Wann wurden die ersten Windräder in Deutschland gebaut?

Die Erfindung des Segels

Zu den Zeiten, wo es noch kaum Wege und Straßen gab, wurde für den Transport von Lasten hauptsächlich das Wasser benutzt. Schon seit etwa 4000 Jahren nutzt man den Wind als Antriebsquelle, indem man Segel auf die Schiffe setzte.

Die Bedeutung des Windes als Energiequelle war früher weitaus größer als heute. Bis ins 19. Jahrhundert war die Schifffahrt fast ausschließlich eine Segelschifffahrt. Der antike Fernhandel im Mittelmeer oder entlang der afrikanischen Küste, aber auch die Entdeckung Amerikas wären ohne Windkraft nicht möglich gewesen. Große Seemächte wie z.B. England hätten sich ohne Segelschiffe erst gar nicht etablieren können.

Die Bockwindmühle

Im Mittelalter begann man dann, die ganze Mühle drehbar zu machen, indem man sie auf einen hölzernen Bock oder steinernen Sockel setzte. Der früheste Bericht über eine verstellbare Windmühle in Europa datiert auf dem Jahre 1105. Eine Bockwindmühle konnte nicht sehr groß und stabil gebaut werden, da die Verbindung zwischen Bock und Mühlenhaus bei größerer Windstärke technische Schwierigkeiten bot: Bock und Mühlenhaus konnten dann nur schwer gegeneinander bewegt werden. Der Müller einer Bockmühle, der für einen reibungslosen Betrieb verantwortlich war, musste zugleich ein geschickter Zimmermann sein, um sie stets in Betrieb halten zu können. Bei schwierigen Reparaturen konnte er den Mühlenarzt - diese Bezeichnung war damals allgemein üblich - rufen.

Die Holland-Mühle

Die ersten Ideen, feste Mühlenhäuser zu bauen und nur das Mühlendach mit den Windflügeln drehbar aufzusetzen, stammen schon aus der Zeit um 1500. In Leonardo da Vincis Skizzenbüchern finden sich hiervon angedeutete Vorschläge. Diese Konstruktion setzt sich jedoch erst seit dem 17. Jahrhundert als holländische Windmühle stärker durch. Typisch ist das meist achteckige feste Mühlenhaus und die aufgesetzte flache Haube, die gegenüber dem Haus drehbar war. In der Haube war das Windrad gelagert. Es genügte, den Rotor mittels des aus der Haube herausragenden Mühlenbalkens in die richtige Position zu bringen. Die Bedienung von Mühlenbalken und Flügeln erfolgte in der Regel von einer Galerie aus, die über das Sockelgeschoß der Mühle hinausragte.

Ein großer Fortschritt für den Mühlenbetrieb war die Erfindung des Seitenrades (kleiner Rotor der gegenüber dem großen Rotor um 180° versetzt ist). Wenn der große Rotor frontal vom Wind angeblasen wird, empfängt das Seitenrad kaum Wind, es dreht sich kaum. Kommt aber der Wind von der Seite, so dreht sich das Seitenrad und setzt eine Mechanik in Betrieb, die den großen Rotor so dreht, dass er wieder frontal vom Wind erfasst wird.

Die Windgeschwindigkeit ändert sich häufig, zu starke Winde könnten den Rotor zerstören. Durch Verkleinerung der Rotorflächen kann man dieser Gefahr vorbeugen. Anfang des 18. Jahrhunderts baute man daher Klappenflügel, deren Klappen durch Federdruck in den Wind gehalten wurden bis sie bei einem bestimmten Winddruck nachgaben und so automatisch die Leistungsaufnahme verminderten.

Noch Ende des 19. Jahrhunderts waren in Deutschland ca. 20000 Windmühlen in Betrieb. Sie stellten in geeigneten Gegenden die wichtigste Antriebsquelle dar. In Holland setzte man die Mühlen hauptsächlich zur Entwässerung ein. Die Spannweite der Flügel erreichte bis zu 30m, dabei wurden Leistungen bis zu 35 kW erreicht.

Das Westernrad

Fast ein Symbol des "Wilden Westens" war im 19. Jahrhundert ein Windrad, das vorwiegend zum Pumpen von Wasser auf den Farmen eingesetzt wurde. Es hat eine horizontale Achse und bis zu 30 einfachst gebogene Blechflügel. Der Rotor wird über eine Windfahne der sich ändernden Windrichtung nachgeführt. Die Drehbewegung wird in eine Auf- und Abbewegung einer Pumpkolbenstange umgewandelt. Auf diese Weise ist es möglich Wasser bis aus 35m Tiefe zur Oberfläche zu pumpen.

Die Leistungen der Räder betrug 0,5 - 1 kW. Durch die Vielzahl der Blätter liefen die Anlagen auch bei geringen Windstärken. Allerdings dreht sich der Rotor relativ langsam (Langsamläufer). Die Rotationsgeschwindigkeit der Blattspitzen entsprach ungefähr der Windgeschwindigkeit.

Moderne Schnellläufer

Die oft unberechenbare Windenergie wurde im ausgehenden 19. Jahrhundert durch die Energie von fossilen Trägern (Kohle und insbesondere Erdöl) ersetzt. Erst nach dem ersten Ölpreisschock 1973 setzten weltweit wieder verstärkte Bemühungen um die Förderung und Weiterentwicklung der Windenergie ein. Heute wird sie als eine Möglichkeit zur Reduzierung der Freisetzung des klimaschädlichen Kohlendioxids angesehen. Die modernen "Windkonverter" werden fast ausschließlich zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt. Es handelt sich um sogenannte Schnellläufer bei denen Rotationsgeschwindigkeit der Blattspitze etwa 6 bis 12 mal so groß ist wie die aktuelle Windgeschwindigkeit. Ein moderner Windkonverter hat nur wenige aerodynamisch ausgefeilte Rotorblätter.