Die Geschichte der Windkraft erzählt uns die Möglichkeiten
der Menschheit eine Naturkraft für den Menschen nutzbar zu machen.
Zugrunde für diese Fertigkeit lagen die technische (Maschinen-) Baukunst
der Generationen und die natürlichen Gegebenheiten: Auf der afghanischen
Hochebene war mehr Wind vorhanden als im europäischen Binnenland.
Bei der Betrachtung muß man immer im Hinterkopf behalten, daß
die Windkraft den Menschen über die Jahrtausende neben
der Wasserkraft allein zu Verfügung stand. Es gab keine Motoren, es
gab keine Elektrizität, nur diese Naturkräfte. Mit der
Windkraft mußten alle kraftnutzenden Tätigkeiten ausgeführt
werden. Dies führte zu einer ausgeweiteten Anwendungspalette, so zählt
man bei den historischen Windmühlen bis zu 200 verschieden Anwendungsgebiete,
von der klassischen Kornmühle über alle Arten von Sägemühlen
bis hin zu Lohmühlen
Technisch unterscheidet man Vertikalachser von Horizontalachser, immer
bezogen auf die Drehachse der Windflügel. Prof. Gasch führt in
seinem Buch als erste Nutzung im Jahre 2000 v Chr. Vertikalachser zur Bewässerung
in Mesopotamien auf. Dieser erste Nachweis erklärt sich aufgrund der
Hochkultur der dortigen Bevölkerung, in Europa oder anderen
Regionen lebten zu der Zeit im technischen Sinne nicht entwickelte Völker.
Die Windräder verbreiten sich dann über Persien und die afghanische
Hochebene (große vertikale Widerstandläufer) noch Kleinasien,
von wo sie dann die Kreuzritter mit nach Europa brachten.
Strömungstechnisch interessant ist die Unterscheidung in Widerstandläufer
und Auftriebsläufer. Wie der Name schon sagt, nutzt der Auftriebsläufer
nicht nur den Widerstand den der Flügel dem Wind entgegensetzt, sondern
durch sein besonders Profil entsteht am Flügel ein Auftrieb, der für
die Rotationsbewegung sorgt. Die ersten Mühlen waren Widerstandsläufer,
erst später begann man durch Intuition den Auftrieb zu nutzen, was
zu besseren Wirkungsgraden führte.
Die ersten Bockwindmühlen, d.h. Kastenwindmühlen die insgesamt
auf einem Bock in den Wind gedreht wurden, sind im 12. Jh. in Frankreich
und England nachgewiesen.
Bockwindmühlen werden aus Holz gefertigt, ein Rohstoff der in
Europa zu der Zeit überall vorhanden ist. Die Mühlen sind als
Baukasten konstruiert, d.h. sie können wieder auseinander genommen
werden und an einen neuem Standort wieder aufgebaut werden. (Die bei der
ersten Exkursion in Saalow besuchte Paltrockwindmühle hat zuvor in
Berlin Schöneberg als Bockwindmühle gestanden, bevor sie nach
Saalow an einen anderen Standort umgesetzt wurde. Erst am 3 Standort wurde
sie mit einem Bodenring als osteuropäische Paltrockwindmühle
wieder aufgebaut.)
Von dort aus verbreiteten sich die Bockwindmühlen über Holland
und Deutschland ( 13. Jahrhundert), über Polen nach Rußland
(14. Jahrhundert), so daß damit ganz Europa mit dieser Windkraftnutzung
versorgt war.
Im 14. Jahrhundert gab es dann im Mittelmeerraum eine neue Entwicklung:
Feste Turmwindmühlen, die sich nicht in den Wind drehen lassen sondern
in Hauptwindrichtung fest aufgebaut wurden. Baumaterial war hier jetzt
der in der Gegend häufig vorkommende Stein, das Holz brauchte man
zum Schiffsbau und stand nicht zur Verfügung.
Dann im 15. Jahrhundert wurden in Holland die sogenannten Wippmühlen
zur Entwässerung entwickelt.
Dabei steht ein kleiner Kasten auf einem großen Bock. Die Lagerung
erfolgt jetzt nicht mehr per Hausbaum wie bei der Bockwindmühle
sondern mit einem Köcher in dem sich ein langer Stab drehte. Die Mühlen
waren am meisten in den Küstengebieten verbreitet, wo sie zur Entwässerung
eingesetzt wurden . Das Wasser wurde sowohl mit einer archimedischen Schraube
als auch mit Schaufelrädern weggepumpt.
Die nächste Entwicklung war dann die Holländerwindmühle,
eine Revolution im Mühlenbau. Nun wurde nur noch eine Kappe an der
die Flügel hingen in den Wind gedreht. Das hat vom Gewicht her viele
Vorteile: Die Kappe ist nur noch halb so schwer, kann demnach viel leichter
in den Wind gedreht werden. Zudem gewinnt man durch den Turmbau der Mühle
in der Mühle eine Menge Platz die für Maschinen und Lagerraum
genutzt werden kann.
Im 17. Jahrhundert entwickelte man dann die klassische Paltrockwindmühle,
diesmal wurde der gesamte Mühlenbau auf einem Spurkranz am Boden
in den Wind gedreht. Genutzt hauptsächlich für Sägemühlen,
deren Arbeitsfläche die große Plattform für den Boden bildetet.
Von diesem Typ gibt es in Holland nur noch wenige.
.
Das 18. Jahrhundert ist durch technische Entwicklung geprägt:
Viele technische Verbesserungen, angefangen von Jalousieklappenflügel
bis hin zur Windrose. Aus den strömungstechnische Experimente
durch Smeaton in England entstanden die Verwindungen der Flügel.
Damit war die technische Seite der Windkraftnutzung erst einmal soweit
entwickelt, daß in Holland große Industrie mit der Windkraft
entstehen konnten - Zaanse Schans, auf engstem Raum 500 Mühlen, quasi
das Gewerbegebiet von Amsterdam.
Ende des 19. Jahrhundert führte der Däne P. La Cour
auf seinem Experimentierfeld systematische Arbeiten durch, die die erste
ernste Grundlage für die Theorie der Windkraft bildeten.
Der Durchbruch der Theorie der Windkraft gelang dann durch Betz im Jahre
1928, als die Windkraft schon starke Konkurrenz durch die Dampfmaschine,
und Verbrennungsmotoren und schließlich die Elektrizität bekam.
Das erste Mühlensterben im Ausgang des 19. Jahrhundert begann.
Man begann dann mit größeren Windmühlen noch einmal gegenzuhalten,
aber zu Beginn des 20. Jahrhunderts sprach man von zweiten großen
Windmühlensterben. Der Niedergang der Windmühlen wurde
nach den Weltkriegen immer noch einmal etwas aufgehalten. Aber schließlich
wurde in der BRD in den 50er Jahren der Beruf des Windmüllers per
Gesetz aus der Handwerksrolle gestrichen, der Todesstoß!
In den 70er Jahren gab es dann die wundersame Renaissance der Windkraft,
die diesmal durch findige Konstrukteure zur Energiegewinnung genutzt wurde.
Diese Windkraftmaschinen waren lange Zeit in der Hand von Bastlern, erst
der politische Wille, ausgedrückt u.a. mit dem Stromeinspeisungsgesetzt,
verhalf den Maschinen zu einer großartigen Renaissance. Technisch
gelang der Durchbruch mit dem Dänischen Konzept. d.h. zunächst
starre Flügel wurden über ein Getriebe mit 2 Asynchronmotor gekoppelt
und die robuste Maschinen war fertig. Die technische Entwicklung
ging in den letzten 15 Jahren in riesen Schritten voran, inzwischen ist
man bei 1,5 Megawatt Anlagen angelangt, die pitchgesteuerte Flügel
und Synchronmotor besitzen. Die Flügel nehmen dabei Dimensionen an,
die größer als die eines Jumbo-Jets sind.
Zukunftsaussichten sind wohl riesige Off-shore Anlagenfelder in Küstennähe.
Literatur:
R. Gasch u.a. : Windkraftanlagen I, Skript zur Vorlesung, TU-
Berlin, 1998.
Britzer Müller Verein: Ausbildungsunterlagen zur Ausbildung zum
Windmüller, Berlin 1997.
Kritische Anmerkungen seien hier gleich mitgeliefert:
-
Es fehlen die Einordnungen in die normale Historie der Müllerei, vielleicht
kann jemand auf den Diskussionsseiten dazu helfen ?! (Wie entwickelte sich
die Wasserkraft und damit die Wassermüllerei?)
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