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Offshore-Windparks werden verstärkt ausgebaut und können in den kommenden Jahren einen stetig wachsenden Beitrag zur Energieversorgung leisten. Bild: iStock, TebNad
EEG, Offshore und Onshore

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Windenergie - das sollten Sie wissen

Text: Andrea Neuhoff, energy 2.0
Die Windenergie-Branche boomt, auch unterstützt durch das EEG. Vor allem die Windkraft Offshore wird stark ausgebaut, aber auch Stromspeicher sind im Kommen.

Windenergie ist eine zentrale Säule bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien . In den vergangenen Jahren wurde die Windkraft weltweit deutlich ausgebaut. Das lag vor allem an einem kontinuierlichen Umdenken in Bezug auf den Klimawandel, nicht zuletzt durch die Klimakonferenz in Paris. Die Energieversorgung soll sauberer werden: Ziel ist, den CO2-Ausstoß zu verringern und fossile Energieträger wie Erdöl komplett durch grüne Erzeuger zu ersetzen.

Im Zuge der Energiewende will Deutschland zudem den Ausstieg aus der Atomkraft schaffen. Erste Meilensteine wurden 2015 mit der Windenergie erreicht: Erstmals überstieg die weltweit erzeugte Windkraft-Leistung die der Atomenergie. Im selben Jahr lag Deutschland in Europa mit der höchsten installierten Windenergie-Leistung auf Platz eins, weltweit auf Platz drei nach China und den USA.

Windkraft und ihre Bedeutung

Bei der Energiewende spielt die Windkraft eine immer wichtigere Rolle. Vor allem Deutschland dient anderen Ländern als positives Beispiel. So regelt etwa das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) , dass Windkraft sowie andere regenerative Energien planvoll ausgebaut und integriert werden können. Neben Photovoltaik zählen dazu auch Bioenergie, Wasserkraft, Geothermie und Meeresenergie. Ziel der Bundesregierung ist es, dass bis zum Jahr 2025 die Erneuerbaren 40 Prozent der Bruttostromerzeugung ausmachen, bis 2035 sollen es bis zu 60 Prozent sein. Deutschland ist auf einem guten Weg: 2015 hatten die erneuerbaren Energien bereits einen Anteil von 30 Prozent an der Stromerzeugung – ein Rekord laut dem Bundesverband der Deutschen Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW).

Windenergie: Vorteile und Argumente pro Windkraft

Strom aus Windkraftanlagen bietet gegenüber Strom aus der Öl-, Gas- oder Kohle-Verbrennung einige Vorteile. Windenergie und ihr Ausbau bedeutet für relativ rohstoffarme Länder wie Deutschland zunächst einmal eine geringere Abhängigkeit von Rohstoff-Importen. Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern ist Wind eine unbegrenzte Ressource: Er weht kostenlos und dauerhaft. Darüber hinaus entstehen bei seiner Umwandlung in Strom weder CO2 noch andere Abgase, da keine Verbrennungsmotoren benötigt werden.

Für die Windkraft sprechen auch geldwerte Vorteile : Sind Windräder einmal in Betrieb, amortisieren sich ihre Kosten innerhalb kurzer Zeit. Zudem entstehen viele Arbeitsplätze in der Windenergie-Branche – ebenfalls ein gutes Argument pro Windkraft. Nicht zuletzt sind Windenergieanlagen (WEA) bezogen auf die produzierte Energiemenge relativ platzsparend. Durch den Ausbau von Offshore-Windparks werden zudem zu starke Eingriffe in Landschaft und Umwelt minimiert.

Windenergie hat auch Nachteile

Wind weht zwar kostenlos, aber nicht konstant am richtigen Ort und in der richtigen Stärke. Die Volatilität erzeugt Schwankungen bei der Stromerzeugung, welche die Netzstabilität belasten . Bei Flaute kommt es zur Unterversorgung, bei sehr starken Winden besteht die Gefahr einer Überlastung. Dann müssen Windräder abgeregelt werden. Daher sind zusätzliche, stabile Energiequellen wie Kohlekraftwerke noch unerlässlich. Ein Lösungsansatz ist, Windenergie effizient zu speichern. Derzeit muss sie aber meist noch direkt in transportfähigen, elektrischen Strom umgewandelt werden, da sie sonst verpufft.

Ein weiterer Nachteil besteht in den hohen Investitionskosten bei Windanlagen, gerade im Offshore-Bereich. Für den Bau von Windparks sind deshalb noch staatliche Subventionen nötig. Auch der Mensch kann direkt von Nachteilen betroffen sein: Windräder sind nicht lautlos. Aufgrund ihrer Schallemission gelten Mindestabstände, die WEA zu Wohnanlagen einhalten müssen. Die Rotoren können zudem eine tödliche Gefahr für Vögel und andere Tiere darstellen.

Fakten zur Windenergie in Deutschland

Die Windenergie in Deutschland entwickelt sich technologisch und wirtschaftlich rasant. Es werden auch immer mehr lohnende Standorte erschlossen. Besonders die Küstenländer sind in Deutschland gute Windgebiete, aber auch die Küstentiefebenen und exponierte Teile der Mittelgebirge. Um einen geeigneten Standort für einen Windpark zu finden, sind genaue Kenntnisse der lokalen Windverhältnisse nötig. Untersuchungen dazu werden über lange Zeiträume hinweg durchgeführt. Aktuell werden immer mehr Windkraft-Standorte auf dem Meer ausgebaut, da dort sehr gute Windbedingungen herrschen. Auch an Land entstehen immer größere und leistungsstärkere Anlagen. Mit knapp 86 Terawattstunden Strom oder einem Anteil von 13,3 Prozent leistete die Windkraft 2015 den größten Beitrag zur Stromerzeugung aus alternativen Energiequellen.

Mehr Fakten aus 2015:

  • Die Gesamtleistung aller Windräder betrug 44.947 Megawatt (MW).

  • Insgesamt drehten sich in Deutschland 26.772 Windenergieanlagen, 25.980 an Land und 792 auf See.

  • Es wurden 1.661 neue Windräder mit einer Leistung von 5.818 MW an das deutsche Stromnetz angeschlossen.

  • Die Neuinstallationen stiegen um gut zehn Prozent verglichen mit 2014.

  • Mit einen Anteil von 66,5 Prozent (9,7 Milliarden Euro) war die Windenergie die investitionsstärkste Sparte der Erneuerbaren.

  • Die Windkraft-Branche war mit 149.200 Arbeitsplätzen der größte Arbeitgeber unter den erneuerbaren Energien.

Windkraft Offshore auf dem Weg nach vorn

Offshore-Standorte zeichnen sich durch kontinuierliche Winde und hohe Windgeschwindigkeiten aus. In deutschen Gewässern liegen Windkraftwerke auf dem Meer zumeist außerhalb der 12-Seemeilen-Zone, rund 30 bis 100 Kilometer von der Küste entfernt. Die Stromerzeugung mit Offshore-Windenergieanlagen ist technisch um einiges anspruchsvoller als an Land, was besonders den Bau der Anlagen betrifft. Die Windräder werden mit einem festen Fundament in 20 bis 50 Metern Wassertiefe am Meeresgrund verankert. Zunehmend wird aber auch mit schwimmenden Windrädern experimentiert. Die Netzanbindungen zum deutschen Festland werden von den Übertragungsnetzbetreibern TenneT (Nordsee) und 50Hertz (Ostsee) bereitgestellt. Sie erfolgen über Seekabel, die den Strom über lange Distanzen transportieren müssen.

Deutsche Offshore-Parks

Der erste deutsche Offshore-Windpark Alpha Ventus nahm 2010 in der Nordsee seinen Betrieb auf. 45 Kilometer nördlich der Insel Borkum drehen sich insgesamt zwölf Windkraftanlagen der Fünf-Megawatt-Klasse. Bis Ende 2015 kamen zwölf weitere Windparks dazu, darunter Amrumbank West und Dan Tysk in der Nordsee sowie Baltic 2 in der Ostsee mit je 80 WEA. Ende 2015 waren 792 Windräder mit 3.295 MW Offshore-Windleistung (Nordee: 2956 MW; Ostsee: 339 MW) am Netz. Bis zum Jahr 2030 plant die Bundesregierung mit 15.000 MW.

Windkraft Onshore in Zahlen

Trotz des verstärkten Ausbaus von Offshore-Windparks wird die Windenergie an Land eine bedeutende Rolle behalten. Sie gilt als eine der kostengünstigsten Sparten im Bereich der erneuerbaren Energien. Nicht nur die Anzahl der Windräder auch ihre Leistungsfähigkeit ist in den vergangenen zwanzig Jahren deutlich gestiegen. Waren anfangs noch WEA mit einer Leistung von 600 Kilowatt (kW) Standard, sind es mittlerweile fünf MW.

Hier unterscheidet sich Onshore deutlich von Offshore: Auf See sind leistungsstärkere Anlagen im Einsatz. Im größten Onshore-Windpark Stößen-Teuchern in Sachsen-Anhalt sind 81 Windanlagen mit einer installierten Leistung von 177,1 MW in Betrieb. 2015 wurden in Deutschland insgesamt 1.115 Onshore-Windanlagen neu errichtet, die über eine maximale Gesamtleistung von 3.536 MW verfügen. Im selben Jahr betrug der Onshore-Windkraft-Anteil am Strommix zwölf Prozent.

Besonders Norddeutschland spielte 2015 in Sachen Windenergie ganz vorne mit: 42 Prozent der an Land installierten Windkraft-Anlagen stehen dort. Zu den entwicklungsstärksten Bundesländern gehören Niedersachsen und Schleswig-Holstein. Bezogen auf die Fläche gibt es in Schleswig-Holstein die meisten Windräder pro Quadratkilometer. Niedersachsen führte das Bundesländer-Ranking mit der höchsten installierten Leistung an: Mit 8.602 MW liegt es deutlich vor Schleswig-Holstein (5.897 MW) und Brandenburg (5.850 MW). Während sich in der Mitte Deutschlands 44 Prozent aller WEA drehen, sind es in den südlichen Bundesländern gerade einmal 14 Prozent. Rheinland-Pfalz besitzt dort mit 147 kW pro Quadratkilometer anteilig die meisten Windräder.

Entwicklungen der Windkraft-Technik

Die Zukunft der Windkraft-Technik wirft lange Schatten: Nabenhöhe und Rotorblattlänge sowie Rotordurchmesser steigern sich immer weiter, was mehr Leistung und eine bessere Windausbeute mit sich bringt. Auch wirtschaftlich steht die Windtechnik aus Deutschland gut da. Siemens steigt durch den Zusammenschluss mit Gamesa zur weltweiten Nummer eins der Windkraftanlagen-Hersteller auf und der deutsche Produzent Enercon gehört zu den Top 5 unter den Herstellern (Stand Juli 2016).

Stromspeicher für Windanlagen

Vielversprechende Entwicklungen im Zusammenhang mit Windenergie-Technik betreffen aktuell hauptsächlich Stromspeicher. Es existieren unterschiedliche Ansätze: Windstrom kann mittels Power-to-Gas in Form von Wasserstoff oder Methan gespeichert werden. Das zugrunde liegende chemische Verfahren nennt sich Elektrolyse. Eine andere Lösung sieht Pumpspeicher als Windkraft-Akku vor: Sie sollen als Betonkugeln auf dem Meeresboden installiert werden. Das Leeren und Befüllen der Behälter mit Wasser kann überschüssige Windenergie speichern.

(Quellen: Bundesverband Windenergie (BWE); Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW); Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi); AG Energiebilanzen; Deutsche Windguard, Statista)

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