Windenergie

Windpark mit Kuhweidezum Vergr??ern anklicken
Die Windenergie ist eine tragende S?ule der Energiewende.
Quelle: Lütkehus / UBA

Die Windenergie ist tragende S?ule der Energiewende. Sie hat sich in den vergangenen Jahren rasant entwickelt und leistet heute einen bedeutenden Beitrag zur deutschen Stromversorgung. Kurz- bis mittelfristig bietet die Windenergie das wirtschaftlichste Ausbaupotenzial unter den erneuerbaren Energien.

Inhaltsverzeichnis

 

Strom aus Wind – so funktioniert es

Der Energietr?ger Wind ist kostenlos und unbegrenzt verfügbar. Windenergieanlagen nutzen diesen ?Rohstoff“, indem der Rotor der Anlage die Bewegungsenergie des Windes zun?chst in mechanische Rotationsenergie umformt. Ein Generator wandelt diese anschlie?end in elektrische Energie um. Entscheidend für einen hohen Stromertrag sind vor allem hohe mittlere Windgeschwindigkeiten und die Gr??e der Rotorfl?che. Bei zunehmender H?he über dem Erdboden weht der Wind st?rker und gleichm??iger. Je h?her die Windenergieanlage und je l?nger die Rotorbl?tter, desto besser kann die Anlage das Windenergieangebot ausnutzen.

Windenergieanlagen haben sich bereits nach etwa drei bis sieben Monaten energetisch amortisiert. Das hei?t, nach dieser Zeit hat die Anlage so viel Energie produziert wie für Herstellung, Betrieb und Entsorgung aufgewendet werden muss. Dies ist im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien sehr kurz. Konventionelle Energieerzeugungsanlagen amortisieren sich dagegen nie energetisch. Denn es muss im Betrieb immer mehr Energie in Form von Brennstoffen eingesetzt werden, als man an Nutzenergie erh?lt.

Au?erdem bietet die Windenergienutzung kurz- bis mittelfristig das wirtschaftlichste Ausbaupotenzial unter den erneuerbaren Energien. Die Stromerzeugung durch Windenergieanlagen spielt daher eine bedeutende Rolle für die Energiewende.

Die Karte zeigt Kraftwerke ab 100 MW sowie die installierte Windleistung in Deutschland, den einzelnen Bundesl?ndern und auf See.
Kraftwerke und Windleistung in Deutschland

Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Juni 2020

Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.

Quelle: Umweltbundesamt kraftwerke-windleistung_2020.pdf
 

Entwicklung der Windenergienutzung in Deutschland

Seit Anfang der 1990er-Jahre wurden mehrere zehntausend Windenergieanlagen in Deutschland installiert. Dadurch kann die Windenergienutzung mittlerweile einen bedeutenden Beitrag zur deutschen Stromversorgung leisten.

Anfangs wurden Windenergieanlagen vor allem in den besonders windreichen Küstenregionen errichtet. Beeindruckende Entwicklungen in der Anlagentechnik haben aber inzwischen dazu geführt, dass die Windenergienutzung durch hohe Anlagen mit gro?en Rotordurchmessern auch im Binnenland wirtschaftlich ist. Heute ist es zum Beispiel aufgrund ihrer H?he technisch m?glich, moderne Windenergieanlagen auch in Waldfl?chen zu errichten.

Eine zunehmende Bedeutung bekommt das ?Repowering“ von Windenergieanlagen. Damit ist das Ersetzen alter Windenergieanlagen mit geringer Leistung durch neue, leistungsst?rkere gemeint. Durch das ⁠Repowering⁠ ist eine wesentliche Steigerung des Stromertrags m?glich, ohne dass zus?tzliche Fl?chen in Anspruch genommen werden müssen.

 

Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen an Land

Nach dem Baugesetzbuch (BauGB) sind Windenergieanlagen Bauvorhaben, die im ⁠Au?enbereich⁠ privilegiert sind. Vereinfacht gesagt bedeutet das, dass Windenergieanlagen au?erhalb der im Zusammenhang bebauten Ortsteile überall errichtet werden k?nnen, wenn dem keine ?ffentlichen Belange entgegenstehen.
Allerdings k?nnen Regionen und Kommunen Fl?chen speziell für die Windenergienutzung ausweisen, um einen ?Wildwuchs“ zu verhindern. In der Regel sind Windenergieanlagen dann nur in diesen festgelegten Gebieten zul?ssig. Ob diese Planung von Standorten für Windenergieanlagen durch die Regionalplanung und/oder die ⁠Bauleitplanung⁠ der Kommunen erfolgt, ist in den Bundesl?ndern und Regionen unterschiedlich.

Für Windenergieanlagen, die insgesamt mehr als 50 Meter hoch sind, ist eine Genehmigung nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (⁠BImSchG⁠) erforderlich. Diese muss bei der zust?ndigen Genehmigungsbeh?rde beantragt werden. Die Genehmigungspflicht von Kleinwindanlagen richtet sich nach dem Baurecht. Hier sind die Bestimmungen der Bauordnung des jeweiligen Bundeslandes zu beachten.

 

Beeintr?chtigung von Menschen deutlich reduziert

Von Windenergieanlagen gehen Licht- und L?rmemissionen aus, die Menschen beeintr?chtigen k?nnen. Durch technische Weiterentwicklungen konnten diese im Vergleich zu früheren Anlagengenerationen aber bereits deutlich reduziert werden. Darüber hinaus hat der Bund Verwaltungsvorschriften erlassen, die von den Genehmigungsbeh?rden beachtet werden müssen.

Eine solche Verwaltungsvorschrift ist zum Beispiel die ?Technische Anleitung zum Schutz gegen L?rm“ (⁠TA L?rm⁠). Die TA L?rm legt für bestimmte Gebietstypen Immissionsrichtwerte fest, die nicht überschritten werden dürfen. L?rmemissionen beim Betrieb von Windenergieanlagen entstehen zum einen wegen aerodynamischer Effekte (turbulente Str?mungen am Rotorblatt), zum anderen wegen mechanisch verursachter Ger?usche, zum Beispiel im Getriebe der Anlage. Die L?rmemissionen sind damit direkt von der Windgeschwindigkeit abh?ngig.

Lichtemissionen wie Schattenwurf und der sogenannte Diskoeffekt stellen heute keine Probleme mehr dar. Wegen der Gr??e moderner Windenergieanlagen stehen diese meist so weit von der Bebauung entfernt, dass ihr Schattenwurf keine Wohngeb?ude trifft. Der Diskoeffekt entstand früher durch Lichtreflexionen an den Rotorbl?ttern. Dieser Effekt tritt bei modernen Windenergieanlagen nicht mehr auf, da diese mit matten, nicht reflektierenden Farben gestrichen werden.

Lichtemissionen ergeben sich au?erdem aus der notwendigen luftfahrtrechtlichen Hinderniskennzeichnung von Bauwerken ab 100 Metern H?he. Eine synchronisierte und sichtweitenregulierte Befeuerung von Windparks kann die Emissionen aber deutlich reduzieren, ohne den Luftverkehr zu gef?hrden. Darüber hinaus wird an verschiedenen M?glichkeiten geforscht, um Windparks nur dann zu befeuern, wenn sich Flugzeuge n?hern.

Die Gefahr von Eiswurf durch Windenergieanlagen ist in Deutschland? sehr gering. Mittlerweile ist der Einsatz von Rotorblattheizungen oder die automatische Abschaltung bei Vereisung vorgeschrieben.

 

Beeintr?chtigung von Natur und Landschaft vermeiden

Wie bei allen baulichen Anlagen stellt auch die Errichtung von Windenergieanlagen einen Eingriff in Natur und Landschaft dar. Es ist daher wichtig, von vornherein Windenergiestandorte auszuweisen, bei denen potenzielle Beeintr?chtigungen m?glichst gering ausfallen. So sind beispielsweise bereits vorbelastete Fl?chen an Infrastrukturtrassen wie Stra?en oder Freileitungen besonders geeignet. Um Beeintr?chtigungen von Pflanzen und Tieren sowie ihrer Lebensr?ume zu begrenzen, sollten jedenfalls naturschutzfachlich besonders wertvolle Bereiche wie etwa Naturschutzgebiete oder gesetzlich geschützte Biotope von Windenergieanlagen freigehalten werden. Aber auch au?erhalb geschützter Gebiete oder Objekte ist bei der Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen gro?e Sorgfalt n?tig, um dem Naturschutz gerecht zu werden.

Die meisten Tierarten st?ren sich nicht an Windenergieanlagen. Besondere Rücksicht ist aber auf V?gel und Flederm?use zu nehmen, die empfindlich gegenüber Windenergieanlagen sind. Vor allem bestimmte Greifvogelarten und in gr??eren H?hen fliegende Fledermausarten k?nnen mit Windenergieanlagen kollidieren. Die negativen Auswirkungen von Windenergieanlagen k?nnen durch verschiedene Ma?nahmen reduziert werden, wie etwa die Berücksichtigung von Brutst?tten, Nahrungshabitaten oder Flugrouten in Planungs- und Genehmigungsverfahren. Es wird weiterhin intensiv daran geforscht, wie Konflikte zwischen der Windenergienutzung und dem Naturschutz vermieden werden k?nnen.

 

Windenergie auf See (Offshore-Windenergie)

Der Wind weht auf See deutlich st?rker und stetiger als an Land. Die Energieausbeute von Windenergieanlagen auf See ist daher bedeutend h?her, weshalb auch die Windenergie auf See zu den Schlüsseltechniken einer nachhaltigen Energieversorgung z?hlt, mit denen die klimapolitischen Ziele der Bundesregierung erreicht werden sollen.

Die noch verh?ltnism??ig junge Branche hat seit Beginn der Windenergie auf See bereits eine erhebliche technische und ?konomische Entwicklung durchlaufen. W?hrend die durchschnittliche Anlagenleistung der gesamten bis Ende 2018 installierten Windenergieanlagen rd. 5 MW betr?gt, liegt diese bei den Neuinstallationen im Jahr 2018 bei rd. 7 MW. Für den Zeitraum bis 2020 werden Installationen mit einer Turbinenleistung von rd. 8-9 MW erwartet, w?hrend sich für die Zeit ab 2025 auch der Markteintritt von Windenergieanlagen mit einer Leistung von 10-12 MW abzeichnet. Dabei ist insbesondere eine Zunahme des Rotordurchmessers kennzeichnend.

Seit der Inbetriebnahme des ersten Windparks Alpha Ventus 2010 in der Nordsee befinden sich 22 vollst?ndig einspeisende Windparks in der Nord- und Ostsee mit Stand Ende 2018. Hiervon liegen 18 Parks mit einer installierten Leistung von 5,3 GW in der Nordsee sowie vier Windparks mit einer installierten Leistung von 1,1 GW in der Ostsee. Insgesamt speisen Ende 2018 1.305 Windenergieanlagen mit einer gesamten installierten Leistung von 6,3 GW Strom ins Netz ein. Die nachstehende Abbildung gibt einen überblick über die Windenergieprojekte in der ausschlie?lichen Wirtschaftszone und innerhalb der Küstengew?sser der Nord- und Ostsee.

Diese Zahlen verdeutlichen, dass die von der Bundesregierung im EEG 2017 bzw. im ?Gesetz zur Entwicklung und F?rderung der Windenergie auf See (Windenergie-auf-See-Gesetz) festgesetzten Ausbauziele für die Windenergie auf See für 2020 von 6,5 GW bereits fast erreicht sind. Bis 2030 wird - wie im Klimaschutzprogramm 2030 der Bundesregierung festgelegt - ferner angestrebt, 20 GW installierte Leistung zu errichten.

Das Windenergie-auf-See-Gesetz bedeutet einen Systemwechsel beim Ausbau der Offshore-Windenergie. Mit dem Gesetz wird das Ziel verfolgt, den Ausbau der Windenergie auf See kontinuierlich und kosteneffizient voranzubringen. Das Gesetz regelt die Fl?chenvoruntersuchung und -ausweisung, die Ausschreibungen, die Anlagengenehmigung durch Integration von Teilen der Seeanlagenverordnung und die Abstimmung des Offshore-Ausbaus mit der Netzanbindung. Hierdurch werden zentrale Aspekte der Offshore Windenergie, wie ⁠Raumordnung⁠, Genehmigung, Vergütung und Netzausbau, aufeinander abgestimmt und in einem Gesetz miteinander verzahnt. Aufgrund dieser Zusammenführung und der zentralen, koordinierten Abwicklung durch das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) und die Bundesnetzagentur wird die Ausgestaltung als ?zentrales Modell“ umschrieben. Kernelement bildet der im Juni 2019 ver?ffentlichte Fl?chenentwicklungsplan.