Nutzung der Windenergie
Bereits seit dem Altertum wird die Windenergie von den Menschen genutzt wie z.B. wurde die Windenergie mit Hilfe von Windmühlen für die mechanische Arbeit oder zum Wasserpumpen eingesetzt. Zur Fortbewegung u.a. mit Ballons oder Segelschiffen wird die Windenergie ebenfalls verwendet. Nachdem der Generator und die Elektrizität erfunden wurden, änderten die Menschen das Konzept der Windmühlen und statt die kinetische Energie des Windes für mechanische Energie zu nutzen, wurde über einen Generator Strom erzeugt. Seitdem seit den 70er Jahren vermehrt nach Alternativen zur Energieerzeugung geforscht wird, wurden die modernen Windkraftanlagen entwickelt.
Die Windenergie gehört zu den Erneuerbaren Energien, außerdem zählt sie zu den indirekten Formen der Sonnenenergie. Sie besteht aus der kinetischen Energie der sich bewegenden Luftmassen der Atmosphäre. Durch die unterschiedliche Strahlung der Sonnenenergie auf die Oberfläche der Erde werden die Atmosphäre, die Land- sowie die Wassermassen unterschiedlich erwärmt. Zudem ist immer eine Seite der Erde von der Sonne abgewandt und in der Nähe des Äquators ist die Sonneneinstrahlung höher als an den beiden Polen. Durch diese diversen Druck- und Temperaturunterschiede geraten die Luftmassen rund um den Erdball in Bewegung. Auch die Rotation der Erde sowie das Umkreisen der Sonne tragen zur Verwirbelung der ganzen Luftmassen bei. Zusätzlich kommt es zu jahreszeitlich bedingten Luftströmungen. Es entstehen Tief- und Hochdruckgebiete und die von diesen Gebieten fließenden Luftmassen unterstehen der Corioliskraft, die dadurch entsteht, dass sich die Erde dreht. Somit bilden sich Wirbel auf der Nord- sowie der Südhalbkugel, die sich jeweils in die andere Richtung drehen. Diese globalen Störungen bilden mit den lokalen Einflüssen Winde. Aufgrund der diversen Wärmekapazitäten von Land und Wasser erwärmt sich die Luft über Land schneller als über Wasser. Entsprechend durch die Druckunterschiede weht tagsüber häufig ein Wind vom Wasser in Richtung Land. Da nachts die Landmassen schneller abkühlen, weht der Wind dann vom Land zum Wasser. Außerdem kann sich der Wind über dem Wasser besser entwickeln, deshalb kommt es auch an den Küsten zu starken und regelmäßigen Winden. Bergformationen und Städte haben auch Auswirkungen auf die Windströmungen und somit hängt die Windstärke von den Landschaftselementen ab. Die unebene Oberfläche des Landes führt dazu, dass sich die Windgeschwindigkeit verringert, allerdings hängt es auch von der Höhe über dem Boden ab. Rund um den Erdball gibt es diverse Windsysteme und Winde u.a. den Passatwind, Monsun, den Mistral, den Scirocco etc.
Von Interesse für die Nutzung der Windenergie ist nur die untere Schicht, die Troposphäre. Besonders wichtig ist die Höhe, in der die Prandti-Schicht, die sich zwischen 20 und 60 Meter Höhe befindet, zur Ekman-Schicht verläuft. Die Windgeschwindigkeit in der Ekman-Schicht ist gleichmäßiger und es gibt weniger Turbulenzen. Deshalb werden die Windenergieanlagen im Binnenland besonders wirtschaftlich in großen Höhen betrieben.
Genutzt werden können die Windenergieanlagen zur Stromerzeugung in sämtlichen Klimazonen, in allen Landformen, ob Küste, Binnenland oder Gebirge oder auf der See. Die Harvard-Universität hat errechnet, dass mit der global erzielbaren Windenergie der gesamte Weltenergiebedarf gedeckt werden kann. Konservative Berechnungen gehen davon aus, dass der globale Gesamtenergiebedarf bis zum fünffachen durch Windenergie gedeckt werden könnte. Allerdings kann aufgrund der Unstetigkeit des Windes die gewonnene elektrische Energie der Windenergieanlagen bisher nur zusammen mit anderen Energiequellen genutzt werden. Die schwankende Stromerzeugung wird zusammen mit anderen Kraftwerken ausgeglichen. Da die Sonneneinstrahlung tagsüber größer ist, weht der Wind tagsüber auch stärker und auf diese natürliche Weise passt er sich dem höheren Energiebedarf tagsüber an. Ebenfalls erzeugen die Windräder im Winter mehr Strom als im Sommer, was durchaus günstig ist.
Die Windenergie gehört nach Aussagen von Umweltschützern neben der Wasserkraft zu den billigsten Energiequellen. Die energetische Amortisationszeit der modernen Windenergieanlagen beträgt nur wenige Monate. Die Windenergie hat großen Einfluss auf die Strompreise, je mehr Strom, der durch Windenergie erzeugt wurde, eingespeist wird, umso niedriger ist der Großhandelspreis, der an der Strombörse gehandelt wird. Ist allerdings nur wenig Windenergie vorhanden, steigen die Preise. Es besteht eine gesetzliche Abnahmepflicht für den produzierten Strom aus der Windenergie und wenn dieser Strom verfügbar ist, muss kein teurer Strom von konventionellen Kraftwerken eingekauft werden.
In Europa gehört Deutschland mit Dänemark und Spanien zu den Ländern, die einen hohen Anteil an Windenergie haben. Auch die USA und China erzeugen große Mengen des elektrischen Stroms durch Windenergie. Die führenden Länder in der Technologie der Windenergie sind Deutschland, Dänemark und Spanien, deren Technik auch in vielen anderen Ländern eingesetzt wird. Allein im Jahr 2010 wurden weltweit fast 36.000 MW neu installiert, insgesamt gibt es in der ganzen Welt fast 200.000 MW.
Real werden in Deutschland etwa 6,7 Prozent des Bruttostromverbrauchs durch Windenergie erzeugt. Somit ist die Windenergie die bedeutendste und wichtigste erneuerbare Energiequelle, die zur Stromerzeugung genutzt wird. Schleswig-Holstein will den gesamten Stromverbrauch für seine Einwohner ab 2020 durch Windenergie decken.