 MW Leistung, der Durchschnitt liegt mittlerweile bei 5 bis 6 Megawatt. Mit einer Nennleistung von 6 MW können theoretisch etwa 3.500 Haushalte ein Jahr mit Strom versorgt werden.

Ein modernes Windrad produziert gut 10.000 MW pro Jahr. 2020 erzeugten 31.000 Windenergieanlagen in Deutschland rund 134 Terawattstunden Strom. Dies entspricht einem Anteil von rund 23,7 Prozent an der gesamten Bruttostromerzeugung. Mit einer installierten Leistung von rund 62 Gigawatt war Deutschland 2019 damit nach China und den USA weltweit auf Platz 3.

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Funktionsweise moderner Windkraftanlagen

Moderne Windkraftanlagen arbeiten überwiegend nach dem Auftriebsprinzip. Dabei werden aerodynamisch geformte Rotorblätter eingesetzt, wie sie auch im Flugzeugbau Verwendung finden. Der Wind erzeugt Druck an der Vorder- und einen Sog an der Unterseite der Blätter. Die Gondel mit dem Rotor wird über Stellmotoren optimal zum Wind ausgerichtet. Wie viel Energie aus dem Wind generiert werden kann, hängt unter anderem von der Größe der Fläche ab, die der Luftstrom anweht. Die Rotorblätter sind daher möglichst lang. In Folge wachsen die Windräder immer mehr in die Höhe – 120 bis 160 Metern sind keine Seltenheit mehr.

Doch diese großen Anlagen sind ab Windstärken von 25 bis 30 Metern in der Sekunde großen Kräften ausgesetzt. Um Schäden an der Windkraftanlage zu vermeiden, werden die Rotorblätter bei Überschreitung einer maximalen Windstärke, der Abschaltgeschwindigkeit, aus dem Wind gedreht. Sie stehen dann in der sogenannten »Fahnenstellung«, in der sie den geringsten Windwiderstand bilden. Der Rotor dreht sich dann langsam im Wind. Dieser Schutzmechanismus verhindert, dass die Rotationskräfte zu groß werden, welchen das Windrad nicht mehr standhalten kann.

Nachführung mit Stellmotoren

Stellmotoren in der Gondel sorgen für die Nachführung, sowohl um die Gondel auszurichten als auch um die Fahnenstellung anzusteuern. Den Motoren kommt daher eine entscheidende Bedeutung für die Leistung und Verfügbarkeit des Windrades zu. Weht nicht genügend Wind, versorgt sich die Windkraftanlage selbst nicht mit genügend Strom. Die Anlage wird dann über die Mittelspannungsanbindung mit Strom versorgt. Doch bei einem starken Sturm können die Überlandleitungen beschädigt werden oder es kommt aus anderen Gründen zu einem Stromausfall im Netz. Dann wäre das Windrad reaktionsunfähig und damit wehrlos zum Beispiel einem Orkan ausgeliefert.

Wöhrle Windkraftanlage USV
Die Multiple-In-Multiple-Out Lösung Wisus-48 von Wöhrle Stromversorgungssysteme, die Windkraftanlagen vor Stromausfällen schützt.
© Wöhrle

Da bei Netzausfall die Flügel automatisch die Fahnenstellung einnehmen müssen, könnte die Situation entstehen, dass der Wind die Flügel nicht von vorne, sondern von der Seite anweht. Hierbei können unzulässig hohe Kräfte entstehen. Um Schäden zu vermeiden, sorgt die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) Wisus-48 von Wöhrle dafür, dass die Stellmotoren auch bei Netzausfall in der Lage sind, die Gondel immer so auszurichten, dass sie immer im Wind steht. Das bedeutet, der Wind weht immer von vorn auf die Anlage. Damit bilden die Flügel, die in Fahnenstellung stehen, den geringsten Windwiderstand und die Anlage ist auch bei starken Stürmen geschützt

Ein Windrad ist den Wetterelementen in besonderem Maß ausgesetzt. Egal ob der Standort zu Wasser oder an Land gewählt wird. Es herrschen Extrembedingungen bei Hitze, Feuchtigkeit und Kälte. Eine USV muss daher spezifisch auf den Einsatzbereich in einem Windrad zugeschnitten sein. Mit der Wisus-48 hat Wöhrle eine Notfallstromversorgung im Portfolio, die bereits erfolgreich in Windrädern genutzt wird.


  1. USV sorgt für zuverlässigen Betrieb
  2. Höhere Leistungen verlangen erweiterte Risikoabsicherung

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Wöhrle Stromversorgungssysteme GmbH