Der älteste europäische Windmühlentyp ist die Bockwindmühle. Sie ist zudem die erste Mühle, deren Windrad sich um eine vertikale Achse dreht – genau wie bei den modernen Windkraftanlagen heute. Die ersten Nachweise für diese Windmühle liegen für die Normandie, Flandern und Süd-England vor und stammen aus dem 12. Jahrhundert (Tacke, 2004, S. 12). Weil sie in ihrer Zeit aber insbesondere in Deutschland das Landschaftsbild prägte, wird sie auch Deutsche Windmühle
genannt. 

Heute stehen noch etwas mehr als 100 historische Bockwindmühlen in Deutschland (Neitzel et al., 2016). Die Bockwindmühle trägt ihren Namen, weil das
gesamte Mühlengebäude auf einem einzelnen dicken Pfahl aufgebockt ist.
Charakteristisch und wesentlich für die Funktionsweise der Mühle ist der Steert, ein mehrere Meter langer Holzbalken, der aus der Rückseite des Mühlengebäudes ragt und auf dem Boden aufliegt. Mit diesem kann das gesamte Mühlengebäude dank Hebelwirkung auf seinem Untersatz gedreht werden; die Ausrichtung des
Gebäudes und damit des Windrads kann der wechselnden Windrichtung angepasst werden (Tacke, 2004, S. 12f). 

Erbaut in der ersten Hälfte des 17. Jahrhunderts ist die Bockwindmühle Pudagla (s. Bild) noch immer fester Bestandteil der Insel Usedom. Bis ins Jahr 1937 wurde
hier Getreide gemahlen, bevor die Mühle für rund 60 Jahre stillstand. Nach der Sanierung erhielt sie 1998 wieder einen Mahlgang und ist seitdem erneut voll funktionstüchtig (Mühlenverein Pudagla). 

Foto – © Lars Mucha

Die Turmwindmühle entstand Ende des 13. Jahrhunderts zuerst im Mittelmeerraum, doch einige Jahre später arbeiteten die ersten Turmwindmühlen auch in Deutschland, wo sie aber ein seltener Typus blieben (Gasch & Twele, 2010, S. 21). Diese Mühle besteht aus einem vollständig steinernen, runden Turm als Mühlengehäuse, dessen Windrad zuerst starr ins Mauerwerk, später in eine drehbare
Kappe eingefasst wurde (Allwang, 2012, S. 26). 

Sehr häufig werden bestehende Wehrtürme und andere Festungsanlagen zu
Turmwindmühlen ausgebaut. Diese besondere, aber weit verbreitete Art der
Turmwindmühle wird wegen ihres gedrungenen Erscheinungsbilds in Deutschland als Bärwindmühle bezeichnet (Mühlenverein Lohmühle). 

Die abgebildete Steprather Mühle am Niederrhein ist die älteste intakte Wind- mühle Deutschlands; sie wurde vor Mitte des 15. Jahrhunderts erbaut und bis 1953 durchgängig betrieben. Seit 1995 dreht sich die Mühle erneut und produziert Mehl, das von Ehrenamtlichen zu Kuchen und Brot gebacken und im Café verkauft wird (Förderverein Steprather Mühle Walbeck). 

Foto – © Steprather Mühle Walbeck e.V.

Im 15. Jahrhundert kam es mit der Kokerwindmühle, auch Wippmühle genannt, zu einer Weiterentwicklung der Bockwindmühle. Ein Großteil der Mühlenmechanik wurde in den Mühlensockel verlegt und von Holz- oder Steinwänden umschlossen. Das auf diese Weise deutlich verkleinerte Mühlengehäuse ließ sich nun leichter in den Wind ausrichten, und Arbeitsgeräte hatten in dem von Wänden geschützten Mühlensockel mehr Platz (Beurskens, 2016, S. 22f). 

Namensgebend ist die neue Art der Kraftübertragung vom Windrad in den Mühlensockel, denn diese erfolgt durch einen Eichenholzhohlzylinder hindurch, dem
Köcher oder – auf Plattdeutsch – dem „Koker“. Dieser war seinerzeit ein echtes Wunder der Zimmermannskunst (Tacke, 2004, S. 14).

Die Kokerwindmühle aus Edewecht im Ammerland (s. Bild) wurde 1879 erbaut,
als die Dampfmaschine bereits auf dem Vormarsch war. Die hereinbrechende Industrialisierung lässt sich auch im Mühleninneren erkennen: Die Königswelle besteht nicht wie bis dahin üblich aus Holz, sondern aus Stahl. Trotz ihres vergleichsweise jungen Alters hat die Kokerwindmühle aus Edewecht bereits zwei Mal ihren Standort gewechselt. Heute steht sie im Museumsdorf Cloppenburg im Herzen
Niedersachsens (Museumsdorf Cloppenburg). 

Foto – © Bjoertvedt, Wikimedia Commons

Die nächste große Innovation in der Geschichte der Windkraft stellt dann die Holländerwindmühle dar, welche zu Beginn des 16. Jahrhunderts erfunden wurde und eine Weiterentwicklung der Turmwindmühle darstellt. Auf einen Ziegelunterbau wurde die Windmühlenkonstruktion mit besonders hoch gelagerter Dreh-
ebene errichtet (Tacke, 2004, S. 16). Oft hatte bereits der Unterbau mehrere Stockwerke (Gasch & Twele, 2010, S. 23f). Diese im Vergleich zur Bock- und Kokerwindmühle deutlich stabileren und größeren Gebäude erlauben den Einsatz von bis zu 30 Meter langen Flügelblättern mit entsprechend höherer Leistung (Greif, 2000b). 

Optimiert wurde die Holländerwindmühle mit der Entwicklung der Windrose bzw. des Seitenrads im Jahr 1745; um 90° versetzt zum Hauptrotor wurde ein
kleines Windrad angebracht, welches also immer dann vollen Wind fängt, wenn der Hauptrotor seitlich statt frontal zum Wind ausgerichtet ist. Durch die Dreh-
bewegung der Windrose kommt eine Mechanik in Bewegung, welche die Kappe der Windmühle und damit auch den Hauptrotor so lange dreht, bis der Hauptrotor wieder frontal zum Wind steht und die Mühle optimal arbeiten kann. Die Ausrichtung zum Wind erfolgte nun also autonom (Beurskens, 2016, S. 23f). 

Vollendet wird die Entwicklung dieses Mühlentyps im 18. Jahrhundert mit dem Einsatz von Jalousieflügeln. Diese sind mit Stahlfedern versehen, dank derer sich die Flügel ab einem bestimmten Winddruck aus dem Wind biegen und so auto- matisch die Leistungsaufnahme vermindern – so lassen sich Sturmschäden
minimieren. Ein Grundprinzip, das auch heute noch beim Bau moderner Windkraftanlagen Anwendung findet (Beurskens, 2016, S. 28). 

Die abgebildete Braaker Mühle bei Hamburg ist eine Besonderheit: Seit ihrer
Erbauung 1859 wurde sie durchgängig kommerziell betrieben und ist dabei in sechster Generation familiengeführt. Das Mehl für die inzwischen 26 Bäckerei-
geschäfte kann zwar nicht mehr nur aus der historischen Mühle bezogen werden, doch deckt diese immerhin deren gesamten Bedarf an Vollkornmehlen ab. Ein
lebendiger Beweis für den hohen ökonomischen Wert der Windkraft (Braaker
Mühle). 

Foto – © Braaker Mühle Brot- und Backwaren GmbH

Ein noch jüngerer Mühlentypus ist die Paltrockwindmühle, die kurz nach der Holländerwindmühle im 17. Jahrhundert entsteht. Ihren Namen hat sie durch
die optische Ähnlichkeit zum typischen Gewand pfälzischer Einwanderer in Holland: Dem Pfalzrock, über die Jahre sprachlich zu Paltrock verschliffen (Deutsche Stiftung Denkmalschutz). Durch ihren rechteckigen Holzbau hat diese Mühle große Ähnlichkeiten zur Bockwindmühle, und tatsächlich entstehen die meisten Paltrockwindmühlen aus umgebauten, alten Bockwindmühlen. Der große Unterschied: Das Mühlengebäude lagert nun nicht mehr auf einem Bock, sondern auf einem Rollendrehkranz auf ringförmigem Fundament. Die Drehebene liegt folglich deutlich tiefer, wodurch das Gebäude stabiler steht und der Mühlenraum ver-
größert ist. Genau wie die Holländerwindmühle, wird die Paltrockwindmühle später durch den Einsatz des Seitenrades so optimiert, sodass sie sich autonom nach dem Wind ausrichtet (Neitzel et al., 2016). 

In Süd-Brandenburg steht dieses imposante Gebäude: Die Paltrockwindmühle Schönewalde. Wie es für diesen Bautyp üblich ist, entstand auch sie aus einer
alten Bockwindmühle. Der Umbau der 1815 errichteten Mühle erfolgte 1940, doch nach einem Gewitterschaden an den Windruten im Jahr 1958 wird das Mahlwerk nur noch elektrisch angetrieben. Das änderte sich 1995 dank einer umfassenden Restauration; seitdem wird hier bis heute mit Windenergie regionales Getreide
geschrotet (Stadt Schönewalde). 

Foto – © Radler59, Wikimedia Commons

Recht selten, dafür besonders erwähnenswert ist die Windwassermühle. Diese Mühle ist eine Wassermühle mit aufgesetzter Windmühle, in der die Primärenergie des Windrads und des Wasserrads auf die gleiche Königswelle übertragen wird. Das heißt, dass bei einer Windflaute die Arbeitsgeräte der Mühle dank der Wasserkraft weiterlaufen können, während andersherum ein Erliegen des Wasserlaufs durch die Nutzung der Windkraft kompensiert werden kann. Windwassermühlen entstanden vor allem im 19. Jahrhundert durch die Erweiterung einer bereits bestehenden Wassermühle und nur in geringer Zahl; wegen der hohen Kosten von zwei parallelen Mühlengebäuden und zwei Primärantrieben – Windrad und Wasserrad – sowie den spezifischen Standortbedingungen blieben sie eine Seltenheit.

Aus heutiger Betrachtung ist die Windwassermühle besonders interessant, denn die Verzahnung von verschiedenen erneuerbaren Energiequellen, um deren
jeweilige Schwankungen auszugleichen, bildet auch für die gegenwärtige Umstellung auf ein nachhaltiges Energiesystem einen entscheidenden Baustein. Es zeigte sich, dass die erneuerbare Energieversorgung hierzulande eine jahrhundertealte Geschichte hat, deren Erkenntnisse und Entwicklungen uns noch heute dienlich sind.

Auf dem Bild ist die Hüvener Mühle zu sehen, deren Wassermühle 1534 erstmals erwähnt wurde. Welche nach einem Brand 1801 neu errichtet und 1851 zur Windwassermühle erweitert wurde. Sie steht am Flüsschen Mittelradde im Landkreis Emsland und ist eine der letzten erhaltenen Windwassermühlen Europas (Förderkreis Hüvener Mühle). 

Foto – © Förderkreis Hüvener Mühle e.V.

Mit der Industrialisierung werden Kohle und Öl zu den primären Energiequellen, wodurch Windmühlen an Bedeutung verlieren. Doch Ende der 1930er Jahre drehen sich in Deutschland noch immer rund 4.500 klassische Windmühlen; einerseits weil mit dem Hochlauf der Wirtschaft der Energiebedarf insgesamt steigt, andererseits weil durch den ersten Weltkrieg und die Wirtschaftskrisen der 20er Jahre die Windkraft als krisensichere Technologie eine gewisse Relevanz behält. Erst in den 1950er Jahren endet in Deutschland die Ära der historischen Windmühle (Tacke, 2004, S. 25–29). 

1887 wurde in Schottland zum ersten Mal elektrische Energie mithilfe von Wind-
rädern gewonnen (Beurskens, 2016, S. 27). Bedeutende Grundlagen schuf insbesondere der dänische Meteorologe Poul la Cour, von dessen Windradanlage
(s. Bild) im Ersten Weltkrieg rund 250 Exemplare im Einsatz waren und verlässlich und autonom Strom produzierten, oftmals zur Elektrolyse von Wasserstoff (Gasch &
Twele, 2010, S. 31). Ebenfalls eine wichtige Grundlage bildete das Werk des deutschen Physikers Albert Betz, der 1920 den Energieanteil errechnete, den ein Windrad aus der primären Windenergie maximal nutzbar machen kann. Dieser mathematische Satz – das Betzsche Gesetz – hat bis heute Gültigkeit (Tacke, 2004, S. 62f). 

Foto – Bereitgestellt vom © Poul la Cour Museum

Im Jahr 1957 entstehen unabhängig voneinander zwei wegweisende Anlagen: Der Elektriker Johannes Juul errichtete in Dänemark die Gedser-Windkraftanlage mit 200 kW Leistung, die vor allem mit Robustheit und kluger Elektrotechnik glänzte. Der österreichische Flugzeugingenieur Ulrich Hütter errichtete im baden-württembergischen Geislingen die W34 (s. linke Anlage auf dem Bild) mit 100 kW Leistung, die vor allem wegen ihrer leichten Glasfaserflügel und Aerodynamik fortschrittlich ist (Kauz, 2014, S. 18; Gasch & Twele, 2010, S. 34). 

Doch obwohl die Technologie nun eine Reife erreichte, in der sie effektiv eingesetzt werden konnte, fehlte durch die enorm geringen Preise für Erdöl schlicht das Interesse daran (Beurskens, 2016, S. 37). 

Foto – Ohne Copyright. Aus dem Archiv der Universität Stuttgart.

Dass das Interesse an Windkraft wegen billigen Öls fehlt, änderte sich in Teilen mit den Ölpreiskrisen der 1970er Jahre, welche zusammen mit einem wachsenden
Umweltbewusstsein den ersten Boom der Windkraft lostreten – allerdings primär in Kalifornien. Hierzulande fand die Windkraft zu Beginn der 1980er Jahre noch wenig Anklang; in Wirtschaft und Politik favorisierte man deutlich die Atomkraft und sah in Windenergie kaum Potenzial (Heymann, 1995, S. 362–365).  

Ein großer Misserfolg war dann auch die Testanlage GROWIAN, die zwischen der
Fertigstellung 1983 und der Sprengung 1987 die meiste Zeit in Wartung war. Rück-
blickend liegt der Fehler vor allem darin, dass man die Zielmarken an Größe und Leistungsbilanz der Anlage zu hoch gesetzt hatte (Heymann, 1995, S. 369–382). 

Die Keimzelle, aus der sich heutige Weltmarktführer entwickelte, sind zuerst kleine Initiativen aus dem universitären Kontext und dem Landmaschinenbau. Sie entwickelten mit großem Erfolg Anlagen, die funktional und robust statt gigantisch und hochmodern waren. Mit diesem Ansatz gelingt Schritt für Schritt der Einstieg in die
moderne Windkraftnutzung (Kauz, 2014, S. 19f; Beurskens, 2016, S. 47f). Politisch wurde diese Entwicklung durch wichtige Programme wie etwa die Förderung des Windenergiepark Westküste (s. Bild) und später durch das „100 MW Programm“ unterstützt (Heymann, 1995, S. 429f). 

Foto – © HanseWerk

Bis 1995 konsolidiert sich der Herstellermarkt; einige Initiativen wuchsen aus eigener Kraft zu großen Herstellern heran, andere gingen Partnerschaften ein oder wurden von großen Konzernen aufgekauft (Kauz, 2014, S. 19f; Beurskens, 2016,
S. 48). Abhängig von den politischen Rahmenbedingungen schwankte die Ausbaurate in den folgenden Jahrzehnten, doch technologisch werden die Anlagen stets effizienter und wirtschaftlicher (Kauz, 2014, S. 38–40).  

Abgebildet ist ein Spitzenmodell des deutschen Herstellers Enercon. Die E-160 EP5 E3 (s. Bild) kommt auf eine Nennleistung von 5,5 Megawatt und ist damit eines der weltweit modernsten und leistungsstärksten Windräder an Land (Enercon). 

Foto – © ENERCON GmbH

Mit der Einweihung des Windparks Alpha Ventus begann im April 2010 für die deutsche Windkraft ein neues Kapitel: die Windenergie auf See. Hier weht der Wind gleichmäßiger und stärker und treibt Ende 2022 in Nord und Ostsee mehr als 1.500 Offshore-Windräder an (Deutsche Windguard, 2023I, S. 3). Zu diesem Zeitpunkt machten sie noch 14 Prozent der deutschen Windenergieleistung aus, sollen jedoch bis 2045 auf einen Anteil von 30 Prozent anwachsen und insbesondere nach 2035 den wachsenden Strombedarf abdecken (Deutsche Windguard, 2023I & 2023II, S. 3; EEG; WindSeeG).  

Abgebildet ist die SG 11.0-200 DD, ein Offshore Windrad des deutsch-spanischen Herstellers Siemens Gamesa, welches seit 2022 in Serie produziert wird. Es erreicht mit seinen 200 Metern Rotordurchmesser eine Nennleistung von 11 Megawatt
(Siemens Gamesa). Die Windparks Borkum Riffgrund 3 und Gode Wind 3 in der deutschen Nordsee sollen im Jahr 2025 bzw. 2024 mit insgesamt 106 Windrädern dieses Modells in Betrieb gehen. Gemeinsam liefern beide Windparks dann mit einer Leistung von >1,1 Gigawatt ausreichend Strom für mehr als 1 Millionen Haushalte (Orsted I; Orsted II). 

Foto – © Siemens Gamesa Renewable Energy

Die Energie, die wir in Deutschland aus der Windkraft ziehen, wird sich von heute bis 2030 verdoppeln. Bemerkenswert ist dabei, dass die Anzahl der Windräder an Land über die nächsten Jahrzehnte aber sogar sinkt. Das liegt daran, dass die installierten Onshore Windräder derzeit im Schnitt eine Leistung von ca. 2 Megawatt haben, wohingegen neu gebaute Windräder fast 5 Megawatt Leistung erbringen können – jüngst entwickelte Spitzenmodelle erzielen bis zu 6 Megawatt. Eines dieser leistungsstarken modernen Windräder ist die abgebildete N149/5.X des deutschen Herstellers Nordex SE; sie erzielt eine Leistung von über 5,5 Megawatt (Nordex SE).

Durch sogenanntes Repowering, also den Austausch alter Anlagen durch neue Anlagen, ergibt sich so bei wachsender Leistung eine recht konstante Anlagenzahl (Fell & Traber, 2022; Deutsche Windguard, 2023II, S. 3). Im Jahr 1880 drehen sich in Deutschland rund 20.000 Windmühlen, 2022 waren es rund 28.000 elektrische Windräder und 2030 könnten es um die 24.000 sein (ebd.; Tacke, 2004, S. 19). 

Es ist festzuhalten: Die Windkraft war, ist und bleibt ein fester Teil der deutschen Kulturlandschaft und ein treibender Motor unseres Wohlstands.

Foto – © Nordex SE