Windenergie

Mit einem Anteil von 5 Prozent hat die Windenergie in Deutschland den größten Anteil der erneuerbaren Energien am Stromverbrauch. Damit ist die Windenergie von den erneuerbaren Energieträgern, der mit den größten Beitrag (insgesamt steuerten EE im Jahr 2007 14,3 Prozent zum deutschen Stromverbrauch bei). Dieser Anteil soll in den nächsten Jahren noch weiter ausgebaut werden.

Quelle: BEE 2007, 1 und eigene Berechnungen

Technik

Zur Nutzung von Windenergie wird die Bewegungsenergie des Windes in Strom umgewandelt. Wind ist die Bewegung von Luftmassen in der Erdatmosphäre durch Druckunterschiede, die in Folge der ungleichmäßigen Erwärmung der Erdoberfläche durch die Sonne entstehen. Dabei strömen Luftmaßen von Hochdruck- in Tiefdruckgebiete[1]. Auch Berge, Ebenen und Gewässer führen zu Temperatur- und Druckunterschieden und beeinflussen so die Windverhältnisse. Die kinetische Energie der bewegten Luftmassen wird mit Hilfe von Rotoren zunächst in mechanische Energie umgewandelt, die mittels eines Generators in elektrische Energie umgewandelt wird und nun in das Stromnetz eingespeist werden kann[2].

Quelle: Bundesverband WindEnergie (ohne Jahr)

Es wird bei Windkraftanlagen zwischen offshore und onshore Anlagen unterschieden. Onshore bedeutet, dass sich die Windkraftanlage an Land befindet, offshore bezeichnet Anlagen, die sich auf dem Meer befinden. Diese erscheinen besonders attraktiv, da der Wind auf der See sowohl stärker als auch konstanter weht als an Land.

Politik

Wind ist eine unerschöpfliche Energiequelle ist und zählt damit zu den erneuerbaren Energien. Windenergie kann – da es sich um eine heimische Energiequelle handelt – dazu beitragen, die Abhängigkeit von Rohstoffimporten zu verringern. Wie auch bei Energie aus Solarzellen besteht jedoch das Problem, das Wind nicht ständig und gleichmäßig weht und so auch die Energiegewinnung nicht völlig zuverlässig ist. Es stellt sich also die Frage, wie groß der Beitrag der Windenergie zu einer weiteren Diversifikation der Energiequellen sein kann.

Möglichkeiten von Windenergie:

Mit dem technischen Fortschritt sind die Möglichkeiten der Windenergie in den letzten Jahren enorm gewachsen. Windenergie gilt als die erneuerbare Energiequelle, die in den nächsten Jahren die höchsten Ausbaupotenziale besitzt.

Nicht nur die Effizienz von Windenergieanlagen konnte enorm verbessert werden (1990 betrug die durchschnittlich installierte Leistung von neuen Windkraftanlagen noch unter 200 kW, im Jahr 2007 betrug sie schon 2170 kW)[3], durch die Entwicklung von offshore Windkraftanlagen wurden zusätzlich noch neue Möglichkeiten zur Nutzung geschaffen. In der Zukunft wird besonders dieser Bereich von Windenergienutzung an Bedeutung gewinnen. Nach den Plänen der Bundesregierung soll der Anteil der Windenergie an der Stromversorgung weiter ansteigen und von den derzeit 5,1 Prozent auf mindestens 25 Prozent bis 2030 erhöht werden. Dabei könnten in bundesdeutschen Gewässern laut BMU bis 2030 allein durch offshore Windkraftanlagen zwischen 20 000 und 25 000 Megwatt (ins Glossar?) installiert werden[4]. Damit wäre könnte die offshore Windkraft etwa 85 Milliarden Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugen. Die Atomkraft leistet im Vergleich dazu in Deutschland derzeit etwa das Doppelte. Hinzu kommen außerdem noch 55 Milliarden Kilowattstunden aus Onshore Windkraftanlagen[5].

Bezüglich der onshore Anlagen wird der Zubau neuer Anlagen hingegen zurückgehen. Mit dem sogenannten Repowering, also dem Ersatz älterer Anlagen durch modernere, kann die Leistung jedoch auch hier erhöht werden und dabei unter Umständen sogar die Anlagenzahl  reduziert werden[6].

In Deutschland haben die Bauarbeiten für die erste bundesdeutsche offshore Windkraftanlage begonnen. Dabei handelt es sich um ein Testfeld, das sich etwa 45 Kilometer nördlich der Insel Borkum befindet[7]. Damit ist der Startschuss für den Bau etlicher Anlagen in der Bundesrepublik gefallen (geplant sind 27 Parks in der Nordsee, fünf in der Ostsee). Doch nicht nur in Deutschland gewinnt die offshore Windenergienutzung an Bedeutung. So will zum Beispiel Großbritannien den Anteil von Offshore-Anlagen am nationalen Strombedarf bis 2010 von einem Prozent im Jahr 2006 auf etwa sieben steigern[8]. Auch außerhalb der EU ist dieser Trend zu beobachten: China hat den Bau eines Offshore-Windparks angekündigt, zunächst nur mit 50 Megawatt, die jedoch bis 2020 auf 1000 Megawatt erhöht werden sollen[9]. Das Potenzial der Windkraft ist damit jedoch weltweit noch bei weitem nicht ausgereizt. So steht Deutschland im weltweiten Vergleich mit etwa 40 Prozent der weltweiten Windkraftnutzung mit großem Abstand an der Spitze, gefolgt von Spanien, den USA, Indien und Dänemark. Fast ein viertel der globalen Windkraftleistung ist bisher noch in Europa installiert. Schwätzungen zufolge ist das globale Potenzial der Windenergie etwa 100- bis 200-mal so hoch wie der gesamte Stromverbrauch Deutschlands. Es heißt, nur etwa 0,1 Prozent des potentiellen Windangebots seien bisher genutzt[10].

Auswirkungen von Windkraftanlagen auf die Umgebung

Wie auch konventionelle Kraftwerke können Windkraftanlagen Auswirkungen auf ihre Umgebung haben. Dabei hängt das Ausmaß der Auswirkungen größtenteils vom Standort der Anlagen ab. Im Folgenden werden einige Effekte dargestellt, die bei der Windkraftnutzung besonders berücksichtigt werden müssen, um eine umwelt- und naturverträgliche Windenergienutzung zu gewährleisten[11].

• Schattenwurf und Reflexion
• Lärm
• Eiswurf
• Landschaftsbild, Tourismus
• Vögel und Wildtiere

 
Die Rotorblätter einer Windkraftanlagen werfen bei Sonneneinstrahlung einen sich bewegenden Schlagschatten. Für diesen Schattenwurf gelten jedoch Schwellenwerte, die sicher stellen, dass keine erheblichen Beeinträchtigungen von der Anlage ausgehen. Das Auftreten von Reflexionen des Sonnenlichts durch die Rotorblätter kann durch eine matte Farbgebung jedoch weitestgehend reduziert werden[12].         

Windenergieanlagen erzeugen Geräusche, die Menschen und Tiere in der Umgebung stören können. Mit zunehmender Windgeschwindigkeit nehmen die Geräusche zu. Um Lärmbelästigungen von Anwohnern zu vermeiden, müssen Richtlinien eingehalten werden, die den Abstand zur nächsten Wohnbebauung festlegen oder der Betrieb der Anlage so geregelt werden, dass unzumutbare Lärmbelästigungen verhindert werden, indem sich die Anlage zum Beispiel nachts oder bei zu hoher Windgeschwindigkeit automatisch abschaltet[13].

An den Rotorblättern von Windkraftanlagen kann sich Eis bilden. Dabei ist es von Bedeutung, ob die Anlage in Betrieb ist oder stillsteht. Ist eine Anlage nicht in Betrieb kann Eis, das sich an den Rotorblättern gebildet hat, in unmittelbarer Nähe der Anlage herunterfallen, worauf mit Schildern hingewiesen werden muss. Anders verhält sich der Eiswurf bei laufenden Anlagen. Zwar ist hier der Eisansatz an den bewegten Rotorblättern geringer und damit auch die herabfallenden Eisstücke, andererseits werden die Eisstücke jedoch weggeschleudert, was zu einer erhöhten Gefahr weiter entfernter Gebiete führt. So wurden abgeworfene Eisstücke in Entfernungen von bis zu 120 Metern von der Anlage gefunden. Dies muss in die Planung von Windkraftanlagen in Gegenden, in denen mit Vereisung gerechnet wird, einbezogen werden. Generell werden die Anlagen jedoch bei Eisansatz automatisch abgeschaltet[14].

Das Windräder das Landschaftsbild ihrer Umgebung prägen, kann kaum bestritten werden. Einige empfinden dies als stören und sprechen von einer „Verspargelung“ der Landschaft, andere wiederum sehen sie als positive Symbole einer umweltbewussten und nachhaltigen Stromerzeugung. Es stellt sich hier jedoch die Frage, ob Alternativen wie Kohle- oder Atomkraftwerke optisch reizvoller sind. Darüber hinaus wird die „Verspargelung“ mit moderneren und leistungsstärkeren Anlagen (siehe Repowering) vermutlich etwas zurückgehen[15].

 
Umweltverträglichkeit

Während ihres Betriebs stoßen Windkraftanlagen keine Treibhausgase aus. Außerdem benötigen sich keine Zufuhr von Brennstoffen. Im Jahr 2005 konnten durch die Nutzung von Windenergie etwa 24 Millionen Tonnen CO₂ eingespart werden, der positive Beitrag von Windenergie zum Klimaschutz liegt also auf der Hand. Mit der geplanten Erweiterung des Anteils von Windenergie an der Stromerzeugung auf 25 Prozent könnte in Deutschland der CO₂-Ausstoß um 10 Prozent verringert werden[16]. Auch im Lebenszyklusvergleich schneiden Windkraftwerke sehr gut ab.

Fluktuation der Stromeinspeisung durch Windkraft

Ein zentraler Kritikpunkt an der Nutzung von Windenergie ist, dass der Wind nicht ständig weht, und damit auch die Bereitstellung von Strom aus Windenergie nicht konstant ist. Um diesem Problem zu begegnen, müssen Reservekraftwerke bereitgestellt werden. Dennoch: um die Schwankungen zu überbrücken müssten in Deutschland keine neuen Kraftwerke gebaut werden, da schon bestehende Kraftwerke, die durch Windkraftanlagen ersetzt werden, mit geringerer Auslastung weiterlaufen können und so als Reservekraftwerke dienen können[17].

Fazit

Abschließend lässt sich sagen, dass die Nutzung von Windkraft in Bezug auf das Zieldreieck durchaus einen Teil zur zukünftigen Energiesicherheit beitragen kann beziehungsweise auch schon beiträgt. Besonders der Aspekt der Umweltverträglichkeit – mit Blick auf die zunehmende Erderwärmung – wird von der Windenergie erfüllt, auch wenn hier abzuwarten ist, wie sich wirklich große Parks auf die Umgebung auswirken. In Bezug auf die Versorgungssicherheit wird der Anteil der Windenergie in der Zukunft steigen, das Problem ist jedoch, dass sie aufgrund der Fluktuation in der Einspeisung nicht zur Grundlast beitragen kann.