Geschichte der Windenergienutzung Altertum • Gesetzbuches des Königs Hammurapi • erste Windmühlen um 1750 v. Chr. in Babylon • griechischer Erfinder Heron von Alexandria Herons windangetriebene Orgel • Windmühlen zum Getreidemahlen in Persien (heutiger Iran) im 9. Jahrhundert v. Chr. mit vertikaler Achse 12. Jahrhundert: Arabische Windmühlen kamen mit der Ausbreitung des Islams auf die Iberische Halbinsel (Spanien, Portugal, Gibraltar, Andorra) und mit Verbesserungen auch zum Dreschen, Wasserpumpen oder -schöpfen und zum Sägen sowie Hämmern oder Klopfen (Walken) eingesetzt • Mühlen standen unter Mühlenbann • Bevölkerung war gezwungen Bannmühle aufzusuchen zum Getreidemahlen • schlechtes Wegenetz: man blieb unter sich und entwickelte kleine Wirtschaftskreisläufe mit den Mühlen als Zentrum • Mit der Aufhebung des Banns war die Bevölkerung in der Lage, ihre bevorzugte Mühle selbst zu wählen und so die Konkurrenz und damit die technische Entwicklung zu beleben • 1895: 18.362 Windmühlen und 54.529 Wassermühlen in Betrieb • 97 % der Windmühlen sind Getreidemühlen • 60 % der Wassermühlen sind Getreidemühlen • Dampfmaschine auf dem Vormarsch 58.530 Betriebe mit Dampfmaschinen als Konkurrenz • Das „erste Mühlensterben“: Windmühlen sind im Gegensatz zu Dampfmaschinen vom Wetter abhängig und erreichten außerdem längst nicht deren Leistung. Auch wenn Dampfmaschinen oftmals teurer waren, waren sie dennoch für große Unternehmen praktischer. • Das „zweite Mühlensterben“: Eine kurze Blütezeit der noch bestehenden Windmühlen ging dem zweiten Mühlnesterben während und nach dem Zweiten Weltkrieg voraus, da es keine Alternativen gab die benötigten Maschinenleistungen (mangelnder Treibstoff) zu erbringen. Dieser Aufschwung ging jedoch in Westdeutschland in den 1950er Jahren vor allem durch das Mühlengesetz zu Ende. Mühlenbesitzer wurden mit Prämien abgefertigt, wenn sie eine Stilllegung ihrer Mühle auf 30 Jahre versprachen. • Nach diesen 30 Jahren, in den 1980er Jahren, entwickelte sich in Westdeutschland eine Restaurierungswelle aufgrund der Wiederentdeckung der alten Kulturtechnik. Viele Windmühlen wurden mit neuem Leben als technisches oder produzierendes Denkmal erweckt. Weitere Nutzungen als Museum, als Restaurant, als Vereinsmühle zur Dorfbilderhaltung oder zu Wohnzwecken wurden umgesetzt. Heute findet man etwa 1400 Wind- und Wassermühlen in Deutschland. Wassermühlen fanden vorrangig an den Wasserläufen im Mittelgebirge ihre Anwendung, während die Windmühlen in der Ebene an hinreichend windigen Plätzen standen. Funktion • Die Flügel sind schräg stehende Flächen, die kreisförmig um eine Achse angeordnet sind. Sie werden dem Winddruck so ausgesetzt, dass sie zur Seite hin ausweichen müssen und so den Winddruck in eine Kreisbewegung auf ihrer Drehachse umsetzen. Dies wird durch den Auftrieb am Flügel bei zunehmender Drehgeschwindigkeit noch verstärkt. • Rotationsenergie wird über eine Flügelwelle, hier bei der Holländermühle die Königswelle, in das Mühlengebäude geführt • Auf dieser vorne leicht angehobenen Welle sitzt ein großes Kamm- oder Zahnrad. Von diesem wird die Energie in einer ersten Übersetzung mit einer Arbeitswelle abgenommen und nach unten in das Gebäude geleitet. Mit dieser sich drehenden Welle befindet sich die Energie nun im Gebäude und kann jetzt für die mechanische Arbeit genutzt werden. • Kernstück jeder Getreidemühle ist der Steinmahlgang, das Zusammenspiel der Mühlsteine, die durch die Mahlbewegung das Korn zu Mehl verarbeiten. Dabei dreht sich nur der obere Mühlstein. Das Getreide wird durch einen Trichter in den Mahlgang geschüttet. Das Getreide fällt vom Trichter durch das Steinauge des Läufersteins zwischen die Mahlflächen und gelangt als Mehl, Grieß und Kleie wieder heraus. Kleie sind die Spelzen, die nicht verdaulichen Teile des Getreides. Grießkörner sind nur grob gemahlene Getreidekörner, die erneut in den Mahlgang gelangen. Das Mehl selbst wird durch den Mehlbeutel im Mehlkasten, einem feinmaschigen Sieb, von Grieß und Kleie getrennt aufgefangen. FLÜGELSPRACHE Trauerschere • Freudenschere Flügel mit Segeln bespannt: besonders festlicher Anlass (Bekanntgabe einer Hochzeit, Geburt oder anderer großer Feste) Flügel nicht mit Segeln bespannt: arbeitsfrei • Schere im Andreaskreuz (45°-Winkel) Flügel mit Segeln bespannt: Feuergefahr Flügel nicht mit Segeln bespannt: Mühle ist kurzfristig außer Betrieb war. (diese Flügelstellung hatte bei einem heraufziehenden Gewitter den praktischen Zweck die Gefahr von Blitzeinschlägen zu minimieren) • Feierabend Flügel mit Segeln bespannt: kurze Pause, z. B. wegen Reparaturen oder das Ende der Tagesarbeit Flügel nicht mit Segeln bespannt: kein Korn, wer jetzt kommt, wird sofort bedient • Trauerschere Flügel mit Segeln bespannt: Trauerfall Flügel nicht mit Segeln bespannt: jetzt darf kein Korn angeliefert werden, die Mühlsteine werden geschärft -älteste Windmühlenart der Erde -verbreitet im Mittelmeerraum (Griechenland, Spanien, Portugal, und Nordafrika) -Mühlenkörper hat die Form eines Zylinders, Dach läuft spitz zu -4 Rundhölzer ergeben acht Flügel ->mit typischen Dreieckssegeln aufgezogen -Mühle nicht drehbar Segelwindmühle Bockwindmühle -auch "Deutsche Windmühle" oder "Kastenmühle" -älteste europäische Windmühlenart -steht auf einem Bock und kann mit Ruderbalken (Sterz) gedreht werden -lässt sich drehen aufgrund häufig wechselnder mitteleuropäischer Winde -von Klosterwerkstätten entwickelt Kokerwindmühle -(Koker = Köcher) -Weiterentwicklung der Bockwindmühle -selten in den Niederlanden anzutreffen -mit Sterz drehbar, aber der Bock ist massiv, ausgebaut und sehr viel größer und höher Holländerwindmühle (der Achtkanter) -im 16. Jahrhundert in den Niederlanden aus der Kokerwindmühle weiterentwickelt -Mühlenturm hat bis zu fünf Etagen -Mühlenkörper steht auf achtkantigem, gemauertem Fundament (drehbare Kappe) -> Name Achtkanter Turmwindmühle • auf Burgmauern, Festungsbauten und Stadtbefestigungen errichtet • nicht drehbar • 14. Jahrhundert • hauptsächlich in der Region um das Mittelmeer Turmholländerwindmühle • 15. Jahrhundert • drehbare Kappe • verbreitet in Westeuropa (Westdeutschland, Frankreich, Niederlande, England) Paltrockmühle -aus der Bockwindmühle entwickelt -geräumige Mühlenkörper wurde bis zum Boden hin verlängert und erinnert an den "Paltrock", den langen Mantel der Büßer und Mönche -nicht länger auf einen Bock aufgesetzt sondern drehbar auf gemauertes Fundament Fluttermühle • abgeleitet von fries. fletta = bewegen • einfachste und kleinste Bauart einer Windmühle • dient dem vertikalen Wassertransport und der Entwässerung (mithilfe der archimedischen Schraube) Segelgatterflügel • besteht aus einem Gitterkreuz aus Latten, mit einem Segeltuch bespannt • müssen zu Beginn der Arbeit einzeln von Hand vom Windmüller besegelt werden • abhängig von der Windstärke müssen Segelflächen während der Arbeitszeit verkleinert (gerefft) oder vergrößert (ausgelassen) werden Türenflügel • Flügelfläche=große Holzbretter (auch Türen genannt) werden in die Gitter der Flügel eingehängt • Besonderheit: Mühle muss angehalten werden um die Flügelfläche zu verkleinern, wenn der Wind zunimmt Jalousieklappenflügel • senkrecht zum Wind gestellt bilden Jalousien eine Flügelfläche • waagerecht zum Wind gestellt kann der Wind ungebremst hindurchwehen • Spinnenkopf=Verstellmechanismus der Jalousien (ragt aus dem Flügelwellenkopf heraus) Bilausche Ventikanten • Kurt Bilau (Visionär: Windmühlen von übermorgen nur noch drei aerodynamisch konstruierte Leichtmetallflügel) • lateinisch venti = des Windes, die Winde – zu deutsch = „Windkanten“ • wirtschaftliche Nutzung höher Segelstangenflügel • bei Segelwindmühlen im Mittelmeerraum • vier, fünf, oder sechs Stangen werden hintereinander durch das herausragende Ende der hölzernen Flügelachse gesteckt ->Flügelrad aus acht, zehn oder zwölf Flügeln, mit Dreieckssegeln bespannt Vortriebsläufer Auftriebsläufer Erste Windkraftanlage • Amerika, 1854: Daniel Halladay entwickelt das Western Windrad, einen Rotor mit meist um die 30 Rotorblättern • Leistung: bis zu 1 kWh • 1887/88: Charles Francis Brush baut eine Windkraftanlage auf der Basis der Westernmills, die er zur Versorgung seines Hauses mit elektrischer Energie aus einem Batteriespeicher benutzte • Dänemark, 1905: Poul La Cour • Prinzip: weniger Rotorblätter sind mehr • Berlin, 1932, Firma Ventimotor GmbH propagierte unter dem Motto „Windkraft für Wehrbauern“ • Deutschland, 1951, 11m Rotordurchmesser • USA, 1941, SmithPutnam-Anlage Urmodell • 1957, Schwäbische Alb • 100 kW-Anlage StGW-34 mit 34 m Rotordurchmesser • März 1987, Dänemark • 3 Rotorblätter • 2 MW Leistung • 1990, Sachsen-Anhalt Windkraftanlagen - Arten Funktion von Windkraftanlagen • Hauptbestandteile: Turm oder Mast, Gondel, Rotorblätter, Getriebe, Generator, Messinstrumente und Windrichtungsnachführung • Drehbewegung der Rotorblätter wandelt der Generator in Strom um (bildlich: Fahrraddynamo) • Rotorblätter sind ähnlich gebaut wie Flugzeugflügel • Messeinrichtung: besteht aus kleinen Schalen, welche sich bei hohen Windgeschwindigkeiten immer schneller drehen -> ab 90 km/h: Windräder werden abgestellt (Beschädigungsgefahr) OffshoreWindpark OnshoreWindpark Wie viele Haushalte kann eine Windkraftanlage versorgen? • Idealmodell: Durchschnittshaushalt verbraucht jährlich 3.500 kWh Eine Windkraftanlage erzeugt jährlich 2.000.000 kWh Erzeugung entspricht rechnerisch (2.000.000 : 3.500) dem Verbrauch von 571 Haushalten DOCH: selbes Spiel wie beim ersten Mühlensterben: • Windkraft ist und bleibt von der Natur abhängig und damit unstetig. Die Windkraftanlage produziert nicht immer dann, wenn die Bürger Strom benötigen und entsprechend aus dem Versorgungsnetz ziehen. • Wenn der Wind nicht bläst – beispielsweise an einem eiskalten, klaren Wintertag -, kann die Windkraftanlage keinen einzigen Haushalt mit Strom versorgen. • Dann müssen andere Kraftwerke einspringen, Kraftwerke, die planbar eingesetzt werden können, wie Kern-, Kohle- und Gaskraftwerke. Trotzdem bleibt die Windkraftanlage als Stromversorger bestehen, da man versucht so viel Strom wie möglich „grün“ zu erzeugen und von fossilen Energiequellen wegzukommen. In Zukunft werden Windkraftanlagen weiter verbessert werden und vielleicht bald schon den Großteil der Bevölkerung versorgen. Paltrockmühle in Asel Bockwindmühle in Machtsum
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