title: Mark Aurel

text: Beide Kaiser standen jedenfalls binnen kurzem einer – im Vergleich zu den vorhergehenden Jahrzehnten des äußeren Friedens – veränderten Situation gegenüber, als ab 161 zunächst die Parther die Oberhoheit des Römischen Reiches über Armenien mit militärischer Gewalt in Frage stellten und dann plündernde Germanen im Donauraum von 168 an ernsthaft die Nordgrenze bedrängten. Die Aufgabenteilung der beiden Kaiser ergab, dass Mark Aurel zunächst von Rom aus das Reich regierte, während seinem Adoptivbruder Lucius Verus bis zu seinem Tode 169 die Durchführung wichtiger Militäroperationen im Osten oblag.


title: Mark Aurel

text: Das über alle geschichtlichen Epochen hinweg fortwirkende Charisma Mark Aurels liegt nicht zuletzt begründet in dem mit ihm verbundenen Bild des „Philosophen auf dem Thron“ und in der als beispielhaft angesehenen Verknüpfung von politischer Philosophie und Herrschaftspraxis. Die Belege für das politische Denken Mark Aurels und für seine Selbstdarstellung sind den "Selbstbetrachtungen" zu entnehmen. Manches davon erscheint wie zeitlos und in der Gegenwart nicht überholt. In welchem Maße die Aussagen des Kaisers als authentische Selbstzeugnisse seiner Regierungspraxis zu gelten haben, bleibt offen; die historische Quellenkritik stößt hier an ihre Grenzen. Von Bedeutung ist, dass das Ideal eines Philosophenherrschers zu allen Zeiten die Phantasie der Menschen bewegt hat und dass Mark Aurel für viele zur Verkörperung dieses Leitbilds wurde. Sein politisches Denken spiegeln unter anderem folgende Auszüge aus den "Selbstbetrachtungen":


title: Mark Aurel

text: Freiheit und Gerechtigkeit, vor allem im Sinne gleichen Rechts für alle, gehörten demnach zu den früh angeeigneten und stets propagierten politischen Leitvorstellungen Mark Aurels. Gegen die Versuchungen absolutistischen Machtmissbrauchs, denen er in seiner Stellung unvermeidlich ausgesetzt war, schützten ihn nach eigenem Bekunden sein philosophischer Reflexionshintergrund und Selbstermahnungen wie die folgende:


title: Mark Aurel

text: Nur zu bewusst war Mark Aurel sich der Grenzen seiner politischen Gestaltungsmöglichkeiten und der Hinfälligkeit utopischer Gesellschaftsmodelle:


title: Mark Aurel

text: Dass Mentalitäten nicht ohne weiteres formbar und disponibel sind und daher im politischen Handeln berücksichtigt werden müssen, war für Mark Aurel klar, weil er der senatorischen Freiheit gerade auch in der Meinungsäußerung Priorität einräumte. Damit folgte er im Grunde der bereits unter Augustus und anderen Kaisern formulierten Idee, dass die aristokratische "libertas" unter einem guten "princeps" geachtet werden müsse. Gemeint war damit, wie gesagt, das Recht der freien Meinungsäußerung, nicht etwa politische Mitbestimmung, die auch Mark Aurel dem Senat oder dem Volk nicht eingeräumt hat. Dem Bild des Philosophenkaisers entsprechend und auf der Linie der Paideia und der "Zweiten Sophistik" berief Mark Aurel bevorzugt Philosophen mit einem hohen sozialen Status in den am Hof institutionalisierten Beraterkreis. Indem er die gebildeten Oberschichten in den Herrschaftsapparat einband, vermied er anders als manche Vorgänger eine Konfrontation mit den Interessen der Aristokratie und erhielt sein Prinzipat stabil.


title: Mark Aurel

text: Worauf es ihm nach eigener Aussage ankam, war in hellenistischer philosophischer Tradition ein vernunftgeleiteter und gemeinwohlorientierter Machtgebrauch, der mit den Grenzen der eigenen Kompetenz rechnete und dem größeren Sachverstand den Vortritt ließ bzw. die Problemlösung übertrug:


title: Mark Aurel

text: In der Rechtspflege lag für Mark Aurel, wie für die "principes" vor ihm, der Kern der guten gesellschaftlichen Ordnung und der Bereich, für den er sich persönlich am meisten verantwortlich fühlte:


title: Mark Aurel

text: Mark Aurel hat seinem Dasein auch eine kosmopolitische Komponente zugeordnet und sogar bereits ein ökologisches Bewusstsein aufscheinen lassen:


title: Mark Aurel

text: Innere Belastungen für das Römische Reich ergaben sich bereits in der Anfangsphase der Regierungszeit Mark Aurels aus einer verheerenden Tiberüberschwemmung und vor allem aus der als "Antoninische Pest" bekannt gewordenen Pandemie, die sich seit 165 von Osten aus über das ganze Römische Reich ausbreitete und ab 166 die dicht besiedelte Hauptstadt Rom heimsuchte. Der Quellenbefund dazu ist allerdings widersprüchlich, was damit zusammenhängen könnte, dass einem "guten Kaiser" im Rückblick die Meisterung einer Mehrzahl schwerwiegender Herausforderungen zugeschrieben wurde.


title: Mark Aurel

text: Seiner Selbstdarstellung als Stoiker auf dem Kaiserthron entsprechend, konzentrierte Mark Aurel sein Regierungshandeln, solange ihm dies möglich war, auf die inneren Strukturen des Reiches. Das besondere Augenmerk galt dabei den Schwachen und Benachteiligten der römischen Gesellschaft, den Sklaven, Frauen und Kindern, deren Situation er zu erleichtern suchte. Mehr als die Hälfte der überlieferten Gesetzgebungsakte des „Philosophen auf dem Kaiserthron“ zielten auf Verbesserung der Rechtsstellung und Freiheitsfähigkeit dieser Bevölkerungsgruppen. In gleicher Richtung hat er auch als oberstes Rechtsprechungsorgan des Reiches gewirkt, ein Amt, das er mit mustergültiger Sorgfalt und beispielloser Hingabe ausgeübt hat.


title: Mark Aurel

text: Die Anzahl der Gerichtstage pro Jahr wurde auf seine Anordnung erhöht, so dass schließlich 230 Tage für Verhandlungen und Schlichtungstermine vorgesehen waren. Als er 168 selber gegen die Germanen ins Feld zog – mit Lucius Verus zunächst noch, nach dessen Tod 169 aber ganz auf sich gestellt –, hat er seine richterliche Tätigkeit vor Ort fortgesetzt. Die Prozessbeteiligten mussten ggf. zur Verhandlung im Feldlager anreisen. Der Historiker Cassius Dio berichtet darüber:


title: Mark Aurel

text: Tiberüberschwemmung, Pestepidemie, Kriegskosten: Es war eine in mehrfacher Hinsicht schwierige Lage, in der sich Mark Aurel auch hinsichtlich der Führung des Staatshaushalts zu bewähren hatte. Gerühmt wurden seine Sorgfalt bei den staatlichen Ausgaben und der Verzicht auf die Einführung neuer Steuern angesichts enormer zusätzlicher Lasten, die er geschultert habe. Im Übrigen trug der Kaiser durch vorbildliche Zurückhaltung in der eigenen Lebensführung dazu bei, dass Ausgabenbegrenzungen etwa im Bereich der Zirkusspiele dem Volk vermittelbar waren. Auch zur Kriegsfinanzierung leistete das Kaiserhaus seinen Beitrag, indem eine Vielzahl wertvoller Gegenstände aus kaiserlichen Besitzständen auf dem Forum zur Versteigerung gebracht wurden. Der Historiker Cassius Dio (Senator unter Commodus; unter Severus Alexander Statthalter der Provinzen Africa, Dalmatien und Oberpannonien) zeigte sich besonders beeindruckt von Mark Aurels Auftreten gegenüber den im Felde siegreichen Soldaten, die als Siegprämie eine Sonderzahlung verlangten. Der Kaiser lehnte dies strikt ab und verwies darauf, dass jede solche Zahlung u. a. den Eltern und Verwandten der Legionäre abgepresst werden müsste. Für das Bankwesen erließ er regulierende Bestimmungen.


title: Mark Aurel

text: Schon zur Regierungszeit des Antoninus Pius hatte der Partherkönig Vologaeses IV. wohl einen Krieg gegen Rom vorbereitet, um den römischen Einfluss in Armenien zurückzudrängen. Ob die Aggressionen dabei von den Parthern ausgingen, oder ob ihr Angriff eher ein Präventivschlag gegen die Römer war, die bereits seit 158/159 vermehrt Truppen im Osten hatten aufmarschieren lassen, ist umstritten. Vielleicht haben der Thronwechsel und das noch unerprobte Doppelkaisertum von Mark Aurel und Lucius Verus die Parther ermutigt, unverzüglich loszuschlagen. Als der römische Statthalter von Kappadokien eine schwere Niederlage erlitt, wurde Lucius Verus mit einem Heer in den Osten entsandt. Verus, den noch vor der Einschiffung eine längere Erkrankung bei Canusium festhielt, gelangte erst Ende 162 nach Antiochia am Orontes und widmete sich dort zunächst der Reorganisation des demoralisierten Heeres und der Koordination des Nachschubs. Wie Mark Aurel hatte er persönlich keinerlei militärische Erfahrung. Die operative Führung der römischen Gegenoffensive, die 163 begann, oblag daher hauptsächlich erfahrenen Offizieren wie dem aus Syrien stammenden Avidius Cassius. Die Römer drangen schließlich nach Armenien vor, wo der prorömische Arsakidenprinz Sohaemus als König eingesetzt wurde. 164 begann die römische Hauptoffensive in Mesopotamien; die Osrhoene wurde besetzt, und schließlich fiel 165 sogar die parthische Doppelhauptstadt Seleukeia-Ktesiphon in römische Hand, wobei die Königsburg zerstört wurde. Römische Truppen drangen sogar zeitweilig bis nach Medien vor. Der Krieg konnte im Jahr darauf siegreich beendet werden. Dies war ein gewaltiger Erfolg für Lucius Verus, der aber klug genug war, den anschließenden Triumph mit dem "senior Augustus" Mark Aurel zu teilen, damit die Rangordnung gewahrt blieb. Rom konnte aufgrund der Pestepidemie (siehe oben) aber wohl keinen dauerhaften Gewinn aus dem Sieg ziehen: Ob Nordmesopotamien in den folgenden Jahrzehnten von den Römern kontrolliert wurde, ist unklar.


title: Mark Aurel

text: War bis zum Sieg über die Parther die Lage im Donau-Grenzraum zwar auch bereits angespannt, aber doch im Wesentlichen beherrschbar geblieben, so änderte sich dies 167/168, als in Pannonien gegen die einfallenden Langobarden und "Obier" eine erste Schlacht geschlagen werden musste. Dies geschah auch im Zeichen einer Schwächung durch die "Antoninische Pest", vermutlich eine Form der Pocken, die die vom östlichen Kriegsschauplatz zurückgekehrten Legionäre eingeschleppt hatten. Der Statthalter von Oberpannonien trat danach in Verhandlungen mit den Germanen, erreichte aber nur eine vorübergehende Beruhigung der Lage mit Hilfe des Markomannenkönigs Ballomar. Denn bereits 169 drangen Ballomars Markomannen gemeinsam mit den Quaden bis über die Alpen nach Norditalien vor und zerstörten die Stadt Opitergium. Noch auf Ammianus Marcellinus, den großen Historiker der Spätantike, verfehlte der Einbruch der Germanen nicht seine Wirkung.


title: Mark Aurel

text: In Rom suchte Mark Aurel der nun neben der Pestdepression zusätzlich um sich greifenden Kriegsfurcht mit religiösen Mitteln beizukommen: „Die Opferaltäre rauchten, man schlachtete inmitten der Hungersnot in Massen ausgesuchte Tiere. […] Gleich eine Woche lang wurden die Statuen der Götter als Festgäste mit Köstlichkeiten bewirtet und zugleich um Erbarmen angefleht.“ Mark Aurel machte sich nun auch selbst bereit, mit den Truppen ins Feld zu ziehen. Hatte seit den Zeiten Trajans kein Kaiser mehr an der Spitze der Armee im Krieg gestanden, so kam nun die Militärmonarchie als Ursprung des Prinzipats wieder deutlich zum Vorschein. Die kämpfende Truppe verlangte nach der Anwesenheit eines Kaisers, andernfalls drohten Usurpationen.


title: Mark Aurel

text: Beide "Augusti", Mark Aurel und Lucius Verus, fanden sich 168 an der Donaufront ein, um Truppeninspektionen durchzuführen und die Lage zu sondieren. Als Ergebnis wurde in der Folge eine spezifische Militärverwaltungszone mit großen Verteidigungsstützpunkten eingerichtet, die "praetentura Italiae et Alpium". Das Hauptquartier befand sich zu dieser Zeit unweit östlich von Opitergium in Aquileia. Als auch hier die Pest sich ausbreitete, reisten die Imperatoren auf Anraten von Mark Aurels Leibarzt Galen nach Rom ab. Auf diesem Wege verstarb Lucius Verus Anfang 169, angeblich infolge eines Schlaganfalls. Seine nun verwitwete Tochter Lucilla vermählte Mark Aurel gegen deren Widerstand mit Tiberius Claudius Pompeianus, einem besonders fähigen Offizier syrischer Herkunft, den er für die Germanenkriege an sich binden wollte. Der Doppelprinzipat hatte sich damit vorerst erledigt, da es nun niemanden mehr gab, der noch Ansprüche auf den Augustus-Titel hätte geltend machen können.


title: Mark Aurel

text: In seinem Wirken als Oberbefehlshaber entsprach Marc Aurel nicht nur den traditionellen Erwartungen vor allem der aristokratischen Oberschicht, sondern gelangte auch zu unkonventionellen Neuerungen und nutzte in außerordentlichen Notlagen vorhandene Möglichkeiten strategischer, operationeller, logistischer und psychologischer Art. Die Datierung der militärischen Operationen im Zuge der Markomannenkriege steht unter dem Vorbehalt einer nicht sehr ergiebigen Quellenlage, deren Deutung eher auf mehr oder minder große Wahrscheinlichkeiten hinausläuft als auf gesichertes Wissen.


title: Mark Aurel

text: 170 überrannten Germanen und Jazygen das strategisch exponierte "Dacia" (Dakien) und stießen anschließend bis nach "Moesia superior" (Obermösien) vor. Wohl ebenfalls in dieser Zeit scheiterte eine Offensive unter Mark Aurel äußerst verlustreich: 20.000 Legionäre kamen dabei ums Leben. Auch zwei neu ausgehobene Legionen konnten zunächst nicht verhindern, dass die gesamte Donaufront bedenklich bröckelte; in anderen Teilen des Reiches kam es zu Aufständen und Räubereinfällen. Im Südwesten erhoben sich die Mauren, überwanden die Grenzkastelle und verwüsteten die spanischen Provinzen, sodass Südspanien für zwei Jahre Kriegsgebiet blieb. Der Osten wurde zu einem großen Militärdistrikt zusammengefasst und Avidius Cassius unterstellt.


title: Mark Aurel

text: 179 ließ Mark Aurel an der germanischen Donaugrenze, u. a. zur Abwehr der Markomannen, für die Legio III Italica ein befestigtes Lager errichten, aus dem später die Stadt Regensburg hervorging.


title: Mark Aurel

text: Nur mit bedeutenden Anstrengungen auch hinsichtlich der Kriegsfinanzierung (s. o.) und unter temporärer Ausweitung der Rekrutierungsbasis des Heeres z. B. auf Gladiatoren-Sklaven gelang es den Römern in der Folge, auch im germanischen Vorfeld jenseits der Donau wieder Fuß zu fassen, die Angreifer zurückzuschlagen und die verschiedenen germanischen Stämme je nach Einschätzung ihrer Zuverlässigkeit durch unterschiedlich bevorzugte Behandlung bei Vertragsschlüssen gegeneinander auszuspielen. In Teilen wurden sie nun auch als Hilfstruppen der Römer an den jeweils aktuellen Kriegsschauplätzen verwendet. Außerdem kam es zu allerdings wenig erfolgreichen Versuchen, begrenzte germanische Bevölkerungskontingente durch Ansiedlung innerhalb der Reichsgrenzen zu integrieren.


title: Mark Aurel

text: Die Lager im Grenzbereich, von denen aus Mark Aurel die militärischen Operationen leitete, wechselten mit den Erfordernissen der Situation. Als Noricum wieder vollständig in römischer Hand war, verlegte er sein Hauptquartier nach Carnuntum. Weitere Standquartiere befanden sich in Sirmium und Vindobona. Für mehrere im Zuge der Markomannenkriege an der Donau stationierte Legionen wurden neue Lager gegründet, so 179 Castra Regina, das heutige Regensburg.


title: Mark Aurel

text: In einer Offensive eroberten die Römer 172 die Region Moravia (Mähren), womit die ebenfalls feindlich gesinnten Sarmaten von den Quaden abgeschnitten waren, und unterwarfen schließlich bis ins Jahr 174 auch die Markomannen und Quaden. Die Gefahr, die von den Jazygen ausgegangen war, wurde gebannt, als Marcus von Sirmium aus gegen sie vorging.


title: Mark Aurel

text: Der wiederholte Hinweis in der Marcusbiographie der "Historia Augusta", Mark Aurel habe jenseits der Donau die Einrichtung zweier neuer Provinzen, "Marcomannia" und "Sarmatia", geplant, wird in der Forschung angesichts mangelnder Bestätigung aus anderen Quellen angezweifelt und kontrovers diskutiert. Einerseits hätten Gebirgszüge wie das Riesengebirge eine leichter zu verteidigende Grenze ergeben können, als es die Donau war; andererseits hätten Einrichtung und Ausbau zweier neuer Provinzen Ressourcen erfordert, die in der gegebenen, auf das Äußerste gespannten Lage kaum zur Verfügung standen. Sollte Mark Aurel sich aber tatsächlich mit solchen Absichten getragen haben, dann wurde er 175 durch den Usurpator Avidius Cassius und 180 durch den eigenen Tod an dem Versuch ihrer Verwirklichung gehindert.


title: Mark Aurel

text: In chinesischen Quellen findet man einen Bericht über eine römische „Gesandtschaft“, die 166 China erreichte. Die Männer brachten Geschenke mit und gaben an, von "Andongni ()", dem König von "Daqin" (Rom), () geschickt worden zu sein. Mit Andongni (Antoninus) können nur Antoninus Pius (in diesem Fall hätte die Reise jedoch über fünf Jahre gedauert) oder Mark Aurel gemeint sein. Allerdings dürfte es sich bei den „Gesandten“ nur um herkömmliche römische Kaufleute gehandelt haben, nicht um offizielle Botschafter. Die chinesischen Quellen notieren, dass die Geschenke, die die Römer überreicht hätten, wenig eindrucksvoll (es handelte sich um Waren, die aus Südasien stammten, nicht aus dem "Imperium Romanum") und von geringem Wert gewesen seien.


title: Mark Aurel

text: Theologie war im Rom des 2. Jahrhunderts "Cornelius Motschmann" zufolge hauptsächlich Sache der Philosophen, die sich aber an den griechischen Wurzeln ausrichteten und zur römischen Religionspraxis Distanz hielten. Über die peinlich genaue Beachtung der römischen Kultrituale wurde im Alltag gleichwohl gewacht, weil man meinte, dass politischer Erfolg und Misserfolg davon abhingen. Der Herrschaftsantritt des Philosophen Mark Aurel als Kaiser hätte demnach ein problematisches Spannungsfeld erzeugen können.


title: Mark Aurel

text: Als bedeutsame Respektsgeste gegenüber dem Senat ist der Umstand zu verstehen, dass Mark Aurel mit der Herrschaftsübernahme nicht gleichzeitig auch das Amt des Pontifex maximus übernahm, sondern sich dieses erst etwas später in einem gesonderten Rahmen vom Senat übertragen ließ, wie es in der Frühphase des Prinzipats üblich gewesen war. Den Nöten und Gefahren, die sich mit Tiberüberschwemmung, Hunger, Pest und drohendem Krieg gleich nach Herrschaftsantritt stellten, setzte Mark Aurel eine Reihe religionspolitischer Maßnahmen entgegen. Neben traditionellen Sühneriten wie Lustration und Lectisternien kamen dabei auch Fremdkulte zum Zuge. Besondere Aufmerksamkeit widmete Mark Aurel in diesem Kontext dem Kult des ägyptischen All- und Heilgottes Serapis, jedoch ohne dass dieser unter die Staatsgötter aufgenommen wurde. Gegen das in Krisenzeiten verstärkte Auftreten von selbsternannten Propheten und Wanderpredigern erließ Mark Aurel ein gegen jegliche Verbreitung von Aberglauben gerichtetes Reskript, in dem alle Handlungen unter Strafe gestellt wurden, die religiöse Unruhe erzeugten. Mit den "mandata de sacrilegis" erhielten die Provinzstatthalter Anweisung, nach Religionsfrevlern zu fahnden.


title: Mark Aurel

text: Eine Wiederbelebung des Bewusstseins vom „gerechten Krieg“ suchte Mark Aurel ebenfalls mit religiösem Bezug zu erreichen, als er den zweiten Markomannenkrieg mit einem auf das "ius fetiale" gegründeten symbolischen Lanzenwurf auf das feindliche Territorium eröffnete. Da die Markomannen mit einem Einfall auf römisches Gebiet den Friedensvertrag von 175 gebrochen hatten, ließ sich dieser Krieg offiziell zu einem "bellum iustum" erklären und religiös legitimieren. Motschmann gelangt als Fazit seiner Untersuchung bezüglich Mark Aurels Religionspolitik zu dem Schluss, dass römische Religionspraxis und philosophischer Gottesglaube keinen Widerspruch für den Kaiser darstellten, „sondern sich gegenseitig ergänzten und so zu einer eigentümlichen Synthese gelangten.“


title: Mark Aurel

text: Eine kritische Auswertung der Überlieferung zu den Verfolgungsaktivitäten gegen Christen in der Regierungszeit Mark Aurels spricht gegen die in der kirchlichen Tradition angelegte Vorstellung einer besonderen Verfolgungspraxis dieses Kaisers. Insbesondere fehlt es an neuartigen Anordnungen Mark Aurels diesbezüglich. Ob es in seinem Prinzipat zu einer höheren Anzahl christlicher Märtyrer gekommen ist als unter seinen Vorgängern oder Nachfolgern, ist laut Joachim Molthagen wegen fehlender verlässlicher Angaben schwer abzuschätzen. In den Jahren 165–168 – vermutlich im Zusammenhang mit der Pestepidemie – waren Christen zunächst in dem durch die Partherkriege in Mitleidenschaft gezogenen Ostteil des Römischen Reiches Opfer örtlichen Volkszorns, nicht jedoch einer staatlich gelenkten Initiative. Mark Aurel hielt gegenüber den Christen an der Linie fest, die seit Trajan galt: Sie sollten nicht behördlich belangt werden, solange sie auf öffentliche Bekenntnisse zu ihrem Glauben verzichteten. Im Privatleben konnten sie ihr Christentum demnach in der Regel ungestört praktizieren, auch wenn es "de iure" ein Kapitalverbrechen war, Christ zu sein. Unter bestimmten äußeren und inneren Bedingungen gewährleistete diese Praxis einer stillschweigenden Duldung jedoch nicht überall die persönliche Sicherheit. So konnten beispielsweise Erlasse mit Aufforderungen an die Bevölkerung, die Staatsgötter angesichts der Pest durch Opfer zu versöhnen, zu Aversionen gegenüber den Christen führen, die solche Opfer aus Glaubensgründen verweigern mussten. In diesem Fall wurden sie hingerichtet. Es gab aber auch viele "lapsi", die vor den Behörden ihren Glauben verleugneten: Wer Christus abschwor, wurde verschont; nur "confessores" („Bekenner“) wurden hingerichtet.


title: Mark Aurel

text: Weitere Christenverfolgungen fanden im Herbst 177 in Gallien statt. Hierbei waren wohl die bereits erwähnten angespannten öffentlichen Finanzen als mitursächlich anzusehen. Gladiatoren für die Veranstaltung von Zirkusspielen wurden zunehmend knapp und teuer, da sie teilweise zu Verstärkung der Legionen im Krieg gegen die Germanen verwendet wurden. So stiegen die Kosten für die Veranstaltung derartiger Spiele, die von den Amtsinhabern der städtischen Selbstverwaltungen in den Provinzen zu bestreiten waren, über das erträgliche Maß hinaus. Diesbezügliche Beschwerden aus Gallien dürften dazu geführt haben, dass Kaiser und Senat ein Dekret erließen, wonach zum Tode verurteilte Verbrecher künftig zu Billigpreisen als Gladiatoren in der Arena eingesetzt werden durften. In Lugdunum (Lyon) machten sich daraufhin Teile der Bevölkerung daran, Christen aufzuspüren und sie im Zusammenwirken mit den örtlichen Zuständigen aburteilen zu lassen, sofern sie ihrem Bekenntnis nicht abschworen. Auch eine fremdenfeindliche Komponente könnte zusätzlich bei diesen Vorgängen eine Rolle gespielt haben, denn unter den Märtyrern waren griechische Namen zahlreich vertreten. Da Lugdunum zudem ein wichtiges Zentrum der paganen Religion in Gallien war und eine Stadt, in der viele in diesem Zusammenhang ihren Lebensunterhalt bestritten, dürfte den Christen hier ohnehin eine verbreitete Ablehnung entgegengebracht worden sein. Der zuständige Prokurator sicherte die Verurteilung der bekennenden Christen durch eine Anfrage bei Mark Aurel ab. Das folgende kaiserliche Reskript verwies auf die seit Trajan gängige Regelung; folglich erlitt die Todesstrafe, wer sich öffentlich zum Christentum bekannte.


title: Mark Aurel

text: Nachdem die Christen, die ihrem Glauben nicht abschwören wollten, in Lugdunum 177 in der Arena getötet worden waren, sind weitere Christenverfolgungen in der Regierungszeit Mark Aurels nicht überliefert. Vielleicht hat der Kaiser nach Kenntnisnahme des Geschehensablaufs entsprechende Vorkehrungen getroffen.


title: Mark Aurel

text: Im Jahre 175 erhob sich der syrische Statthalter Avidius Cassius als Usurpator. Die Hintergründe sind nicht ganz klar, doch wird sowohl von Cassius Dio als auch in der (allerdings oft sehr unzuverlässigen) "Historia Augusta" angeführt, Faustina, die Frau des Kaisers, habe in Sorge um die angeschlagene Gesundheit ihres Mannes und zwecks Erhaltung der eigenen Stellung über dessen Tod hinaus Kontakt zu Avidius Cassius aufgenommen. Im Osten hatte Avidius Cassius, der sich als General im Partherkrieg bewährt hatte, großen Zuspruch gefunden. Seine Proklamation zum Kaiser wurde wahrscheinlich durch das Gerücht ausgelöst, Mark Aurel sei gestorben. Als er jedoch erkannte, dass der Kaiser noch am Leben und nicht kompromissbereit war, machte er den Fehler, sich ihm nicht zu unterwerfen, und ließ es stattdessen auf einen Kampf ankommen.


title: Mark Aurel

text: In der von Cassius Dio wiedergegebenen Ansprache Mark Aurels an seine Truppen vor dem Aufbruch gegen den Usurpator bedauerte der Kaiser den bevorstehenden, bürgerkriegsartigen Waffengang und versicherte, dass er die Sache lieber im Verhandlungswege vor dem Senat geklärt hätte. Noch sei nicht abzusehen, wie Avidius Cassius sich beim Aufeinandertreffen verhalten werde; doch sei zu fürchten, dass er die Auseinandersetzung nicht überleben und dass Mark Aurel deshalb nicht dazu kommen werde, ihm zu verzeihen und ihm seine Freundschaft anzubieten. Denn das wäre die ihm vorschwebende Art, der Welt zu zeigen, wie man einen Bürgerkrieg beenden sollte.


title: Mark Aurel

text: Angesichts des Übergewichts der Donaulegionen, bei denen Cassius keine Anerkennung fand, war seine Lage wenig aussichtsreich. Zu einem Bürgerkrieg kam es aber gar nicht erst, da Cassius kurz darauf von zwei Männern aus den eigenen Reihen erschlagen wurde. Den Kopf des Empörers sandte man Markus, der ihn anzusehen sich jedoch weigerte und die Bestattung anordnete. Über den Tod des fähigen Feldherrn äußerte er sein Bedauern.


title: Mark Aurel

text: Noch an der Donaugrenze ließ Mark Aurel seinen Sohn Commodus aus Rom kommen, erhob ihn zum "princeps iuventutis", schloss mit den Sarmaten Frieden und zog in den Osten des Reichs, um die Lage in den dortigen Provinzen nach dem Aufstand des Avidius Cassius zu beruhigen. Bei dieser Reise starb Mark Aurels Ehefrau Faustina im Alter von 46 Jahren. Man hat ihr Untreue gegenüber ihrem Gatten nachgesagt. Vielleicht im Wissen darum hatte Mark Aurel sie an die Donaufront kommen lassen und sie zur „Mutter des Feldlagers“ erhoben. Auch nach ihrem Tod verweigerte er ihr ein ehrendes Andenken nicht, was ihn aber andererseits nicht hinderte, alsbald eine Konkubine zu erwählen. Die Rückreise führte den Kaiser über Athen, wo er für die vier großen, traditionsreichen Philosophenschulen (die Platonische Akademie, das Aristotelische Lykeion, die Stoa und den Epikureismus) je einen Lehrstuhl stiftete.


title: Mark Aurel

text: Am 23. Dezember des Jahres 176 feierte Mark Aurel zusammen mit Commodus in Rom den Triumph über die Germanen und Sarmaten (siehe oben). Am 1. Januar 177 machte er Commodus (der Zwillingsbruder "Titus Aurelius Fulvus Antoninus" war als Vierjähriger, der ein Jahr jüngere Bruder Annius Verus Caesar mit sieben Jahren verstorben) zum gleichberechtigten Mitkaiser "(Augustus)", das Oberpontifikat behielt er sich allerdings selbst vor, um wie einst gegenüber Lucius Verus seinen Vorrang zu verdeutlichen. Es war dennoch das für alle Welt unübersehbare Signal: Commodus würde Mark Aurel nachfolgen. Dies ist Marcus in der Literatur, die Commodus überwiegend als schlechten Kaiser beurteilt, teilweise als gravierende Schwäche ausgelegt worden: Wäre es nicht gerade an ihm gewesen, die Tradition seiner Amtsvorgänger fortzusetzen und vermittels einer Adoption die Geschicke des Reiches in die bestmöglichen Hände zu übergeben? Hatte sich Commodus nicht schon in jungen Jahren durch unkalkulierbares, auf Genusssucht angelegtes Verhalten für Herrschaftsaufgaben disqualifiziert? Die rein dynastische Nachfolgeregelung scheint bis heute vielen so gar nicht zum sonstigen Agieren des idealisierten Philosophenkaisers zu passen.


title: Mark Aurel

text: Was die Entscheidung Mark Aurels erklärt: Keiner der Adoptivkaiser vor ihm besaß einen leiblichen männlichen Erben, den er hätte zum Nachfolger machen können. Commodus’ Anspruch – er war mit dem Titel "Caesar" bereits als Fünfjähriger 166 als Nachfolgeanwärter designiert worden – war daher durch die von den Amtsvorgängern Mark Aurels während des laufenden Jahrhunderts eingeübte Adoptionspraxis nicht in Frage gestellt, auch wenn die Kaiserwürde formal nicht erblich war (siehe Prinzipat). Gerade der Umstand, dass die kinderlosen Kaiser die Notwendigkeit sahen, ihre Nachfolger zu adoptieren, belegt im Gegenteil die faktische Bedeutung des dynastischen Denkens.


title: Mark Aurel

text: Den endgültigen Ausschlag gegeben hat aber wohl – nach dem Gang der Ereignisse zu urteilen – der Usurpationsversuch des Avidius Cassius, der zeigte, dass die angeschlagene Gesundheit bzw. das Ableben des Kaisers (175 als Gerücht bereits gezielt gestreut) bei ungeregelter Nachfolgefrage zum Bürgerkrieg hätte führen können. Als verbindliche und möglichst unanfechtbare Lösung bot sich in der gegebenen Situation nur Commodus an. Nichts deutet darauf hin, dass Mark Aurel jemals mit dem Gedanken gespielt haben könnte, seinen Sohn "nicht" zu seinem Nachfolger zu machen. Dessen Sukzession war für alle Beteiligten schlicht eine Selbstverständlichkeit: Als Privaterbe des Kaisers verfügte Commodus über gewaltige Geldmittel und die Loyalität der Soldaten; solange er lebte, war er als Thronfolger unvermeidlich. Hätte Mark Aurel tatsächlich zugunsten z. B. eines seiner Schwiegersöhne Commodus nicht zum Zuge kommen lassen, so wäre dies im Sinne der Machtsicherung des neuen Herrschers unter Umständen einem Todesurteil gegen den eigenen Sohn gleichgekommen und hätte leicht einen Bürgerkrieg provoziert.


title: Mark Aurel

text: Mark Aurel, der die problematischen Wesenszüge seines Sohnes wahrgenommen haben mag, blieb wohl immerhin die Hoffnung, dass Commodus nach der Pubertät in seine Aufgaben hineinwachsen würde. Reisen und Feldzüge seines Vaters hatte er jedenfalls von Mitte des Jahres 175 an – und bis zu dessen Ende im März 180 – als bereits bestätigter Thronfolger zu begleiten: So wie Antoninus ihn nicht aus den Augen gelassen hatte, so behielt nun auch Mark Aurel den Commodus stets an seiner Seite. Seine Ausbildung konzentrierte sich nun stark auf das Militärische, und nicht zufällig blieb Commodus zeitlebens sehr beliebt bei den Legionen. Gleichwohl blieben Art und Dauer seiner Vorbereitung auf die Herrscherrolle hinter den Möglichkeiten, die Mark Aurel zur Verfügung gestanden hatten, zurück. Commodus’ spätere Selbstinszenierung als keulenschwingender Herkules und Gladiator ist für Fündling übrigens weniger abwegig, als es auf den ersten Blick scheint. Fündling zufolge firmierte Herkules auch als Sinnbild eines rastlosen Herrschers, der die Welt in Übereinstimmung mit stoischen Grundsätzen von Plagen reinigt: „Das Spektakel des blutbespritzten Commodus mag ein Versuch gewesen sein, aus dem Vorbild etwas Eigenes zu machen, ein auf den Hund gekommener Stoizismus.“


title: Mark Aurel

text: Am 3. August 178 brachen Mark Aurel und Commodus zum zweiten Markomannenkrieg auf. Auf diesem Feldzug starb der Kaiser am 17. März 180, entweder laut Aurelius Victor in Vindobona, dem heutigen Wien, oder dem Zeitgenossen Tertullian folgend im Lager Bononia bei Sirmium an einer nicht bekannten Krankheit. Einige Wissenschaftler gehen von der Antoninischen Pest als Todesursache aus, andere vermuten ein Krebsleiden. Mit Ausbruch der Krankheit und in Erwartung des nahen Todes ließ der Kaiser seinen Sohn Commodus rufen und mahnte ihn angeblich, den Feldzug bis zum Sieg fortzusetzen. Commodus habe es in dieser Situation – möglicherweise aus Angst vor Ansteckung – eilig gehabt, sich wieder zu entfernen. Daraufhin soll Mark Aurel, um das eigene Ende zu beschleunigen, das Essen und Trinken verweigert haben und bald darauf verschieden sein. Seinen klagenden Freunden entgegnete er der Überlieferung nach: „Was weint ihr um mich? Weint um die Pest und das Sterbenmüssen aller!“ Der Leichnam des Kaisers wurde in Rom auf dem Campus Martius verbrannt. Über dem Ort des in der Antike zu einem Denkmal gestalteten Ustrinums erhebt sich heute der Palazzo Montecitorio. Die Asche Mark Aurels wurde im Mausoleum Kaiser Hadrians, der späteren Engelsburg, beigesetzt. Ihm zu Ehren ließ der Senat von Rom in der Zeit zwischen 176 und 193 eine Ehrensäule (Mark-Aurel-Säule) errichten. Diese ist auf der nach ihr benannten Piazza Colonna in Rom zu finden.


title: Mark Aurel

text: Die bekannteste Darstellung Mark Aurels ist sein bronzenes Reiterstandbild, das seit der Renaissance auf dem von Michelangelo gestalteten Platz (Kapitolsplatz) des Kapitols in Rom aufgestellt ist (jetzt in Nachbildung, das Original im benachbarten Museum). Dieses Reiterstandbild ist, seit der Einführung des Euro im Jahr 2002, auf der 50-Cent-Münze der italienischen Version dieser Währung abgebildet. Ein weiterer Abguss der Reiterstatue steht in Tulln an der Donau. Die Statue soll dort an die jahrhundertelange Anwesenheit der Römer an der Donaugrenze erinnern.


title: Mark Aurel

text: Das Bild, das Mark Aurel als Herrscher geboten hatte, sowie seine überlieferten philosophischen Reflexionen haben ihm unter Zeitgenossen und Nachgeborenen vielfach Respekt und Bewunderung eingetragen, in breiten Bevölkerungskreisen des Römischen Reiches wie unter Aristokraten und Herrschern. Der römische Senator, Zeitgenosse und Historiker Cassius Dio pries Mark Aurel als einen Kaiser, der besser geherrscht habe als irgendjemand sonst in einer vergleichbaren Machtstellung. Die dem letzten Adoptivkaiser bezeugte Verehrung mag noch verstärkt worden sein durch die nach seiner Regierungszeit einsetzenden Turbulenzen, die seinen Tod im Rückblick als Zäsur erscheinen ließen – mit den Worten Cassius Dios als Abstieg in ein Zeitalter von „Eisen und Rost“.


title: Mark Aurel

text: In der anderen wichtigen antiken Quelle zu Leben und Herrschaft Mark Aurels, der im 4. Jahrhundert entstandenen "Historia Augusta", nimmt dieser Kaiser bereits im Titel eine Sonderstellung ein ("vita Marci Antonii philosophi"), indem allein sein Name mit der Bezeichnung "Philosoph" verbunden wird. Als charakteristische Eigenschaften, die ihm in der "Historia Augusta" durchgängig zugeschrieben werden, nennt "Geoff W. Adams" Mäßigung, Gleichmut, Selbstbeherrschung und Verantwortung. Dabei sei die Unterscheidung zwischen Faktum und Fiktion in der "Historia Augusta" äußerst schwierig, weil sich die Darstellung aus einer Epoche speise, in der die Idealisierung Mark Aurels dessen Betrachtung umfassend durchdrungen habe. So ordnet Adams auch die beiden Mark Aurel kritisch behandelnden Abschnitte (20 und 29) der Marcus-Vita in der "Historia Augusta" ein, die in der Tradition der Kaiser-Biographien Suetons vermutlich dazu dienen sollten, dem überaus positiven Gesamtbild des Philosophen auf dem Kaiserthron einen neutralen Anstrich zu geben. Die "Historia Augusta"-Darstellung ziele insgesamt eher auf ein erzieherisches Musterbeispiel als auf historische Wirklichkeitstreue.


title: Mark Aurel

text: In die Nachfolge des "Marcus Aurelius Antoninus" stellte sich nicht nur sein Sohn Commodus, sondern stellten sich auch Septimius Severus, der sich zwecks Herrschaftslegitimation (fiktiv) zum Bruder des Commodus und zum Adoptivsohn Mark Aurels erklärte, und dessen Nachfolger in der Severer-Dynastie. Im 3. Jahrhundert war "Marcus Aurelius" Namensbestandteil bei jedem Herrscher seit Claudius Gothicus. Diokletian bekannte sich mit seiner Namensgebung deutlich zu Mark Aurel; und noch in der zweiten Hälfte des 4. Jahrhunderts hob ihn Kaiser Julian unter allen seinen Vorgängern als Philosophen hervor und ließ ihm von den Göttern den Sieg in einem satirisch-fiktiven Wettbewerb zusprechen.


title: Mark Aurel

text: Der wesentliche Eindruck, den Mark Aurel im spätantiken und mittelalterlichen Christentum hinterließ, war der des Christenverfolgers. Seine christlichen Zeitgenossen reagierten aber nicht einhellig mit Ablehnung. Tertullian sprach ihm sogar eine Schutzfunktion ("protector") für die Christenheit zu, resultierend aus Mark Aurels Dankbarkeit gegenüber jenen Christen, die mit ihren Gebeten für das „Regenwunder“ im ersten Markomannenkrieg gesorgt haben sollten.


title: Mark Aurel

text: Die längerfristige christliche Rezeption geprägt hat aber vor allem der Zeitgenosse des christenfreundlichen Kaisers Konstantin, Eusebius von Caesarea, der Mark Aurel als Christenverfolger herausstellte und ihm speziell den Märtyrertod des Polykarp von Smyrna 155 anlastete (als Antoninus Pius noch Kaiser war). Augustinus von Hippo führt Mark Aurel in seinem Werk vom Gottesstaat als vierten von zehn Christenverfolgern unter den römischen Kaisern an. Das Reiterstandbild des Marcus blieb während des Mittelalters nur erhalten, weil man in ihm den Förderer des Christentums, Konstantin den Großen, zu erkennen meinte. Das von Eusebius geschaffene Bild überdauerte während des Mittelalters nahezu durchgängig: ein Kaiser der alten Welt, der den wichtigen Krieg gegen die Parther gewonnen und Christenverfolgungen anberaumt hatte.


title: Mark Aurel

text: In der Neuzeit wurde Mark Aurel wiederentdeckt und erneut als Idealherrscher verehrt. Im XIX. Kapitel des "Principe" würdigt Niccolò Machiavelli ihn im Kontrast zu seinen Nachfolgern und den Soldatenkaisern des 3. Jahrhunderts. Nur er sei zu Lebzeiten wie auch nach dem Tod allgemein hoch verehrt worden, weil er die Herrschaft als rechtmäßiger Erbe angetreten habe, sie also weder den Soldaten noch dem Volk zu verdanken hatte, und darum beide zu zügeln in der Lage gewesen sei, ohne sich je Hass oder Verachtung zuzuziehen. Im Zeitalter der Aufklärung wurde Mark Aurel laut Jörg Fündling geradezu Modeautor, insbesondere für Voltaire. „Vernunft, Humanität, Pflichtgefühl und ein nichtchristlicher Gottesbegriff: So sollte ein König sein.“ Edward Gibbon vertrat in seinem berühmten Werk "History of the Decline and Fall of the Roman Empire" in Anlehnung an Cassius Dio die Meinung, dass mit dem Tod Mark Aurels ein goldenes Zeitalter geendet habe. Von der Neuzeit bis in die Gegenwart haben sich bedeutende Persönlichkeiten als seine Anhänger bekannt, darunter politisch Verantwortliche wie der aufgeklärte preußische Monarch Friedrich II. oder der deutsche Altbundeskanzler Helmut Schmidt, aber auch russische Literaten wie Anton Tschechow oder der Literaturnobelpreisträger Joseph Brodsky.


title: Mark Aurel

text: In der neueren Forschung wird unter anderem der Frage nachgegangen, wie bedeutsam Mark Aurels Philosophie für sein politisches Handeln war, ob und welche Anhaltspunkte es dafür gibt. Lukas de Blois sieht Mark Aurels tägliches Handeln zwar von seinen philosophischen Neigungen beeinflusst, jedoch nicht in der Art systematisch begründeter politischer Reformen. Dies zeige sich unter anderem in seiner Haltung zu Fragen des Familienrechts, der Sklaven- und Frauenstellung. Zu ähnlichen Schlüssen gelangt Thomas Finkenauer in seiner Spezialuntersuchung zu der die Sklaven betreffenden Rechtsetzung unter Mark Aurel. Gegen die Interessen der Sklavenherren kam es in der Regel nicht zur Freilassung von Sklaven. Flohen diese, wurden sie wie Gesetzesbrecher verfolgt. Nur wo allein die kaiserliche Kasse betroffen war, im eigenen Verfügungsbereich also, wurde eine großzügigere Freilassungspraxis entwickelt. Finkenauer verweist zudem auf das mit den besten Juristen der Zeit besetzte "consilium principis"; es beriet „in offenbar diskursfreudiger Atmosphäre“ und hatte Mark Aurels Wertschätzung, sodass viele Entscheidungen auch ohne dessen Mitwirkung vielleicht kaum anders ausgefallen wären. Resümierend heißt es: „So selten in den Abhandlungen der klassischen römischen Juristen philosophisches Gedankengut aufscheint, so selten ist es auch Entscheidungsgrundlage oder auch nur Motivation in den kaiserlichen Konstitutionen. Wahrscheinlich wäre es damit auch überfordert.“ Auch Christopher Gill sieht Mark Aurels Reskripte zur Sklavenfrage zwar auf eine „humane“ Behandlung dieser Unfreien gerichtet, nicht aber auf eine radikal neue, philosophisch konzipierte Änderung des Umgangs mit ihnen. Speziell unter dem Druck der Markomannenkriege sei es ihm vermutlich als der beste Weg erschienen, sein stoisches Lebensprojekt zu verfolgen, indem er seine Herrscherfunktion auf wirksame und humane Weise ausübte.


title: Mark Aurel

text: Auf eine zweifache und nur scheinbar widersprüchliche Sicht Mark Aurels auf die Vereinbarkeit seines Anspruchs mit seiner Rolle als Herrscher im Krieg richtet Jean-Baptiste Gourinat sein Augenmerk anhand der "Selbstbetrachtungen". Eingangs von Buch VIII heißt es:


title: Mark Aurel

text: Rang und Ruhm eines Philosophen kann Mark Aurel nach eigener Einschätzung demnach nicht beanspruchen – auch weil ihm sein Lebensalltag dabei im Wege steht. An anderer Stelle aber findet sich diese Betrachtung:


title: Mark Aurel

text: Für Gourinat resultiert aus der Zusammenführung beider Blickwinkel, dass Mark Aurel sein Dasein in politischer Verantwortung einerseits zwar die Reputation des Philosophen kostet, dass es ihm andererseits aber eine politische Praxis vorgibt, die ihn gar nicht erst in Versuchung führt, Abhandlungen zu verfassen oder seine Zeit mit praxisfernen theoretischen Spekulationen zu verbringen.


title: Mark Aurel

text: Für Marcel van Ackeren und Jan Opsomer lässt sich Mark Aurel durch eine rein historische Perspektive nur unzureichend erfassen. Er sei wie kaum eine andere Figur der Antike für eine Vielzahl von Disziplinen interessant, darunter Archäologie, Philosophie, Philologie, Numismatik, Politikwissenschaft und Rechtsgeschichte. Die "Selbstbetrachtungen", die Mark-Aurel-Säule, sein Reiterstandbild, die ungemein vielfältigen Münzprägungen sowie anhaltende archäologische Funde erforderten und ermöglichten interdisziplinäre Forschung mit dem Ziel, durch komparatistische Methodik ein möglichst facettenreiches Verständnis von Mark Aurel und seiner Wirkung zu erarbeiten und zu vermitteln. In diese Richtung scheint auch die Mark-Aurel-Darstellung des Althistorikers Alexander Demandt zu zielen, der es auf einen „erneuten Versuch“ anlegt, „die literarischen und epigraphischen, die numismatischen und archäologischen Zeugnisse vom Kriegsgeschehen so in eine Chronik einzuordnen, daß sie einander nicht im Wege stehen und die geostrategische Ereignisfolge nachvollziehbar machen.“


title: Windkraftanlage

text: Eine Windkraftanlage (Abk.: WKA) oder Windenergieanlage (Abk.: WEA) wandelt die Bewegungsenergie des Windes in elektrische Energie um und speist sie in ein Stromnetz ein. Umgangssprachlich werden auch die Bezeichnungen "Windkraftwerk" oder einfach nur "Windrad" verwendet. Windkraftanlagen sind heute mit Abstand die wichtigste Form der Windenergienutzung. Die mit großem Abstand dominierende Bauform ist der dreiblättrige "Auftriebsläufer" mit horizontaler Achse und Rotor auf der Luvseite. Zwischen Rotor und Generator kann sich ein zu höherer Drehzahl übersetzendes Zahnradgetriebe befinden. Das gemeinsame Maschinengehäuse (auch als "Gondel" bezeichnet) ist auf einem rohrförmigen Turm montiert und wird samt Rotor der Windrichtung per Elektromotor nachgeführt. Andere Bauweisen, insbesondere der Rotoren, haben sich bisher nicht durchgesetzt.


title: Windkraftanlage

text: Windkraftanlagen können in allen Klimazonen genutzt werden. Sie werden an Land "(onshore)" und in Offshore-Windparks im Küstenvorfeld der Meere installiert. Heutige Anlagen speisen fast ausschließlich in ein übergeordnetes Stromnetz anstatt in ein Inselnetz ein. Sie weisen durch die verwendete Leistungselektronik im Gegensatz zu älteren Anlagen mit direkt netzgekoppeltem Asynchrongenerator eine sehr gute Netzverträglichkeit auf. Die Nennleistung neu installierter Windkraftanlagen liegt an Land meist im Bereich von 3 bis über 6 MW, während die größten bisher entwickelten Offshore-Anlagen bis etwa 15 MW erreichen.


title: Windkraftanlage

text: Eine Gruppe von Windkraftanlagen wird Windpark genannt. Kleinanlagen im Leistungsbereich von wenigen 100 Watt bis zu mehreren kW werden als Windgeneratoren bezeichnet. Diese können auch als einzelne Anlage wirtschaftlich sein.


title: Windkraftanlage

text: Die erste belegte windbetriebene Anlage zur Stromerzeugung errichtete 1887 der Schotte James Blyth, um Akkumulatoren für die Beleuchtung seines Ferienhäuschens aufzuladen. Seine einfache, robuste Konstruktion mit einer vertikalen Achse von zehn Metern Höhe und vier auf einem Kreis von acht Metern Durchmesser angeordneten Segeln hatte eine bescheidene Effizienz. Nahezu zeitgleich orientierte sich Charles Francis Brush in Cleveland, Ohio mit einer 20 Meter hohen Anlage an den damals recht fortgeschrittenen amerikanischen Windpumpen. Bei Pumpen kommt es eher auf das Drehmoment als auf die Drehzahl an; Brush verwendete eine zweistufige Übersetzung mit Riementrieben, um einen 12-kW-Generator anzutreiben.


title: Windkraftanlage

text: Der Däne Poul la Cour kam um 1900 durch systematische Versuche – unter anderem an aerodynamisch geformten Flügelprofilen in Windkanälen – zum Konzept des "Schnellläufers", bei dem nur wenige Rotorblätter ausreichen, die Energie der Strömung über die ganze Rotorfläche auszunutzen. Während des Ersten Weltkrieges waren über 250 Anlagen dieses Typs in Dänemark in Betrieb. Auch in anderen Staaten wurden im frühen 20. Jahrhundert Windmotoren zur dezentralen Stromerzeugung errichtet. Mit der flächendeckenden Elektrifizierung in der Zwischenkriegszeit verschwanden viele dieser Anlagen wieder, zumal die mit Gleichstromgeneratoren und Akkuspeichern ausgerüsteten Windmotoren nicht mit Wechselstrom-Stromnetzen kompatibel waren.


title: Windkraftanlage

text: Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde in verschiedenen Staaten die Windenergieforschung vorangetrieben. Staaten wie Frankreich und Großbritannien investierten bis ca. 1965 große Summen in die Windkraftforschung. Die durch die Luftfahrt vorangetriebene Verbesserung der Profilgeometrien in den 1950er und 1960er Jahren auf Gleitzahlen weit über 50 erlaubte extreme Schnellläufer mit nur noch einem einzigen Rotorblatt. Rotoren mit mehr als zwei Blättern galten als rückständig. Angesichts niedriger Energiepreise wurden mit Ausnahme von wenigen Prototypen aber kaum Anlagen errichtet.


title: Windkraftanlage

text: Zu einer Renaissance der Windenergienutzung kam es ab den 1970er Jahren unter anderem infolge der Umwelt- und Energiedebatte und zweier Ölkrisen. In den 1970er und 1980er Jahren wurden eine Vielzahl verschiedener Konstruktionen erprobt, wobei sich letztlich Turbinen mit horizontaler Achse durchsetzten. In einigen Staaten (wie unter anderem Deutschland und USA) setzte man zunächst auf anspruchsvolle industrielle Großprojekte wie den zweiflügeligen GROWIAN; diese hatten aber große technische Probleme und erwiesen sich als Fehlschläge. Ausgehend von Dänemark, wo es außer den Kenntnissen zum Bau von Kleinanlagen auch eine idealistische Kundschaft für derartige Anlagen gab, setzte sich das "Dänische Konzept" zahlreicher robuster Anlagen kleiner Leistung durch, die anfangs häufig von Kleinunternehmen und Bastlern mit zunächst einfachen Mitteln hergestellt wurden.


title: Windkraftanlage

text: Die in den 1980er Jahren auch zu Tausenden in die USA exportierten Anlagen hatten drei starre Rotorblätter (also ohne Blattwinkelverstellung) und eine ohne Frequenzumrichter ans Netz gekoppelte Asynchronmaschine mit ein oder zwei festen Drehzahlen. Die Leistung wurde durch beabsichtigten Strömungsabriss begrenzt. Archetyp dieses sehr erfolgreichen Konzeptes war die von Johannes Juul konstruierte und 1957 in Betrieb genommene Gedser-Windkraftanlage. Sie arbeitete bis zu ihrer vorläufigen Stilllegung 1966 und wurde 1977 für ein gemeinsames Testprogramm von dänischen Wissenschaftlern und NASA für einige Jahre wieder in Betrieb genommen.


title: Windkraftanlage

text: Auf Basis dieser nach heutigen Maßstäben kleinen Anlagen fand dann in den 1990er und 2000er Jahren die weitere Entwicklung hin zu Großturbinen mit variabler Drehzahl und verstellbaren Rotorblättern statt. Seither ist Dänemark das Land mit dem größten Windkraftanteil an der Stromerzeugung.


title: Windkraftanlage

text: Mit dem Stromeinspeisungsgesetz von 1991 begann der Aufschwung der Windenergie auch in Deutschland; er setzte sich mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (in Kraft seit dem 1. April 2000) fort. Diese politischen Rahmenbedingungen trugen dazu bei, dass deutsche Windkraftanlagenhersteller heute weltweit zu den Technologie- und Weltmarktführern zählen.


title: Windkraftanlage

text: Im Bestreben nach immer niedrigeren Stromgestehungskosten wurden die Windkraftanlagen im Laufe der Entwicklung sukzessive größer. Die mittlere Nennleistung der in Deutschland neu installierten Windkraftanlagen betrug 164 kW im Jahr 1990, im Jahr 2000 erstmals über 1 MW, im Jahr 2009 erstmals über 2 MW. Im Jahr 2011 lag sie bei über 2,2 MW, wobei Anlagen mit einer installierten Leistung von 2,1 bis 2,9 MW mit einem Anteil von 54 % dominierten. Zur Ertragssteigerung wird u. a. der Rotordurchmesser vergrößert. Eine Verdopplung der Rotorblattlänge bewirkt gemäß der Kreisformel eine Vervierfachung der Rotorfläche. Noch bis Ende der 1990er Jahre lag der Durchmesser neu errichteter Anlagen meist unter 50 Meter, nach etwa 2003 meist zwischen 60 und 90 Meter. Bis 2021 wuchs der durchschnittliche Rotordurchmesser neuer Anlagen in Deutschland auf 133 m, die durchschnittliche Nabenhöhe auf 140 m und die Nennleistung auf 3,978 MW, mit deutlichen Unterschieden aufgrund regionaler Windhöffigkeit.


title: Windkraftanlage

text: Weltweit überstieg die Durchschnittsleistung neu installierter Anlagen im Jahr 2017 erstmals die 2,4-MW-Marke. Der Trend geht zu größeren Anlagen: So begannen um das Jahr 2020 herum verschiedene Hersteller mit der Markteinführung von Onshore-Plattformen im Leistungsbereich um ca. 6 MW. Im Offshore-Bereich werden mit Stand 2021 Anlagen mit Nennleistungen zwischen 6 und 10 MW und Rotordurchmessern über 150 Metern installiert. Neu entwickelte Offshore-Anlagen verfügen bei Rotordurchmessern von ca. 220 Metern über Nennleistungen zwischen 13 und 15 MW.


title: Windkraftanlage

text: Moderne Schwachwindanlagen besitzen Rotordurchmesser bis über 160 Meter und Nabenhöhen bis über 160 Meter. Enercon setzt seit etwa 1995 auf getriebelose Anlagen und war zunächst lange der einzige Hersteller von Anlagen mit Direktantrieb; doch nutzen inzwischen deutlich mehr Hersteller ein getriebeloses Design, das nun als „zweite Standardbauweise“ gilt. Im Jahr 2013 betrug der weltweite Marktanteil der getriebelosen Anlagen 28,1 %.


title: Windkraftanlage

text: Windkraftanlagen wurden bis etwa 2010 stationär per Dockmontage gefertigt. Seitdem setzen Hersteller aus Kostengründen zunehmend auf Serienfertigung im Fließbandverfahren und auf eine Industrialisierung und Standardisierung ihrer Produkte. Parallel dazu setzen sich – wie im Automobilbau seit langem Standard – modulare Plattformstrategien durch, bei denen auf der gleichen technischen Basis Anlagentypen bzw. -varianten für verschiedene Windklassen entwickelt werden, z. B. durch unterschiedliche Rotorgrößen bei weitgehend identischem Triebstrang oder mit unterschiedlichen Generatorkonzepten bei gleichem Rotordurchmesser.


title: Windkraftanlage

text: Nicht alle neu installierten Anlagen stehen an neuen Standorten: Teilweise werden alte Anlagen abgebaut und durch leistungsstärkere ersetzt, was als Repowering bezeichnet wird. Innerhalb von Windparks sinkt dabei in der Regel die Anzahl der Einzelanlagen, während die installierte Leistung und der Ertrag steigen.


title: Windkraftanlage

text: Zur Abschätzung des Jahresertrages wird für den Standort der Windkraftanlage die sogenannte "mittlere Windgeschwindigkeit" angegeben. Sie ist ein Durchschnittswert der über das Jahr auftretenden Windgeschwindigkeiten. Die untere Grenze für den wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage liegt, abhängig von der Einspeisevergütung, bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von etwa 5–6 m/s auf Nabenhöhe. Dabei sind jedoch noch weitere Faktoren zu berücksichtigen.


title: Windkraftanlage

text: Ein Windgutachten auf Basis der Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit für einen Standort dient der optimalen Wahl der Nennwindgeschwindigkeit (meist das 1,4- bis 2fache der mittleren Windgeschwindigkeit) bzw. bei gegebenen Anlagendaten der Abschätzung der pro Jahr erzeugten Energie, branchenüblich als Volllaststunden angegeben. Abhängig von verschiedenen Faktoren wie z. B. Standortgüte und Anlagenauslegung erreichen Windkraftanlagen etwa zwischen 1400 und 5000 Volllaststunden im Jahr. Das entspricht einem Nutzungsgrad von 16 bis 57 Prozent.


title: Windkraftanlage

text: Über Rechenprogramme im Internet lässt sich der Ertrag bestimmter Anlagen unter zu wählenden Bedingungen näherungsweise bestimmen. Aufschluss über die tatsächlichen Erträge eines Standortes können jedoch nur auf Windmessungen basierende Windgutachten geben. Dabei ist der Turbulenzgrad aufgrund topografischer Gegebenheiten, Vegetation, höherer Bauten oder benachbarter Windkraftanlagen zu berücksichtigen. Die Ertragsminderung durch verminderte Windgeschwindigkeit und Turbulenz hinter anderen Windkraftanlagen wird als - oder Nachlaufverlust bezeichnet.


title: Windkraftanlage

text: Da das Leistungsangebot mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit steigt, ist es sinnvoll, die Anlage für eine deutlich höhere als die mittlere Windgeschwindigkeit auszulegen. Die Anlage erreicht ihre Nennleistung, manchmal als installierte Leistung bezeichnet, bei der "Nennwindgeschwindigkeit". Darüber wird die Leistung der Anlage konstant gehalten, um Überlastungen zu vermeiden. Bei sehr großen Windgeschwindigkeiten (Sturm) wird die Anlage ganz abgeschaltet (Details siehe unten im Abschnitt: Regelung und Betriebsführung).


title: Windkraftanlage

text: Bei gegebenen Investitionskosten kann die Nennleistung auf Kosten der Rotorfläche erhöht werden oder umgekehrt. Eine Anlage mit höherer Nennleistung nutzt einen größeren Teil des Energieangebotes aus, eine Anlage mit größerem Rotor speist unterhalb der Nennwindgeschwindigkeit mehr Leistung in das Stromnetz ein. Bei Onshore-Anlagen in Deutschland, wo v. a. Anlagen mit vergleichsweise hohen Nennleistungen zum Einsatz kommen, erreichten Anlagen mit Baujahr um 2010 knapp 2000 Volllaststunden, 2013 errichtete Anlagen rund 2150 Volllaststunden. Um 2013 wurde prognostiziert, dass von Anlagen an Land im Schnitt mindestens 2250 VLS schaffen werden und Offshore-Anlagen 4500 VLS. In anderen Ländern lagen die Kapazitätsfaktoren damals z. T. deutlich höher. In den USA, wo 2015 noch keine Offshore-Windparks in Betrieb waren, erreichten Windkraftanlagen beispielsweise vergleichsweise hohe Kapazitätsfaktoren von 30–40 %, entsprechend etwa 2600–3500 Volllaststunden.


title: Windkraftanlage

text: Eine 2020 veröffentlichte Studie prognostiziert, durch moderne Anlagentechnologien könnten die Volllaststunden auf Werte zwischen 2.700 und 3.500 je nach Standort steigen und die gesamte deutsche Windflotte könnte im Jahr 2030 über 200 TWh Strom produzieren (im Falle zusätzlicher Flächenausweisung sogar über 500 TWh). Unter den prognostizierten Entwicklungsbedingungen könne die Windindustrie im Jahr 2040 sogar 700 TWh Strom erzeugen.


title: Windkraftanlage

text: Seit etwa 2010 werden von mehreren Herstellern "Schwachwindanlagen" mit besonders großer spezifischer Rotorfläche (ca. 4,5 – 5 m²/kW) verkauft, mit denen auch auf windschwächeren Standorten deutlich mehr Volllaststunden als oben angegeben erreicht werden können. Der vergleichsweise schwach ausgelegte Triebstrang und Generator führt nur zu geringen Einbußen bei der jährlichen erzeugten Strommenge, senkt die auf die Anlage wirkenden mechanischen Lasten, erhöht die Volllaststundenzahl und wirkt sich positiv auf die Windleistungsprognose aus. Zugleich verstetigt sich die Windstromproduktion; der Ausbaubedarf des Stromnetzes wird geringer und die Stromgestehungskosten sinken.


title: Windkraftanlage

text: Beispiele für derartige Schwachwindanlagen sind die Nordex N131/3000, die GE 2.5-120 und die Gamesa G114-2.0. Mit Nabenhöhen von 130 m und mehr erzielen solche Anlagen unter Referenzbedingungen über 3500 Volllaststunden; beispielsweise liegt die Nordex N117/2400 mit einer Nabenhöhe von 141 m bei ca. 3960 Volllaststunden. 2016 wurde erwartet, dass der Trend in Richtung Schwachwindanlage anhält und dass die Rotorfläche weiterhin schneller ansteigt als die Generatorleistung. Es ist auch für windhöffigere Standorte sinnvoll, die Rotorfläche pro Nennleistung zu erhöhen, um die Zahl der Volllaststunden pro Jahr zu erhöhen und die Kosten pro Kilowattstunde zu senken.


title: Windkraftanlage

text: Je nach dem aerodynamischen Prinzip, das zur Erzeugung der Drehbewegung genutzt wird, werden Windkraftanlagen in Widerstands- und Auftriebsläufer unterschieden.


title: Windkraftanlage

text: Ein "Widerstandsläufer" ist ein Anlagentyp, dessen Wirkungsweise vorwiegend auf der Ausnutzung des Strömungswiderstandes basiert, wie bei der bis ins 7. Jahrhundert zurückverfolgbaren persischen Windmühle.


title: Windkraftanlage

text: Beim "Auftriebsläufer" wird der dynamische Auftrieb genutzt. Die schmaleren, profilierten Rotorblätter dieser Anlagen bewegen sich viel schneller und quer zum Wind. So lässt sich mit geringerem Materialaufwand eine große Fläche abernten. Besonders bei kleineren Windgeneratoren ist dieses Prinzip durch verschiedene Bauformen verwirklicht worden, darunter einfache Versionen der im folgenden Kapitel ausführlich besprochenen eigentlichen Windkraftanlagen, also Bauformen mit einem sternförmigen Rotor mit wenigen (meist drei) Blättern, die "vor" einem Mast oder Turm um eine horizontale Achse rotieren. Diese Anlagen werden in der Fachliteratur gelegentlich auch als "HAWT" d. h. "horizontal axis wind turbine" (Windkraftanlage mit horizontaler Achse) bezeichnet.


title: Windkraftanlage

text: Der für diese Anlagen nötige aktive Windnachführungsmechanismus kann bei sogenannten Leeläufern, bei denen der Rotor hinter dem Turm läuft, unter Umständen entfallen, da der Wind den Rotor automatisch in die richtige Richtung drehen kann. In der Praxis sind solche Konzepte jedoch nur schwer umzusetzen und mit gravierenden Problemen behaftet. Hierzu zählt insbesondere die Gefahr schneller Gondeldrehungen mit den sich daraus ergebenden hohen Biegebelastungen für die Rotorblätter. Erfolgreiche Anlagen mit passiver Windrichtungsnachführung sind nur im Bereich kleiner und mittlerer Leistungen dokumentiert, erfolgreiche Großanlagen wurden hingegen nicht realisiert.


title: Windkraftanlage

text: Auftriebsläufer lassen sich auch mit vertikaler Rotationsachse realisieren ("VAWT" nach ). Unter diesen dominieren Darrieus-Rotoren, die bis in den mittleren Leistungsbereich gebaut werden, in klassischer »Schneebesenform« oder als H-Darrieus-Rotor, dessen Blätter beim Umlauf einen Zylindermantel bilden. Bei einer vertikal stehenden Rotationsachse muss der Rotor der Windrichtung nicht nachgeführt werden. Allerdings stehen die Blätter in Teilbereichen des Umlaufs ungünstig zur Strömung, die Blattfläche muss entsprechend vergrößert werden. Durch zyklische Lastwechsel treten Schwingungen und Belastungen der gesamten Konstruktion auf. Der konstruktive Mehraufwand, zusammen mit dem niedrigen Leistungsbeiwert (Quotient aus genutzter zu ankommender Windleistung) von durchschnittlich 0,3 im Vergleich zu 0,4 bis 0,5 bei Rotoren mit horizontaler Drehachse erklärt den geringen Marktanteil.


title: Windkraftanlage

text: Eine Bauform des H-Darrieus-Rotors mit wendelförmig gebogenen Blättern hat ein gleichmäßigeres Drehmoment als der klassische H-Rotor und benötigt so keine Anfahrhilfe, wie sie bei klassischen Darrieus-Rotoren mit hoher Schnelllaufzahl erforderlich ist. Savonius-Rotoren kommen aufgrund ihrer geringen Schnelllaufzahl und dem niedrigen Leistungsbeiwert zur Stromerzeugung nicht in Frage, sind aber für den Einsatz als Windpumpe geeignet.


title: Windkraftanlage

text: Windkraftanlagen können für verschiedene Windklassen zugelassen werden. International ist die Norm IEC 61400 am geläufigsten. In Deutschland gibt es zudem die Einteilung des Deutschen Institutes für Bautechnik (DIBt) in Windzonen. Die IEC-Windklassen spiegeln die Auslegung der Anlage für windstarke oder windschwache Gebiete wider. Charakteristisch für Schwachwindanlagen sind größere Rotordurchmesser bei gleicher Nennleistung. Mittlerweile existieren Anlagen, die pro kW Nennleistung 4–5 m² Rotorfläche aufweisen, während gängige Starkwindanlagen bei 1,5–2,5 m² pro kW Nennleistung liegen. Oft haben Schwachwindturbinen ein angepasstes Blattprofil und eine größere Nabenhöhe.


title: Windkraftanlage

text: Als Bezugswerte werden die durchschnittliche Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe und ein Extremwert des 10-Minuten-Mittels verwendet, der statistisch nur ein Mal innerhalb von 50 Jahren auftritt.


title: Windkraftanlage

text: Eine Windkraftanlage besteht im Wesentlichen aus einem Rotor mit Nabe und Rotorblättern sowie einer Maschinengondel, die den Generator und häufig ein Getriebe beherbergt. Es gibt auch getriebelose Anlagen. Die Gondel ist drehbar auf einem Turm gelagert, dessen Fundament die notwendige Standsicherheit gibt. Dazu kommen die Überwachungs-, Regel- und Steuerungssysteme sowie die Netzanschlusstechnik in der Maschinengondel und im Fuß oder außerhalb des Turmes.


title: Windkraftanlage

text: Heutige Windkraftanlagen verfügen fast ausnahmslos über drei Rotorblätter. Diese sind elementarer und prägender Bestandteil einer Windkraftanlage. Mit ihnen wird der Strömung Energie entnommen und dem Generator zugeführt. Sie sind für einen wesentlichen Teil der Betriebsgeräusche verantwortlich und werden daher nicht nur auf einen hohen Wirkungsgrad, sondern insbesondere nahe den Blattspitzen auch auf Geräuschminderung hin optimiert (siehe z. B. Hinterkantenkamm). Die maximale Blattlänge aktueller Windkraftanlagen liegt Stand 2013 bei rund 65 Metern im Onshore- und 85 Metern im Offshore-Bereich. Das Gewicht solcher Blätter beträgt etwa 25 Tonnen. Zum einfacheren Transport kommen zunehmend sog. Rotorblattadapter zum Einsatz, mit denen die Flügel beim Passieren enger Straßen oder der Passage durch unwegsames Gelände auf dem letzten Transportabschnitt nach oben geschwenkt werden können.


title: Windkraftanlage

text: Rotorblätter bestehen in der Regel aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) und werden zumeist in Halbschalen-Sandwichbauweise mit Versteifungsholmen oder -stegen im Inneren hergestellt. Vermehrt kommen bei langen Rotorblättern Kohlenstofffasern zum Einsatz, vor allem bei hohen Belastungen ausgesetzten Starkwind- und Offshore-Anlagen, aber ebenfalls bei Schwachwindanlagen mit großen Rotordurchmessern. Die Kräfte in Längsrichtung werden von Gurten aus Glas- oder Kohlenstofffasern aufgenommen. Diese Gurte bestehen entweder aus Endlosfasern, sogenannten Rovings, oder Gelegen.


title: Windkraftanlage

text: Von der weit überwiegenden Sorte Windräder mit im Wesentlichen horizontaler Rotordrehachse wurden in den Anfangsjahren links- und rechtsdrehende aufgestellt. Inzwischen setzte sich – aus Sicht des ankommenden Winds – die Drehrichtung im Uhrzeigersinn durch. Der Rotor liegt in aller Regel vor dem Mast, da der Mast die Windströmung verwirbelt und ein Rotor hinter dem Mast seine Blätter durch diese Wirbelschleppe führen würde, was zu Lärm, Blattbelastung und Effizienzminderung führen würde.


title: Windkraftanlage

text: Zu jeder Anzahl von Blättern und ansonsten je nach Schnelllaufzahl optimierter Geometrie gibt es deshalb eine optimale Schnelllaufzahl, bei der der Leistungsbeiwert maximal wird. Das Maximum ist allerdings jeweils recht flach. Es liegt für Ein-, Zwei- und Dreiblattrotoren bei 15, 10 bzw. 7 bis 8.


title: Windkraftanlage

text: Die Höhe des Maximums nimmt mit der Zahl der Blätter zunächst zu, von Ein- zu Zweiblattrotoren um etwa 10 %, zu drei Blättern allerdings nur noch um 3 bis 4 %. Dieser geringe Zuwachs allein rechtfertigt kein drittes Rotorblatt. Jedoch sind Dreiblatt-Rotoren leiser und schwingungstechnisch einfacher beherrschbar als Zweiblatt-Rotoren. Die beiden bedeutendsten Gründe dafür sind:


title: Windkraftanlage

text: Maßnahmen gegen diese Lastspitzen sind Pendelnaben, flexiblere Blätter, elastische Lagerung des gesamten Triebstranges sowie ein überlastsicherer Antrieb der Windrichtungsnachführung. Diese erfordern jedoch höheren Bauaufwand und stellen eine potentielle Fehlerquelle dar, die sich in einem größeren Wartungs- und Reparaturaufwand und damit höheren Stillstandszeiten äußern kann. Zweiflügler wurden nur in der Vergangenheit in Stückzahlen gebaut, siehe etwa Lagerwey und Ventis. Heute dominieren Anlagen mit drei Rotorblättern und starrer Nabe.


title: Windkraftanlage

text: Die theoretischen Vorteile der Zweiflügler liegen bei der Materialersparnis beim Rotor und über die höhere Rotordrehzahl beim Getriebe sowie der Möglichkeit, komplette Rotoren zu verschiffen und zu montieren. Im Offshore-Einsatz, wo die Lärmemissionen weniger relevant sind, könnten Zweiblattanlagen damit trotz der bisher eher negativen Erfahrungen aus Kostengründen einen Vorteil gegenüber Dreiblattanlagen haben. Drastische Kostensenkungen gegenüber der Standardbauart, durch die die Stromgestehungskosten in einer ganz anderen Größenordnung liegen, werden aber für unrealistisch gehalten. Das größere Potential für Kostensenkung liegt in größeren Bauserien sowie der weiteren Optimierung bestehender Konzepte. Bisher kam es daher zu keiner Rückkehr der Zweiflügler. Von den vom Ingenieurbüro Aerodyn Engineering entwickelten, von Ming Yang gebauten Anlagen wurden 18 mit 3 MW und eine mit 6,5 MW in China errichtet. Damit endete die Zusammenarbeit und sowohl Aerodyn Engineering (jetzt AEROVIDE) als auch Ming Yang entwickeln bzw. bauen jetzt Dreiblattanlagen.


title: Windkraftanlage

text: Der Windwiderstand der Rotorfläche lässt den Wind graduell zur Seite hin ausweichen. Weiters verbiegen sich die Blätter im starken Windstrom in Windrichtung. Damit trotz beider Effekte die Blätter eher rechtwinkelig zur lokalen Windströmung stehen, werden diese bei der Herstellung in einem (sehr flachen) Winkel gegen den Wind geneigt angeordnet. Das hilft auch zu verhindern, dass ein Blatt am Mast streift. Um ausreichenden Spielraum zwischen Blatt und Mast und auch dem ihm etwas vorstehenden Luftstau zu schaffen, wird typisch auch die Rotorachse so geneigt, dass die Spitze etwas angehoben wird.


title: Windkraftanlage

text: Mit einer leichten Sichelform im äußeren Bereich der Rotorblätter weichen in Böen die Blattspitzen nach Lee aus. Die damit einhergehende Verwindung der Blätter mindert den Anströmwinkel und damit die Windlast. Entsprechend kann Material gespart werden. Zudem lassen sich Rotorblätter mit Turbulatoren wie Vortex-Generatoren und Zackenbändern ausrüsten. Ein relativ neuer Trend in der Formgebung von Rotorflügeln sind Tuberkel auf der Oberfläche und Kämme an der Flügelhinterkante. Diese Maßnahmen ermöglichen sowohl eine Ertragssteigerung um wenige Prozent als auch eine Geräuschreduktion im Betrieb.


title: Windkraftanlage

text: Optimiert wird ein Rotor für den Bereich unterhalb der Nennleistung des Generators. Eine für die Auslegung jeglicher Strömungsmaschine wichtige Kennzahl ist die Schnelllaufzahl formula_1 (lambda). Sie gibt das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors zur (hier) Windgeschwindigkeit an. Bei gleicher Schnelllaufzahl scheinen sich große Rotoren im Vergleich zu kleineren gemächlich zu drehen. Übliche Dreiblattrotoren haben heute Schnelllaufzahlen von 7 bis 8. Nebenstehende Abbildung zeigt die Geschwindigkeits-, Kraft- und Winkelverhältnisse für solch eine Schnelllaufzahl an einem Blattquerschnitt bei etwa 2/3 des Radius.


title: Windkraftanlage

text: Das Drehmoment ist umgekehrt proportional zu formula_1, d. h., bei niedrigeren Schnelllaufzahlen erhöht sich das Drehmoment, was einen größeren Generator oder ein kräftigeres Getriebe mit höherer Übersetzung nötig macht und den Wirkungsgrad senkt, weil der den Rotor durchsetzende Luftstrom in Rotation versetzt wird. Dazu kommen Verluste durch die Umströmung der Blattspitzen. Dieser induzierte Widerstand nimmt mit der Zahl der Blätter und mit der Schnelllaufzahl ab. Mit steigender Schnelllaufzahl sind daher weniger Blätter notwendig, um den induzierten Widerstand auf einem konstant niedrigen Niveau zu halten (prinzipiell proportional zu formula_3, aber die Blattanzahl muss natürlich eine ganze Zahl sein). Wegen der Proportionalität des Auftriebs zur Blattfläche und zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit ist mit steigender Schnelllaufzahl außerdem weniger gesamte Blattfläche (proportional zu formula_4) notwendig, um die gesamte Rotorfläche abzuernten.


title: Windkraftanlage

text: Eine größere Blattfläche als nötig, bei geringerem Auftriebsbeiwert, wird vermieden, weil das zu erhöhtem Luftwiderstand führen würde. Zudem senkt eine kleinere Windangriffsfläche der im Sturm stillgelegten Anlage die mechanische Belastung der gesamten Struktur, vom Rotor über den Turm bis zum Fundament. Schlanke Blätter mit geringer Fläche bedingen aber ein Stabilitätsproblem. Da die Biegefestigkeit und Verwindungssteifigkeit überproportional mit der Profildicke zunehmen, wird die gesamte Blattfläche, unter Beachtung obiger Zusammenhänge, auf möglichst wenige Blätter aufgeteilt.


title: Windkraftanlage

text: Neben der Festigkeitsproblematik begrenzt auch die Aerodynamik die Schnelllaufzahl: Mit flacherem Anströmwinkel wird ein kleinerer Anteil des Auftriebs als Vortrieb wirksam (siehe Abbildung), während der Strömungswiderstand etwa gleich bleibt. Bei einer Schnelllaufzahl, die der Gleitzahl des Profils entspricht, sinkt der Vortrieb im Außenbereich des Rotors auf null.


title: Windkraftanlage

text: 2020 kam eine Arbeitsgruppe des DLR mittels Computersimulation zum Ergebnis, dass in Windparks auf der Nordhalbkugel die mindestens in zweiter Reihe stehenden Windräder bis zu 23 Prozent mehr Energie gewinnen könnten, wenn sie links- statt rechtsdrehend ausgeführt wären, während auf der Südhalbkugel rechtsdrehende Windräder die optimale Drehrichtung hätten. Dieser auf die Corioliskraft zurückzuführende Effekt ergebe sich vor allem nachts. Die Computersimulation verwendete aber theoretische Extremwerte; in der Praxis ist der Effekt bedeutungslos.


title: Windkraftanlage

text: Ein mögliches Phänomen an den Blättern ist Eisbildung. Sie mindert den Wirkungsgrad, da sie die Form und damit das aerodynamische Profil der Blätter verändert. Auch Unwucht des Rotors kann eine Folge sein. Herabfallende oder durch die Drehbewegung weggeschleuderte Eisbrocken stellen eine Gefahr unterhalb der Rotorblätter und in der näheren Umgebung dar. Als Sicherheitsabstand wird daher die 1,5-fache Summe aus Turmhöhe und Rotordurchmesser empfohlen. Die Anlagen schalten sich bei Eisansatz automatisch ab, der in der Regel durch eine Änderung der intern aufgezeichneten Leistungskurve (Leistung und Wind passen wegen schlechterer Aerodynamik nicht mehr zusammen) und durch Beobachtung der Temperatur oder Unwucht am Rotor ermittelt wird. Die Rotorblätter einiger Firmen können mit einem Rotorblattenteisungssystem ausgerüstet werden. Dieses soll Eisansatz an Blättern vermindern beziehungsweise das Abtauen beschleunigen. Die Heizung hat eine Leistung im ein- bis zweistelligen Kilowattbereich pro Rotorblatt, was jedoch wenig ist gegenüber der eingespeisten Leistung (mehrere hundert bis einige tausend Kilowatt). Bei einigen Anlagen wird zur Blattheizung die Abluft aus der Gondel (dem Generatorhaus auf dem Turm) durch die Rotorblätter gepumpt, sodass die Abwärme von Generator und Stromwandler genutzt wird. Eisabbruch wurde schon mehrfach dokumentiert, jedoch keine Personen- oder Sachschäden, da er wegen der verschlechterten Aerodynamik nur bei geringer Drehzahl oder im Trudelbetrieb nach Eisabschaltung auftritt.


title: Windkraftanlage

text: Da Blitzeinschläge an großen Windkraftanlagen nicht zu vermeiden sind, sind die Rotorblätter mit einem Blitzschutzsystem ausgestattet. In der Nähe der Blattspitze befinden sich an der Oberfläche des Rotorblatts ein oder mehrere Punkte aus Metall (die sog. Rezeptoren). An diesen schlagen Blitze bevorzugt ein. Alternativ werden Blattspitzen aus Aluminium verwendet. Von dort aus werden die Ströme über im Blatt integrierte metallische Leiter über Gondel und Turm in den Boden abgeleitet, wobei die Überbrückung von Lagern (Blattlager, Rotorhauptlager, Turmkopflager) durch Funkenstrecken oder Schleifringe realisiert wird. Statistisch wird eine Windkraftanlage alle zehn Jahre von einem Blitz getroffen, in exponierten Mittelgebirgen deutlich häufiger.


title: Windkraftanlage

text: Im Maschinenhaus, auch als Gondel bezeichnet, sind der Triebstrang, ein Teil der elektrischen Ausrüstung, die Windrichtungsnachführung, die Rotorkopflagerung, sowie Hilfsausrüstung wie z. B. Kühlsysteme, Elektronik usw. untergebracht. Obwohl damit die Montage des Maschinenhauses sowie die Zugänglichkeit und Wartung der Aggregate im Maschinenhaus komplizierter ist als bei anderen Konzepten, hat sich diese Bauweise aufgrund ihrer Vorteile (kurze mechanische Übertragungswege, geringe dynamische Probleme) als Standardlösung durchgesetzt. Bei älteren Anlagen sind die Triebstrangkomponenten in der Regel hintereinander auf einer tragenden Bodenplatte angeordnet. Bei neueren Anlagen befinden sich im vorderen Teil des Maschinenhauses zunehmend gegossene Maschinenträger, die Rotorlasten sowie das Eigengewicht der Gondel direkt in den Turm leiten, während Generator und Hilfsaggregate im hinteren Bereich der Gondel auf einer leichteren Stahlblechkonstruktion ruhen. Auch Öl- und Hydraulikversorgung, Heizung, Datenerfassungs- und Verarbeitungssysteme, Brandmelde- und ggf. Feuerlöschanlagen sind im Maschinenhaus installiert. In vielen Anlagen finden sich Kransysteme, mit denen einzelne Systemkomponenten ohne Einsatz eines aufwendigen mobilen Kranes gewartet oder ausgetauscht werden können.


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text: Auf dem Maschinenhaus sind in der Regel Umweltsensoren montiert, häufig auch ein Kühler, sowie bei manchen Offshore-Anlagen auch eine Hubschrauberplattform.


title: Windkraftanlage

text: Zum mechanischen Triebstrang zählen alle sich drehenden Teile, d. h. Nabe, Rotorwelle und ggf. Getriebe. Lange Zeit wurden vorwiegend Anlagen mit zumeist dreistufigem Getriebe und Asynchrongeneratoren sowie getriebelose Anlagen mit fremderregtem Synchrongenerator verwendet (letztere fast ausschließlich durch das Unternehmen Enercon). Seit Ende der 2000er Jahre ist jedoch eine starke Ausdifferenzierung der Antriebsstränge sowie ein Trend zu direktangetriebenen Windkraftanlagen mit Permanentmagnetgenerator zu beobachten. Gerade bei Offshore-Anlagen gibt es einen Trend zu getriebelosen WKA.


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text: Obwohl zugleich Teil des Rotors, stellt die Rotornabe die erste Komponente des mechanischen Triebstrangs dar. In Windkraftanlagen mit Pitchregelung (Blattverstellung), wie sie seit Jahren Standard sind, sind die Komponenten zur Blattverstellung in der Rotornabe untergebracht. Hierzu zählen z. B. die elektrischen oder hydraulischen Stellmotoren und deren Notenergieversorgung, um auch im Falle einer Netzunterbrechung die Anlage sicher bremsen und abschalten zu können. Da die Rotornabe zu den mechanisch höchstbelasteten Teilen einer Windkraftanlage zählt, kommt ihrer Fertigung besondere Bedeutung zu. Rotornaben großer Anlagen bestehen zumeist aus Stahlguss, speziell Kugelgraphitguss. In der Vergangenheit waren auch Bauformen aus Stahlblech oder Schmiedeteilen verbreitet.


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text: Heutzutage kommen bei größeren Serienmaschinen praktisch ausschließlich starre Naben zum Einsatz. Früher wurde mit Schlaggelenk und Pendelnabe experimentiert, um die mechanische Belastung der Gesamtanlage reduzieren zu können. Nachteilig sind die Komplexität, höhere Kosten und Störanfälligkeit. Es wird daher üblicherweise nur zwischen Naben mit fest installierten Rotorblättern und Naben mit Pitchregelung unterschieden.


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text: Ein Übersetzungsgetriebe dient der Erhöhung der Drehzahl. Je schneller ein Generator läuft, desto kleiner kann er ausgelegt werden. Getriebe sind üblich, aber technisch nicht zwingend notwendig: Getriebelose Designs waren bis etwa 2005 nur wenig verbreitet, seither gewinnen sie Marktanteile. Mittlerweile ist das Getriebe zu einer Zulieferkomponente geworden, die mit gewissen Anpassungen durch die Hersteller aus der Serienfertigung übernommen wird. Getriebeprobleme resultierten in der Vergangenheit häufig aus zu schwach dimensionierten Getrieben. Moderne Anlagen werden laut Hau (2014) angemessen ausgelegt.


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text: Üblicherweise sind Windkraftgetriebe mehrstufig gestaltet; die Bandbreite reicht von einer bis vier Getriebestufen. Während bei kleinen Anlagen bis ca. 100 kW häufig reine Stirnradgetriebe zum Einsatz kommen, werden bei größeren Anlagen aufgrund hoher Lagerreaktionskräfte bei Stirnradgetrieben zumindest für die erste Getriebestufe Planetengetriebe verwendet. Bei Anlagen über 2,5 MW kommt auch bei der zweiten Stufe ein Planetengetriebe zum Einsatz. Diese besitzen üblicherweise drei bis fünf Planeten und damit mehrere Eingriffspunkte, wodurch die einzelnen Komponenten durch die Aufteilung des Drehmomentes entlastet werden und zugleich das Getriebe kompakter gebaut werden kann. Auch lässt sich auf diese Weise eine Leistungsverzweigung erreichen.


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text: Die letzte Getriebestufe ist in aller Regel als Stirnradstufe ausgeführt, sodass ein Achsversatz zwischen Eingangs- und Ausgangswelle erreicht wird. So ist mittels einer Hohlwelle eine einfache Durchführung von Energieversorgung und Steuerungskabeln für die in der Nabe befindlichen Pitch-Motoren durch das Getriebe hindurch möglich, ohne dass diese auch durch den Generator geführt werden müssen.


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text: Ebenfalls zum Antriebsstrang gehört eine Bremse, deren Art von der Wahl der Rotorblattsteuerung abhängt. Bei Anlagen mit Stallregelung muss die Bremse in der Lage sein, die gesamte Bewegungsenergie des Rotors und des Generators im Notfall aufzunehmen. Sie muss deshalb sehr leistungsfähig sein. Teilweise wird sie auch als Betriebsbremse eingesetzt, um die Rotordrehzahl bei Windböen innerhalb der Toleranzen zu halten. Hierzu kommen meist große Scheibenbremsen zum Einsatz. Anlagen mit aktiver Stallregelung und Pitchregelung können die Rotorblätter aus dem Wind drehen und aerodynamisch abbremsen. Eine mechanische Bremsanlage fällt dann kleiner aus oder kann sogar ganz entfallen. Alle Anlagen müssen mit zwei voneinander unabhängigen Bremssystemen ausgerüstet sein. Dazu zählen unabhängig voneinander verstellbare Rotorblätter.


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text: Zertifizierungsgesellschaften wie z. B. der Germanische Lloyd setzen Vorgaben fest für die Teile des Antriebsstranges in Bezug auf Geräusche, Schwingungsverhalten und Lastprofile. Dies ist von großer Bedeutung, da diese Teile außergewöhnlichen Beanspruchungen unterliegen.


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text: Für die Umwandlung mechanischer in elektrische Leistung werden Drehstrom-Asynchron- oder -Synchron-Generatoren eingesetzt. Der Generator wird auf Lebensdauer, Gewicht, Größe, Wartungsaufwand, Kosten und Wirkungsgrad optimiert, wobei sich Wechselwirkungen mit Getriebe und der Netzanbindung ergeben. Die Drehzahl des Generators (und damit des Rotors) kann konstant, zweistufig (für niedrige und hohe Windgeschwindigkeit) oder stufenlos anpassbar sein. Für niedrige Drehzahlen, wie sie bei getriebelosen Anlagen (sog. Direktantrieb) vorliegen, sind Synchrongeneratoren notwendig.


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text: Die einfachste Art eines Asynchrongenerators ist ein solcher mit Kurzschlussläufer. Ist er nicht polumschaltbar, kann man ihn direkt am Netz nur mit einer Drehzahl betreiben: bei einer Polpaarzahl von z. B. 2 (d. h. vier Pole) ergibt sich mit der Netzfrequenz von 50 Hertz eine synchrone Drehzahl von 1500/min. Im Generatorbetrieb liegt die Läuferdrehzahl (Drehzahl der Generatorwelle) über der der synchronen Drehzahl (im Motorbetrieb darunter, daher der Name Asynchronmaschine).


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text: Bei polumschaltbaren Asynchrongeneratoren gibt es die Möglichkeit, die Windkraftanlage wahlweise mit zwei festen Drehzahlen zu betreiben, entsprechend besitzt der Generator getrennte Wicklungen z. B. mit zwei oder drei Polpaaren. Damit liegen die synchronen Drehzahlen bei 1500 und 1000/min. Der Vorteil besteht darin, dass so der Generator sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Windgeschwindigkeiten mit hohem Wirkungsgrad arbeiten kann. Diese einfachen Varianten mit Asynchrongeneratoren kommen heute in der Regel nicht mehr zum Einsatz.


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text: Trotz zunehmender Konkurrenz durch getriebelose Anlagenkonzepte und Anlagen mit Vollumrichter stellen Windkraftanlagen mit Getriebe, doppelt gespeisten Asynchronmaschinen mit Schleifringläufer und läuferseitigem Frequenzumrichter nach wie vor die häufigste Bauart von Windkraftanlagen dar. Sie sind zwar teurer als Anlagen mit direkt netzgekoppeltem Asynchrongenerator, sind dafür aber über einen weiten Drehzahlbereich regelbar und zeigen somit einen hohen Wirkungsgrad. Die Leistung, die der Frequenzumrichter liefern muss, entspricht im Verhältnis zur Generatorleistung nur der relativen Abweichung der Drehzahl von der Synchrondrehzahl, üblicherweise ca. 30 % der Generatorleistung. Da der Asynchrongenerator eine hohe Drehzahl benötigt, ist bei dieser Bauart ein Getriebe nötig. Obwohl in beiden Fällen der Stator seine Leistung netzsynchron abgibt, lässt sich hier über die Phase der Erregung der Blindleistungsbedarf regeln, womit derartige Antriebsstränge ähnliche Vorteile bieten wie solche mit Synchrongeneratoren und Vollumrichtern.


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text: Der Einsatz von Synchrongeneratoren mit Frequenzumrichter erlaubt aufgrund ihrer wesentlich höheren Polpaarzahl von bis zu 36, dass auf ein Vorschaltgetriebe verzichtet werden kann – sie können mit der Drehzahl des Rotors betrieben werden. Vorteile dieses Konzeptes mit fremderregtem Generator sind eine höhere Zuverlässigkeit und ein geringerer Wartungsaufwand. Eingeführt wurde dieses Konzept, das sich sehr rasch am Markt etablierte und bewährte, Anfang der 1990er Jahre mit der Enercon E-40. Allerdings wird dies ebenso mit Nachteilen erkauft: neben höheren Investitionskosten u. a. mit einem vergrößerten Generatordurchmesser (nennleistungsabhängig ungefähr zwischen drei und zwölf Meter, letzterer für Enercon E-126) und einem folglich höheren Generatorgewicht. Zwar wirkt sich das höhere Turmkopfgewicht im Leistungsbereich zwischen 2 und 3 MW noch nicht allzu stark aus, bei Multi-MW-Anlagen über 5 MW werden die hohe Turmkopfmasse und damit die Kosten für Rohstoffe, Bau und Logistik jedoch zunehmend problematisch.


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text: Wie bei allen mit variabler Drehzahl betriebenen Synchrongeneratoren muss die mit der Drehzahl des Rotors schwankende Frequenz der erzeugten Spannung zunächst in Gleichstrom gleichgerichtet und dann mit einem netzgeführten Wechselrichter wieder in einen Wechselstrom umgeformt werden, um mit den gewünschten Werten von Spannung, Frequenz und Phasenwinkel ins Netz zu gelangen. Der Umrichter muss die volle Generatorleistung verarbeiten; durch die Entkoppelung von Generator und Einspeisung erreichen diese Anlagen jedoch eine hohe Effizienz und beim heutigen Stand der Leistungselektronik eine sehr gute Netzverträglichkeit.


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text: Permanenterregte Generatoren (PMG) nutzen Dauermagnete und weisen gegenüber fremderregten Generatoren einige Vorteile auf. Neben einem etwas höheren Wirkungsgrad aufgrund des Wegfalls der Erregerleistung lassen sie sich durch ihre höhere Feldstärke kompakter und leichter bauen, wovon insbesondere getriebelose Konzepte mit großen Generatoren (von z. B. Siemens Wind Power, Vensys, Goldwind) profitieren. Vorteile hat die Nutzung von Permanentmagnetgeneratoren damit vor allem bei getriebelosen Offshore-Windkraftanlagen der Multi-MW-Klasse, während für Onshore-Anlagen mehrere andere bewährte Generatorkonzepte existieren. PMGs kommen aber auch in Getriebeanlagen mit kompakten Generatoren (von z. B. General Electric und Vestas) vor. Die benötigten Dauermagnete bestehen üblicherweise aus Seltenerdmagneten wie Neodym-Eisen-Bor. Zur lang anhaltenden Gewährleistung der Feldstärke bei hohen Temperaturen kann zusätzlich Dysprosium beigemischt werden. Neodym und Dysprosium sind Metalle der Seltenen Erden und unterliegen Preisschwankungen. Das Marktpreisrisiko für die Hersteller und die Umweltprobleme, die mit dem Abbau und der Gewinnung von Seltenen Erden verbunden sind, wirken sich nachteilig aus. Die in der Vergangenheit problematische schlechtere Regelbarkeit hat sich durch technische Fortschritte bei Frequenzumrichtern relativiert.


title: Windkraftanlage

text: An der RWTH Aachen wurde im Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen ein vollhydrostatischer Antriebsstrang für Windkraftanlagen auf einem Prüfstand untersucht. Bei diesem Antriebskonzept sind unterschiedlich große Radialkolbenpumpen direkt mit der Rotorwelle verbunden und das große Drehmoment der Rotorblätter wird direkt in hydraulische Energie gewandelt. Volumengeregelte Hydraulikmotoren treiben einen mit konstanter Drehzahl laufenden Synchrongenerator an, sodass keine Frequenzumrichter für die Netzanpassung erforderlich sind. Die Direkteinspeisung über einen mit Netzfrequenz laufenden Synchrongenerator steigert einerseits die Qualität des eingespeisten Stroms durch reine Sinusform, zugleich bietet das Antriebskonzept als Ganzes den Vorteil sehr guter Dämpfungseigenschaften gegenüber hohen Momentenstößen, wie sie durch Windböen verursacht werden, wodurch die Anlagenstruktur geschont wird.


title: Windkraftanlage

text: Die Windrichtungsnachführung erfolgt mit Stellmotoren (auch Azimutantrieb oder Giermotoren genannt). Die Windrichtung wird dabei über Sensoren, sogenannte Windrichtungsgeber ermittelt. Die Nachführung erfolgt langsam, um hohe Kreiselmomente zu vermeiden. Um Schwingungen der Anlagen um die Turmachse zu vermeiden, werden die Stellmotoren (meist sind mehrere vorhanden) gegeneinander verspannt, oder das gesamte Lager wird mit einer Bremse festgesetzt, wenn es nicht in Bewegung ist. Auch die natürliche Dämpfung von Gleitlagern wird genutzt.


title: Windkraftanlage

text: Die elektrische Anbindung der Gondel für Steuersignale und den erzeugten Strom an der Turminnenseite nach unten erfolgt über frei hängende, torsionsflexible Kabel. Schleifkontaktringe sind bei den hohen elektrischen Strömen zu wartungsintensiv. Um diese Kabel nicht zu sehr zu verdrehen, ist die Anzahl der Gondelumdrehungen je Richtung von der Mittelstellung begrenzt. Übliche Verdrehwinkel sind 500 bis 600°, was durch Verwindungszähler kontrolliert wird. Wird die maximal zulässige Verdrillung erreicht, dreht sich die Gondel bei stehendem Rotor zur Entspannung der Kabel einige Male um die Hochachse in entgegengesetzte Richtung.


title: Windkraftanlage

text: Die elektrische Ausrüstung lässt sich in den Generator, in das System zur Netzeinspeisung und in das Steuer- und Überwachungssystem für den Anlagenbetrieb unterteilen.


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text: Bei den älteren, drehzahlstarren Anlagen ist der Generator, teils mit Zwischentransformator zur Spannungsanpassung, direkt an das öffentliche Stromnetz gekoppelt – er läuft mit Netzfrequenz. Bei einem Asynchrongenerator mit Kurzschlussläufer wird eine Vorrichtung zur Blindleistungskompensation parallel zum Generator geschaltet. Bei modernen Anlagen wird die Generatordrehzahl mittels Wechselstrom-Umrichter von der Netzfrequenz entkoppelt.


title: Windkraftanlage

text: Bei beiden Generatorvarianten wird die Spannung zuletzt auf die in den jeweiligen Mittelspannungsnetzen übliche Netznennspannung transformiert. Die Windkraftanlage wird über Leistungsschalter mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden, dabei dienen Messwandler zur Ermittlung der übertragenen Leistungen. Während Kleinanlagen ggf. in Niederspannungsnetze einspeisen können, werden normale Windkraftanlagen fast immer ans Mittel- oder Hochspannungsnetz angeschlossen, müssen daher zur Sicherung der Netzstabilität die Mittelspannungsrichtlinie erfüllen. Für die Inbetriebnahme ist ein Nachweis der Netzkonformität notwendig: der Betreiber muss u. a. nachweisen, dass die geltenden Richtlinien (z. B. in Bezug auf Einhaltung der Netzspannung, Flicker, Oberschwingungen und Netzstützung bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen im Verbundnetz) eingehalten werden.


title: Windkraftanlage

text: Moderne Windkraftanlagen sind in der Lage, Regelenergie zu liefern und weitere Systemdienstleistungen zur Sicherheit des Stromnetzes zu übernehmen; eine Fähigkeit, die mit zunehmendem Anteil erneuerbarer Energien an Bedeutung gewinnt. Zudem müssen Windkraftanlagen in der Lage sein, bei Kurzschlüssen sogenannte Kurzschlussleistung zur Verfügung zu stellen ohne sich unmittelbar vom Netz zu trennen, um die Netzstabilität zu sichern. Neuere Windparks sind in ihrer Gesamtheit regelbar.


title: Windkraftanlage

text: Anlagen mit Pitch-Regelung können in Inselnetzen, in denen nicht wie im Verbundnetz eine maximale Erzeugung angestrebt wird, entsprechend der Leistungsnachfrage im Lastfolgemodus betrieben werden. Zudem ist wie bei konventionellen Kraftwerken grundsätzlich ein angedrosselter Betrieb möglich, der in gewissen Grenzen eine gleichbleibende Energieeinspeisung bei nachlassendem Wind ermöglicht.


title: Windkraftanlage

text: Neben der Bereitstellung von negativer Regelleistung durch Drosseln der Leistung sind drehzahlvariable Windkraftanlagen mit Vollumrichter grundsätzlich ebenfalls in der Lage, durch Erhöhung der Leistung kurzfristig (d. h. für einige Sekunden) positive Regelleistung ins Netz einzuspeisen. Damit könnten Windkraftanlagen mit entsprechender Anlagensteuerung sowohl bei Über- als auch bei Unterfrequenz zur Frequenzstabilität des Stromnetzes beitragen. Die hierfür benötigte Energie stammt aus der gespeicherten kinetischen Energie von Rotor und Triebstrang, dessen Drehzahl dabei absinkt. Mit Stand 2015 arbeiten erste Hersteller daran, ihre Anlagen mit dieser Boost-Funktion auszustatten, um verstärkt Systemdienstleistungen zur Netzunterstützung bereitstellen zu können.


title: Windkraftanlage

text: Ein weiterer wichtiger Teil ist die Sensorik zur Anlagensteuerung und -überwachung. Die Windkraftanlagen besitzen eine permanente Überwachung ihrer mechanischen Komponenten, um Veränderungen zu erkennen und Schadensereignissen durch rechtzeitige Maßnahmen vorbeugen zu können (z. B. mittels Schwingungsdiagnose). Die Versicherer von Windkraftanlagen fordern solche Fernüberwachungs- oder auch Condition-Monitoring-Systeme, wenn die Anlagen günstig versichert werden sollen.


title: Windkraftanlage

text: Die Anlagen sind an ein Ferndiagnosenetz angeschlossen, das alle Werte und Betriebszustände und eventuelle Störungen an eine Zentrale übermittelt. Diese koordiniert alle Wartungsarbeiten. Die wichtigsten Kenndaten einer Windkraftanlage können in speziellen Internetangeboten den Eigentümern zur Ansicht gestellt werden. Es gibt auch Systeme, die die Eigentümer zusätzlich beim Anfahren, Abschalten oder bei Störungen per SMS informieren.


title: Windkraftanlage

text: Der Turm ist zeitweise hohen Belastungen ausgesetzt, denen er unter allen Betriebsbedingungen sicher widerstehen muss. Größer als das Gewicht von Rotor und Maschinengondel, deren Masse von zusammen bis zu mehreren hundert Tonnen in Verbindung mit Schwingungen an Bedeutung gewinnt, ist in Böen die Windlast, die als überwiegend horizontale Last insbesondere am Turmfuß hohe Biegemomente bewirkt. Je höher der Turm – entscheidender Faktor für den Ertrag der Anlage –, desto breiter der Turmfuß. Die Turmkonstruktion berücksichtigt den Transport zur Baustelle, die Errichtung und möglichst auch den Rückbau; die Berechnung der Türme erfolgt für die vorgesehene Lebensdauer der Anlage. Vorhandene Türme können daher nach Ablauf dieser Lebensdauer in der Regel nicht weiter als Träger für modernere Anlagengenerationen genutzt werden. Mit der Zustandsmessung z. B. zwanzig Jahre alter Türme gibt es kaum Erfahrungen: die heute 20 oder 25 Jahre alten Türme sind meist so niedrig, dass ein Abriss und Neubau (Repowering) attraktiver erscheint als das Ausrüsten eines alten Turmes mit einer neuen Gondel bzw. neuen Flügeln.


title: Windkraftanlage

text: Bei kleinen Anlagen wurden zum Teil Türme mit Außenaufstieg, also einer Leiter außen am Turm, verwendet. Dies erlaubte eine schlankere Gestaltung der Türme, da dann das Innere nicht begehbar sein musste. Größere Anlagen werden, mit Ausnahme von Gittermasten, grundsätzlich innerhalb des Turmes bestiegen. Türme über 80 m Höhe haben im Inneren neben einer Leiter mit Steigsicherung oft einen Fahrkorb oder Aufzug, der den Aufstieg erleichtert. Daneben gibt es häufig eine Seilwinde oder einen Bordkran für den Materialtransport.


title: Windkraftanlage

text: Während an Küstenstandorten schon relativ kleine Türme ausreichen, rechnet man im norddeutschen Binnenland mit etwa 0,7 % Mehrertrag pro Meter Höhe, wobei der Wert je nach Standort zwischen 0,5 und 1 % schwanken kann. Daher bieten die Hersteller verschiedene Turmhöhen und -varianten für die gleiche Rotorgröße an. Ein hoher Turm wird üblicherweise in einzelnen Teilen aufeinander gesetzt, da er nicht am Stück zur Baustelle zu transportieren ist. Die Einzelteile sind dabei so groß wie möglich. Das gilt sowohl für Türme aus Stahlröhren, für Stabwerke aus Stahl (siehe Mastschuss) und für solche aus Holz (siehe unten), denn Montagearbeiten am Boden oder gar im Werk sind schneller und sicherer als mit schwebenden Lasten.


title: Windkraftanlage

text: Je größer die Turmhöhe, desto unwirtschaftlicher wird der Einsatz mobiler Krane für das Errichten des Turmes und die Montage von Gondel und Rotor. Obendrehende Turmkrane mit Verankerungen zum wachsenden Turm wiegen weniger, sind über schmalere Zuwege zur Baustelle zu bringen und finden dort auf dem Fundament des Turmes Platz und Halt, ein Vorteil insbesondere in Waldgebieten.


title: Windkraftanlage

text: Bei einigen Windkraftanlagen werden die Türme auch als Standort für Sendeantennen von Funkdiensten mit kleiner Leistung im Ultrakurzwellen-Bereich wie dem Mobilfunk genutzt.


title: Windkraftanlage

text: Unterschieden wird in Stahlrohrtürme und Stahlschalentürme. Stahlrohrtürme sind die heutige Standardbauweise für Windkraftanlagentürme. Sie besitzen eine konische Form und bestehen meist aus zwei bis fünf Teilen, die mit Flanschverbindungen verschraubt werden. Mit ihnen können bei herkömmlicher Bauweise Nabenhöhen bis etwa maximal 120 m erreicht werden (Stand 2014), wobei die Wandstärken 10 bis 50 Millimeter betragen. Nicht zu große Rohrstücke können im Werk gefertigt und dann über die Straße transportiert werden. Optimal sind Durchmesser der Turmbasis von über 6 m, da mit größeren Durchmessern Material gegenüber Türmen mit schmalerem Turmfuß eingespart werden kann, allerdings erlauben herkömmliche Bauweisen nur Durchmesser bis ca. 4,5 m.


title: Windkraftanlage

text: Jedoch besteht die Möglichkeit, durch Zusammenschrauben mehrerer Längsplatten anstelle von gewalzten Türmen die Turmbasis zu vergrößern und somit größere Nabenhöhen zu erzielen. Bei manchen Herstellern wie Vestas oder Siemens ist daher entgegen dem Branchentrend eine verstärkte Nutzung von Stahltürmen festzustellen. Beispielsweise stellte Vestas 2015 einen aus drei 120°-Segmenten bestehenden Stahlturm mit einem Turmbasisdurchmesser von mehr als 6 m und einer Nabenhöhe von 149 m vor, bei dem die Wandstärke gegenüber Standardtürmen etwa halbiert werden konnte.


title: Windkraftanlage

text: Bei diesen sogenannten Stahlschalentürmen bestehen die Turmschalen nicht aus einem zusammenhängenden Blech, sondern mehreren gekanteten und tangential verschraubten Blechen, sodass sich ein Polygon als Querschnitt ergibt. Zwar weist diese Turmvariante eine wesentlich höhere Anzahl an Schraubverbindungen gegenüber Stahlrohrtürmen auf, jedoch lassen sich die gekanteten Bleche der einzelnen Turmsegmente relativ aufwandsarm transportieren. Zudem lässt sich ein großer Turmfußdurchmesser realisieren, sodass Bleche von geringerer Dicke eingesetzt werden können, als sie beim Stahlrohrturm mit vorgegebenem Turmfußdurchmesser erforderlich wären. Stahlschalentürme werden als Prototypen sowohl als reine Stahlschalentürme sowie als Hybridtürme eingesetzt. Lagerwey baut beim Typ L 136 diesen Stahlschalenturm mit einem Fußdurchmesser von bis zu 12,70 m und testet den Aufbau dieser Windkraftanlage mit einem Kletterkran.


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text: Bei hohen Türmen werden bisher fast immer Hybridkonstruktionen eingesetzt, deren unterer Teil aus Beton besteht, wobei sowohl Ortbeton eingesetzt werden kann, oder, was die übliche Bauweise darstellt, Fertigteile, die vor Ort preiswert und schnell zu Ringen verbunden werden können. Im Binnenland, wo hohe Türme nötig sind, stellen Hybridtürme die Standardturmvariante dar, da dort herkömmlich gefertigt weder reine Stahl- noch reine Betontürme wirtschaftliche Alternativen sind. Die Betonringe, die je nach Position im Turm aus ein bis drei Kreissegmenten zusammengesetzt und jeweils knapp vier Meter hoch sind, werden bis zum Übergang zum Stahlteil übereinander geschichtet, wobei sich der Turm mit zunehmender Höhe verjüngt. In jedem Fall ist ein Betonturm mit Spanngliedern vorzuspannen. Sie können in Hüllrohren im Innern der Betonschale verlaufen oder auf der Innenseite der Wandung. Letzteres hat den Vorteil der Zugänglichkeit zwecks Kontrolle oder gar Austausch und erleichtert den Rückbau des Turmes. Bei den Hybridtürmen leitet ein Zwischenstück die Zug- und Druckkräfte aus dem oberen Stahlabschnitt des Turmes an die Spannglieder bzw. an den Beton weiter.


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text: Eine weitere Turmvariante ist der Gittermast, der früher v. a. in Dänemark oft gebaut wurde. Vorteilhaft sind der geringere Materialbedarf und die gegenüber Stahlrohrtürmen höhere Eigendämpfung. Die Fertigung ist relativ lohnkostenintensiv, weil es wenig Möglichkeiten zur Automatisierung gibt. Deswegen sind Gittermasttürme heute (2013) v. a. in Staaten mit niedrigen Lohnkosten verbreitet. Auch die Verwendung abgespannter Masten ist möglich.


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text: Als vielversprechendes Konstruktionsmaterial der Zukunft gilt Holz. Das für diesen Zweck genutzte Fichtenholz ist einfach verfügbar und die Herstellung setzt im Gegensatz zu anderen Baumaterialien kein Kohlenstoffdioxid frei. Zudem weist es eine große Ermüdungsfestigkeit auf und hat deswegen bei entsprechender Verarbeitung laut dem Hersteller eine Lebensdauer von 40 Jahren. Dazu ist es im Gegensatz zu bestehenden Türmen sehr einfach in 40-Fuß-Containern zu transportieren und vollständig recyclebar. Es wird damit gerechnet, dass gerade bei großen Nabenhöhen Holztürme günstiger zu fertigen sind als herkömmliche Turmkonzepte.


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text: Mit der Windkraftanlage Hannover-Marienwerder wurde im Oktober 2012 ein erster Prototyp errichtet und im Dezember 2012 in Betrieb genommen. Zum Einsatz kommt eine Anlage des Typs Vensys 77 mit 1,5 MW auf einem 100 Meter hohen Holzturm der "Timbertower GmbH". Der Holzturm besteht aus 28 Stockwerken und besitzt eine stabile achteckige Außenwand von ca. 30 cm Wandstärke aus Sperrholz. Es wurden etwa 1000 Bäume gefällt, um diesen Turm zu produzieren (ca. 400 m³ Holz = ca. 200 t). Maschinenhaus und Rotor der Windkraftanlage lasten mit einem Gewicht von ca. 100 t auf dem Turm. Zur Ableitung von Blitzen ragen ca. 70 Drahtspitzen aus der Turmwand hervor. Eine UV-stabile PVC-Folie bildet die schützende Außenhaut des Turmes.