Windenergie - Deutschland
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Windenergie - Deutschland
Windenergie ist ein wichtiger Teil der Energiewende in Deutschland. In diesem aiMOOC lernst Du, wie eine moderne Windenergieanlage funktioniert, warum die Windgeschwindigkeit für die Leistung so entscheidend ist, worin sich Onshore und Offshore unterscheiden und warum die Wahl eines Standortes nicht nur eine technische, sondern auch eine ökologische, räumliche und gesellschaftliche Aufgabe ist. Der Text beginnt bewusst anschaulich und enthält anschließend Vertiefungen für die Klassen 10 bis 13.
Einleitung
Wind ist bewegte Luft. Seine kinetische Energie kann Rotorblätter antreiben. Eine Windenergieanlage wandelt diese Bewegungsenergie zuerst in eine Drehbewegung und danach mithilfe eines Generators in elektrische Energie um. Weil Wind immer wieder neu durch Sonneneinstrahlung und Temperaturunterschiede in der Atmosphäre entsteht, zählt Windenergie zu den erneuerbaren Energien.
Deutschland nutzt Windenergie sowohl an Land als auch auf See. Für das vollständige Jahr 2025 meldete die Bundesnetzagentur Ende 2025 rund 68,1 GW installierte Windleistung an Land und rund 9,5 GW auf See. Im selben Jahr speisten Onshore-Anlagen 106,5 TWh und Offshore-Anlagen 26,1 TWh in das Netz der allgemeinen Versorgung ein. Diese Zahlen zeigen: Windenergie ist nicht nur eine Zukunftstechnologie, sondern schon heute ein zentraler Bestandteil der deutschen Stromversorgung.
Das Video der Sendung mit der Maus zeigt anschaulich, wie eine Windenergieanlage von innen aussieht und wie viel elektrische Energie eine Rotorumdrehung liefern kann. Für jüngere Lernende eignet es sich als Einstieg; ältere Lernende können dabei auf Begriffe wie Leistung, Energie und Wirkungsgrad achten.
Vom Wind zum Strom
Wie entsteht Wind?
Die Sonne erwärmt die Erdoberfläche nicht überall gleich stark. Dadurch entstehen Temperatur- und Druckunterschiede in der Atmosphäre. Luft bewegt sich von Bereichen höheren zu Bereichen niedrigeren Luftdrucks. Diese Luftbewegung nennen wir Wind. Zusätzlich beeinflussen Erdrotation, Gelände, Bewuchs, Gebäude und die Höhe über dem Boden die Windströmung.
Für Windenergieanlagen ist deshalb nicht nur wichtig, ob es an einem Ort windig ist, sondern auch wie häufig, wie gleichmäßig und in welcher Höhe der Wind weht. Ein Standort mit häufigen, gleichmäßigen Winden ist meist besser geeignet als ein Ort mit seltenen starken Böen.
Aufbau einer Windenergieanlage
Eine moderne Anlage besteht aus mehreren aufeinander abgestimmten Teilen. Die Rotorblätter sind aerodynamisch geformt. Der Rotor sitzt an der Nabe. In der Gondel befinden sich unter anderem Generator, Steuerung und je nach Bauart ein Getriebe. Der Turm bringt den Rotor in größere Höhen, in denen der Wind meist stärker und weniger durch Hindernisse gebremst ist. Ein Transformator passt die Spannung für die Einspeisung in das Stromnetz an.
Die Energieumwandlung lässt sich so zusammenfassen: Bewegungsenergie des Windes → Rotationsenergie des Rotors → elektrische Energie des Generators → Einspeisung in das Stromnetz. Bei jeder Stufe treten Verluste auf, zum Beispiel durch Reibung, elektrische Widerstände und aerodynamische Effekte.
Datei:Wie funktioniert ein Windrad?.webm
Physik der Windleistung
Für die im Wind enthaltene Leistung gilt näherungsweise:
Dabei ist die Luftdichte, die vom Rotor überstrichene Fläche und die Windgeschwindigkeit. Für einen Rotor mit Radius gilt .
Die Formel erklärt drei wichtige Zusammenhänge. Erstens steigt die verfügbare Leistung mit der Rotorfläche. Verdoppelt sich der Rotorradius, wird die überstrichene Fläche viermal so groß. Zweitens ist die Luftdichte wichtig. Drittens wirkt die Windgeschwindigkeit besonders stark, weil sie in der dritten Potenz vorkommt. Steigt die Windgeschwindigkeit beispielsweise von 6 m/s auf 7 m/s, steigt die theoretische Leistungsdichte um den Faktor , also um ungefähr 59 Prozent.
Eine reale Windenergieanlage kann aber nicht die gesamte Windleistung entnehmen. Hinter dem Rotor muss die Luft weiterströmen. Der theoretische Betz-Grenzwert für den Leistungsbeiwert liegt bei , also etwa 59,3 Prozent. Reale Anlagen liegen darunter und besitzen außerdem mechanische und elektrische Verluste.
Vertiefung Klasse 10–13: Bei einer Luftdichte von etwa 1,225 kg/m³, einem Rotordurchmesser von 160 m und einer Windgeschwindigkeit von 8 m/s strömen theoretisch rund 6,3 MW Windleistung durch die Rotorfläche. Selbst ein idealer Rotor könnte davon nach Betz höchstens ungefähr 3,7 MW entnehmen. In der Realität hängt die tatsächlich abgegebene Leistung zusätzlich von Anlagenkennlinie, Regelung und Verlusten ab.
Die typische Leistungskurve zeigt, dass eine Anlage bei sehr schwachem Wind noch keinen Strom erzeugt, danach ihre Leistung stark steigert, ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit die Nennleistung erreicht und bei sehr starkem Wind aus Sicherheitsgründen abgeschaltet werden kann. Deshalb darf die Formel mit nicht einfach für jede Windgeschwindigkeit bis ins Unendliche weitergerechnet werden.
Leistung und Energie unterscheiden
Leistung gibt an, wie schnell Energie umgesetzt wird. Sie wird zum Beispiel in Watt, Kilowatt oder Megawatt angegeben. Energie ist die über eine Zeitspanne erzeugte oder verbrauchte Menge und wird zum Beispiel in Kilowattstunden oder Terawattstunden angegeben. Bei konstanter Leistung gilt .
Da der Wind schwankt, läuft eine Windenergieanlage nicht das ganze Jahr mit Nennleistung. Für Jahresvergleiche wird deshalb unter anderem mit dem Begriff Volllaststunden gearbeitet. Er beschreibt, wie viele Stunden eine Anlage mit Nennleistung laufen müsste, um dieselbe Jahresenergie zu erzeugen. Offshore-Standorte erreichen wegen der häufig stärkeren und gleichmäßigeren Winde oft höhere Erträge pro installiertem Megawatt als viele Standorte an Land.
Onshore-Windenergie in Deutschland
Onshore bedeutet: Die Windenergieanlagen stehen an Land. In Deutschland finden sich besonders viele Anlagen in windreichen Regionen im Norden und Osten, aber auch in Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz, Hessen, Süddeutschland und anderen Regionen. Moderne hohe Anlagen können auch Binnenlandstandorte erschließen, weil in größerer Höhe meist stärkere Winde verfügbar sind.
Ende 2025 waren nach Angaben der Bundesnetzagentur rund 68,1 GW Windleistung an Land installiert. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz nennt für 2030 ein Ausbauziel von 115 GW. Das bedeutet: Neben dem Bau neuer Anlagen spielt auch die schnellere Planung und Genehmigung eine wichtige Rolle.
Standortfaktoren an Land
Ein guter Windstandort ist immer ein Kompromiss zwischen mehreren Anforderungen. Die Windgeschwindigkeit ist wichtig, reicht aber allein nicht aus.
| Kriterium | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Windangebot | Häufigkeit, Stärke und Richtung des Windes bestimmen den möglichen Ertrag. |
| Gelände und Rauigkeit | Wälder, Gebäude, Hügel und andere Hindernisse können den Wind abbremsen oder turbulenter machen. |
| Abstand zwischen Anlagen | Hinter einer Anlage entsteht ein Nachlauf mit geringerem Wind und mehr Turbulenz. Zu enge Abstände können den Ertrag senken. |
| Netzanschluss | Der erzeugte Strom muss über Leitungen und Umspannwerke aufgenommen und weitertransportiert werden können. |
| Schall und Schatten | Genehmigungen müssen den Schutz von Anwohnerinnen und Anwohnern berücksichtigen. Für Geräusche gelten unter anderem die Anforderungen der TA Lärm. |
| Natur- und Artenschutz | Brutplätze, Zugrouten und Lebensräume empfindlicher Vogel- und Fledermausarten müssen berücksichtigt werden. |
| Raumplanung | Windenergieflächen werden in Planungsverfahren ausgewiesen. Andere Nutzungen wie Siedlung, Verkehr, Denkmalschutz oder Luftfahrt können ebenfalls eine Rolle spielen. |
| Akzeptanz und Beteiligung | Information, Mitsprache und regionale Wertschöpfung können die Wahrnehmung eines Projekts beeinflussen. |
Gibt es einen festen Mindestabstand?
Für ganz Deutschland gibt es nicht einfach eine einzige Abstands-Zahl, die jeden Standortfall entscheidet. Maßgeblich sind unter anderem Immissionsschutz, Landesrecht, Bau- und Raumplanung sowie konkrete örtliche Bedingungen. Deshalb muss jede Planung fachlich geprüft werden. Windenergieanlagen über 50 m Gesamthöhe benötigen in Deutschland grundsätzlich eine immissionsschutzrechtliche Genehmigung.
Das Windenergieflächenbedarfsgesetz verpflichtet die Bundesländer, bestimmte Flächenanteile für Windenergie an Land auszuweisen. Die Werte unterscheiden sich je nach Bundesland. Für 2032 liegen die Flächenbeitragswerte in den Flächenländern je nach Land beispielsweise zwischen 1,8 und 2,2 Prozent der Landesfläche; für die Stadtstaaten sind 0,5 Prozent vorgesehen.
Repowering
Repowering bedeutet, ältere Windenergieanlagen durch modernere und meist leistungsstärkere Anlagen zu ersetzen. Dadurch kann an bereits genutzten Standorten mehr Strom erzeugt werden. Gleichzeitig müssen auch bei Repowering Projekten Genehmigung, Natur- und Immissionsschutz sowie die Netzanbindung geprüft werden.
Offshore-Windenergie in Deutschland
Offshore bedeutet: Windenergieanlagen stehen auf See. Deutschland baut Offshore-Windparks vor allem in der Nordsee und in der Ostsee. Auf dem Meer sind die Winde häufig stärker und gleichmäßiger als an Land. Dafür sind Bau, Wartung, Fundamente, Seekabel und Netzanschluss technisch aufwendiger.
Alpha ventus war der erste deutsche Offshore-Windpark. Er wurde zu einem wichtigen Testfeld für Technik und Betrieb unter den besonderen Bedingungen der Nordsee.
Wo liegen Offshore-Windparks?
Die Standortplanung auf See berücksichtigt unter anderem Wassertiefe, Windangebot, Meeresboden, Schifffahrtsrouten, Naturschutz, militärische Belange, Fischerei, bestehende Leitungen und die Entfernung zum Netzanschlusspunkt an Land. Für die deutsche ausschließliche Wirtschaftszone ist der Flächenentwicklungsplan des Bundesamts für Seeschifffahrt und Hydrographie besonders wichtig.
Die Karte zeigt, dass Offshore-Windparks nicht zufällig verteilt werden. Flächen, Kabeltrassen und Umspann- beziehungsweise Konverterplattformen müssen zusammen geplant werden.
Bau und Netzanbindung auf See
Viele deutsche Offshore-Anlagen stehen auf festen Fundamenten im Meeresboden. Je nach Standort kommen unterschiedliche Fundamenttypen infrage. Die großen Bauteile werden häufig in Häfen vorbereitet und mit Spezialschiffen zur Baustelle transportiert.
Der Strom eines Offshore-Windparks wird zunächst innerhalb des Parks gesammelt. Über Offshore-Umspannwerke und Seekabel gelangt er Richtung Küste. Bei langen Entfernungen ist die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung besonders wichtig, weil sie elektrische Energie über große Strecken mit vergleichsweise geringen Übertragungsverlusten transportieren kann.
Das Video über den Offshore-Windpark RIFFGAT gibt Einblicke in die Bauphase und macht deutlich, wie viel Logistik hinter einem Windpark auf See steckt.
Wartung unter schwierigen Bedingungen
Windenergieanlagen auf See müssen Salzwasser, Wellen, Wind und wechselndem Wetter standhalten. Wartung und Reparatur sind deshalb aufwendiger als an Land. Je nach Wetter können Schiffe oder Hubschrauber nötig sein.
Standortfragen: Technik, Umwelt und Gesellschaft
Die Standortwahl ist eine typische Mehrkriterienentscheidung. Ein technisch sehr windreicher Standort kann ungeeignet sein, wenn er beispielsweise einen empfindlichen Lebensraum stark beeinträchtigen würde oder keine ausreichende Netzanbindung möglich ist. Umgekehrt kann ein etwas weniger windreicher Standort sinnvoll sein, wenn Planung, Netzanschluss und Umweltverträglichkeit besonders günstig sind.
Wind, Gelände und Nachlauf
Windmessungen, Wettermodelle und langfristige Winddaten helfen dabei, den erwarteten Ertrag abzuschätzen. An Land verändern Wälder, Bebauung und Gelände die Luftströmung. In Windparks beeinflussen sich Anlagen außerdem gegenseitig. Hinter einem Rotor ist der Wind langsamer und turbulenter. Dieser Bereich heißt Nachlauf oder Wake. Die Anordnung der Anlagen muss deshalb so geplant werden, dass hohe Erträge und geringe zusätzliche Belastungen zusammenpassen.
Menschen: Geräusch, Schatten und Landschaft
Rotorblätter verursachen aerodynamische Geräusche; außerdem können mechanische Geräusche entstehen. Windenergieanlagen und Windparks müssen die einschlägigen Immissionsrichtwerte einhalten. Bewegter Schatten kann bei bestimmten Sonnenständen Gebäude treffen. Moderne Anlagen können bei Überschreitung zulässiger Zeiten automatisch abgeschaltet werden. Auch die Wirkung auf das Landschaftsbild wird in Planungs- und Genehmigungsverfahren diskutiert.
Eine sachliche Standortdebatte sollte daher nicht nur fragen: „Bin ich für oder gegen Windräder?“, sondern konkreter: Welche Anlage? Welcher Standort? Welche Schutzmaßnahmen? Welche Alternativen? Welche Folgen für Stromnetz, Klima, Natur und Menschen?
Tiere und Lebensräume
Windenergieanlagen können Tiere beeinflussen. An Land geht es besonders um bestimmte Vogel- und Fledermausarten sowie um Veränderungen von Lebensräumen. Mögliche Maßnahmen sind eine sorgfältige Standortwahl, Abstände zu sensiblen Bereichen, zeitweise Abschaltungen in bestimmten Situationen und fachliches Monitoring. Auf See müssen zusätzlich Meeresvögel, Meeressäuger, Fische und der Meeresboden berücksichtigt werden. Beim Rammen von Fundamenten kann zum Beispiel Unterwasserschall entstehen, der durch technische Maßnahmen vermindert werden kann.
Das Quarks-Video eignet sich besonders für eine Quellenkritik: Welche Risiken werden genannt? Welche Daten werden herangezogen? Welche Lösungen werden vorgeschlagen? Prüfe, ob einzelne Aussagen allgemeingültig sind oder nur für bestimmte Arten und Standorte gelten.
Onshore und Offshore im Vergleich
| Merkmal | Onshore | Offshore |
|---|---|---|
| Standort | An Land | Auf Nord- oder Ostsee |
| Wind | Je nach Region stark unterschiedlich | Häufig stärker und gleichmäßiger |
| Bau | Vergleichsweise einfacher erreichbar | Spezialschiffe, Hafenlogistik und Meeresfundamente nötig |
| Wartung | Meist über Straßen zugänglich | Wetterabhängig, oft mit Schiff oder Hubschrauber |
| Netzanschluss | Über lokales und regionales Stromnetz | Über Seekabel und Offshore-Netzanbindung |
| Umweltfragen | Vögel, Fledermäuse, Lebensräume, Geräusch, Schatten, Landschaft | Meeresvögel, Meeressäuger, Meeresboden, Unterwasserschall, Schifffahrt |
| Ertrag pro MW | Stark standortabhängig | Wegen stetigerer Winde häufig höher |
| Planung | Länder, Regionen und Genehmigungsbehörden | Bundesfachplanung auf See mit Flächenentwicklungsplan und Genehmigungsverfahren |
Windenergie im Stromsystem
Windenergie ist wetterabhängig. Deshalb schwankt ihre Einspeisung. Das Stromsystem muss Erzeugung und Verbrauch trotzdem in jedem Moment ausgleichen. Dazu tragen Netzausbau, flexible Kraftwerke und Verbraucher, Stromhandel, Speicher und ein Mix verschiedener erneuerbarer Energien bei.
Besonders wichtig ist in Deutschland der Transport von Strom aus windreichen Regionen im Norden in große Verbrauchszentren. Wenn Leitungen vorübergehend nicht genügend Strom aufnehmen können, sind Netzbetreiber gezwungen, Erzeugung und Lasten gezielt anzupassen. Dieser Eingriff heißt Redispatch. Langfristig sollen stärkere Netze, flexible Nachfrage und Speicher die Integration großer Mengen Wind- und Solarstrom erleichtern.
Vertiefung Klasse 11–13: Für die Bewertung eines Energiesystems reicht die installierte Leistung allein nicht aus. Du musst auch Erzeugungsprofile, Netze, Nachfrage, Speicherverluste, Kosten, Flächenbedarf und Versorgungssicherheit betrachten. Windenergie ist deshalb ein gutes Beispiel dafür, wie Physik, Technik, Geographie, Ökologie, Wirtschaft und Politik zusammenwirken.
Deutschland: Datenstand und Ausbauziele
Die folgenden Werte trennen beobachteten Bestand und gesetzliche Ziele. So vermeidest Du den häufigen Fehler, Zielwerte mit bereits installierter Leistung zu verwechseln.
| Bereich | Stand Ende 2025 | Gesetzliches Ziel |
|---|---|---|
| Wind an Land | rund 68,1 GW installierte Leistung | 115 GW bis 2030 nach EEG; danach 157 GW bis 2035 und 160 GW bis 2040 |
| Wind auf See | rund 9,5 GW installierte Leistung | mindestens 30 GW bis 2030, mindestens 40 GW bis 2035 und mindestens 70 GW bis 2045 nach WindSeeG |
| Stromerzeugung 2025 | 106,5 TWh Onshore und 26,1 TWh Offshore in das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeist | Ausbau soll zur klimafreundlichen Stromversorgung und zum Erreichen der erneuerbaren Ausbauziele beitragen |
Die Zahlen stammen für 2025 aus Veröffentlichungen der Bundesnetzagentur. Weil sich Anlagenbestand, Genehmigungen und Planung laufend verändern, solltest Du bei Projekten immer den Datenstand nennen.
Quellen und weiterführende Informationen
- Bundesnetzagentur: Ausbau Erneuerbarer Energien 2025 – installierte Leistung und Zubau.
- Bundesnetzagentur: Strommarktdaten 2025 – Stromerzeugung nach Energieträgern.
- EEG 2023, § 4 – Ausbaupfad für Windenergie an Land.
- Windenergie-auf-See-Gesetz, § 1 – Ausbauziele für Offshore-Windenergie.
- Windenergieflächenbedarfsgesetz, Anlage – Flächenbeitragswerte der Bundesländer.
- Umweltbundesamt: Windenergie an Land – Umwelt-, Schall- und Standortfragen.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was bedeutet Onshore-Windenergie? (Windenergie an Land) (!Windenergie nur in Städten) (!Windenergie auf dem offenen Meer) (!Windenergie aus Wasserkraft)
Wie hängt die theoretische Windleistung von der Windgeschwindigkeit ab? (Sie wächst mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit) (!Sie wächst nur linear mit der Windgeschwindigkeit) (!Sie ist unabhängig von der Windgeschwindigkeit) (!Sie nimmt bei höherer Windgeschwindigkeit immer ab)
Welche Größe bestimmt zusammen mit der Luftdichte und Windgeschwindigkeit die im Wind verfügbare Leistung? (Die Rotorfläche) (!Die Farbe des Turms) (!Die Anzahl der Wartungsfahrzeuge) (!Die Entfernung zur nächsten Schule)
Welche Aufgabe hat der Generator in einer Windenergieanlage? (Er wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um) (!Er erzeugt den Wind vor den Rotorblättern) (!Er misst ausschließlich den Schattenwurf) (!Er ersetzt das Fundament)
Warum können Offshore-Windparks pro installiertem Megawatt oft hohe Erträge erreichen? (Weil der Wind auf See häufig stärker und gleichmäßiger ist) (!Weil auf See keine elektrischen Verluste auftreten) (!Weil Offshore-Anlagen keinen Generator benötigen) (!Weil Meerwasser direkt in Strom umgewandelt wird)
Wie hoch war die installierte Windleistung an Land in Deutschland Ende 2025 ungefähr? (68,1 Gigawatt) (!9,5 Gigawatt) (!15 Gigawatt) (!215 Gigawatt)
Wie hoch war die installierte Offshore-Windleistung in Deutschland Ende 2025 ungefähr? (9,5 Gigawatt) (!68,1 Gigawatt) (!115 Gigawatt) (!160 Gigawatt)
Welches Ausbauziel nennt das EEG für Windenergie an Land im Jahr 2030? (115 Gigawatt) (!30 Gigawatt) (!40 Gigawatt) (!9,5 Gigawatt)
Was gehört zu einer verantwortlichen Standortprüfung für Windenergie? (Windangebot, Netzanschluss und Umweltwirkungen gemeinsam prüfen) (!Nur die Farbe der Rotorblätter betrachten) (!Nur die Entfernung zur Küste messen) (!Jeden windreichen Ort automatisch bebauen)
Was bedeutet Repowering? (Ältere Anlagen durch modernere leistungsstärkere Anlagen ersetzen) (!Windparks vollständig vom Stromnetz trennen) (!Rotorblätter bei Wind stillstehen lassen) (!Offshore-Anlagen an Land transportieren)
Memory
| Onshore | an Land |
| Offshore | auf See |
| Rotorfläche | vom Rotor überstrichene Fläche |
| Generator | wandelt mechanische in elektrische Energie |
| Repowering | Ersatz älterer durch modernere Anlagen |
| Windhöffigkeit | langfristiges Windangebot eines Standortes |
| Nachlauf | windärmere turbulente Zone hinter einer Anlage |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Funktion |
|---|---|
| Rotorblatt | nimmt Energie aus der Luftströmung auf |
| Nabe | verbindet die Rotorblätter mit dem Antriebsstrang |
| Generator | erzeugt elektrische Energie aus der Drehbewegung |
| Umrichter | passt elektrische Größen an die Netzeinspeisung an |
| Transformator | verändert die Spannung für den Stromtransport |
...
Kreuzworträtsel
| Rotor | Welcher drehende Teil trägt die Rotorblätter und nimmt Windenergie auf? |
| Gondel | Wie heißt das Gehäuse oben auf dem Turm, in dem wichtige Technik sitzt? |
| Generator | Welches Bauteil wandelt Drehbewegung in elektrische Energie um? |
| Windhöffigkeit | Wie heißt das langfristige Windangebot eines Standortes? |
| Offshore | Welcher Begriff bezeichnet Windenergie auf See? |
| Repowering | Wie heißt der Ersatz älterer Windenergieanlagen durch modernere Anlagen? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Windbeobachtung: Beobachte an drei Tagen Windrichtung und Windstärke an einem sicheren Ort und notiere, welche Hinweise Du ohne Messgerät nutzen kannst.
- Energieumwandlung: Zeichne eine eigene Kette vom Wind bis zur Steckdose und beschrifte mindestens vier Energie- oder Technikschritte.
- Bildanalyse Windpark: Wähle eines der Medien im aiMOOC und beschreibe fünf sichtbare Hinweise, die etwas über Standort, Technik oder Größenverhältnisse verraten.
- Onshore und Offshore: Erstelle ein übersichtliches Vergleichsposter mit je drei Chancen und drei Herausforderungen von Windenergie an Land und auf See.
Standard
- Windrad-Modell: Baue ein kleines ungefährliches Papier- oder Kartonmodell und untersuche, wie Blattzahl oder Blattwinkel die Drehung im Luftstrom eines Ventilators beeinflussen.
- Standortvergleich: Erfinde zwei mögliche Onshore-Standorte und bewerte sie anhand von Wind, Netzanschluss, Naturschutz, Abstand zur Bebauung und Zugänglichkeit.
- Interview Energiewende: Befrage eine Person aus Deiner Umgebung zu Windenergie und trenne in Deiner Auswertung persönliche Meinung, beobachtbare Fakten und überprüfbare Behauptungen.
- Mediencheck Windenergie: Vergleiche das Quarks-Video mit einer zweiten seriösen Quelle und prüfe, welche Aussagen zu Vögeln, Fledermäusen oder Schutzmaßnahmen übereinstimmen.
Schwer
- Windleistung berechnen: Berechne mit der Proportionalität zu v hoch 3, wie sich die theoretische Windleistung verändert, wenn die Windgeschwindigkeit von 6 m/s auf 8 m/s steigt, und erkläre die Bedeutung für Standortentscheidungen.
- Bürgerforum Windpark: Simuliere in einer Gruppe eine Anhörung mit Rollen aus Gemeinde, Projektplanung, Naturschutz, Stromnetz, Anwohnerschaft und Landwirtschaft und entwickelt am Ende begründete Bedingungen für oder gegen einen Standort.
- Offshore-Netzanbindung: Entwirf ein Schema eines Offshore-Windparks vom Rotor bis zum Stromnetz an Land und markiere Stellen, an denen technische Verluste, Kosten oder Ausfallrisiken entstehen können.
- Ausbaupfad Deutschland: Nutze die im aiMOOC genannten Werte von Ende 2025 und die Ziele für 2030, berechne die noch fehlende Leistung für Onshore und Offshore und diskutiere, warum reine Gigawatt-Zahlen noch keine vollständige Aussage über die zukünftige Stromerzeugung erlauben.
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Lernkontrolle
- Standortentscheidung: Zwei Standorte haben unterschiedlich starke Winde. Standort A ist windreicher, liegt aber näher an einem sensiblen Vogelgebiet und weiter vom Stromnetz entfernt. Standort B hat etwas weniger Wind, dafür eine gute Netzanbindung und geringere Naturschutzkonflikte. Entwickle eine begründete Entscheidung und nenne Daten, die Du zusätzlich bräuchtest.
- Kubischer Zusammenhang: Vergleiche die theoretische Windleistung bei 6 m/s und 8 m/s für dieselbe Rotorfläche. Erkläre anschließend, warum die tatsächliche elektrische Leistung einer realen Anlage nicht bei jeder Windgeschwindigkeit exakt diesem Verhältnis folgen muss.
- Netzengpass: Ein windreicher Tag führt im Norden Deutschlands zu sehr hoher Einspeisung, während eine wichtige Stromleitung ausgelastet ist. Erkläre mindestens drei technische oder systemische Möglichkeiten, mit dieser Situation umzugehen.
- Artenschutz und Betrieb: Entwickle eine Betriebsregel für einen Windpark, wenn während bestimmter Nächte ein starker Fledermauszug erwartet wird. Begründe, welche Messdaten und Zielkonflikte Du berücksichtigen würdest.
- Onshore-Offshore-Strategie: Eine Region möchte möglichst viel Windstrom erzeugen, hat aber begrenzte Flächen an Land und hohe Kosten für Offshore-Netzanbindungen. Entwickle eine Kombination beider Technologien und begründe sie mit mindestens vier Kriterien.
- Aussagen prüfen: Beurteile die Aussage „Doppelt so viele Windräder liefern immer genau doppelt so viel Strom“. Beziehe Windangebot, Anlagengröße, Nachlaufeffekte, Abschaltungen und Netzanbindung in Deine Antwort ein.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du nicht nur einzelne Zahlen auswendig kennst, sondern Zusammenhänge erklären und auf neue Situationen übertragen kannst.
- Energieumwandlung: Du kannst den Weg von der Bewegungsenergie des Windes bis zur elektrischen Energie erklären.
- Windleistung: Du kannst den Einfluss von Windgeschwindigkeit und Rotorfläche mit den physikalischen Beziehungen begründen.
- Anlagentechnik: Du kannst zentrale Bauteile einer Windenergieanlage benennen und ihre Funktionen erklären.
- Onshore und Offshore: Du kannst technische, ökologische und logistische Unterschiede vergleichen.
- Standortbewertung: Du kannst einen Standort anhand mehrerer Kriterien beurteilen und Zielkonflikte nachvollziehbar abwägen.
- Stromsystem: Du kannst erklären, warum Netze, Flexibilität und Speicher für eine wetterabhängige Stromerzeugung wichtig sind.
- Datenkompetenz: Du kannst zwischen aktuellem Anlagenbestand, Stromerzeugung und zukünftigen Ausbauzielen unterscheiden und jeweils den Datenstand nennen.
OERs zum Thema
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