Wind Energie - vielfältige und innovative Lösungen
Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2030 den Strom aus erneuerbaren Energien zu verdoppeln. Dabei spielt die Windkraft eine wichtige Rolle. Das „Wind-an-Land-Gesetz“ soll den Ausbau der Windenergie in Deutschland deutlich schneller voranbringen. Nach dem Bundestagsbeschluss hat der Bundesrat das Gesetz abschließend gebilligt.
Verbindliche Flächenziele für Bundesländer
Zur Erreichung der EEG-Ausbauziele müssen zwei Prozent der Bundesfläche für die Windenergie an Land ausgewiesen werden. Dies soll mit dem Gesetz bis Ende 2032 umgesetzt werden. Nach dem Beschluss des Bundestags sollen bis 2027 1,4 Prozent der Flächen für Windenergie bereitstehen. Repowering-Maßnahmen am selben Standort sind vorzuziehen.
Mit dem neuen Windflächenbedarfsgesetz werden den Ländern künftig verbindliche Flächenziele vorgegeben. Der Gesetzentwurf enthält daher auch eine Neukonzeption der Länderöffnungsklausel für landesrechtliche Mindestabstandsregelungen.
Sp gesehen hat die Bundesregierungen die Weichen gestellt damit die Wind Energie als nachhaltige Lösung weiter ausgebaut werden kann. Dies sollte helfen dem aktuell rückläufigen Trend im Bereich Modernisierung und Ausbau Wind Energie entgegen zu wirken, wie die Charts Stromerzeugung aus Windenergie 2021 belegen. Bedingt durch die fehlende Akzeptanz in der Bevölkerung (Anwohner), sowie etablierte Hürden für die Genehmigung, war es notwendig für den erforderlichen Produkt Lifecycle alter Windanlagen und dem Auf- und Ausbau neuer Windanlagen neue rechtliche Rahmenbedingungen zu schaffen.
Ein echtes Manko der aktuell am Markt verfügbaren Lösungen, inklusive neuer innovativer Ansätze, liegt in der Tatsache das Windkraftanlagen bzw. Windparks mittlerweile zu einem Großteil aus Komponenten aus chinesischer Herstellung umgesetzt werden, da China hier Weltmarktführer ist. Dies ist in Bezug auf die Nachhaltigkeit von Windkraftanlagen aufgrund der Transportwege und verwendeten Komponenten aus einer gesamtökologischen Lösungsbetrachtung nicht effzient.
Traditionell sind die meisten Windkraftanlagen für eine Lebensdauer von 20 Jahren konzipiert. Beim Repowering werden Altanlagen durch größere und moderne Neuanlagen ersetzt. Infolge technischen Fortschritts sind neue Anlagen leiser und effizienter, zugleich ermöglichen sie höhere Erträge bei spezifisch geringeren Wartungskosten und einer Entlastung des Landschaftsbildes durch wenige große statt einer Vielzahl kleiner Anlagen. Sinnvoll ist ein Repowering zumeist erst nach einem Betriebszeitraum von ca. 20 Jahren.
Das Umweltbundesamt Deutschland hat in einer Studie untersucht, ob die zum Rückbau von den Windkraftunternehmen zu bildenden Rücklagen und ob die Recyclingkapazitäten ausreichend sind und kam zu dem Schluss, dass insbesondere für die pro Jahr erwarteten bis zu 70.000 Tonnen Faserverbundwerkstoffe nicht genügend Recyclingkapazität vorliegt, während Bestandteile wie Beton, Stahl und andere Metalle kein Problem darstellten. Für das Jahr 2038 wurde in der Studie eine Lücke der Rückbau-Finanzierung von über 300 Millionen Euro prognostiziert.
Die Energierücklaufzeit (energetische Amortisationszeit) beschreibt die Zeit, die vergeht, bis ein Kraftwerk genauso viel Energie erzeugt hat, wie zu dessen Produktion, Transport, Errichtung, Betrieb usw. benötigt wurde. Die Energierücklaufzeit beträgt bei Windkraftanlagen etwa drei bis sieben Monate und liegt auch nach konservativen Schätzungen deutlich unter einem Jahr.
Wie Sie erkennen sind Windkraftanlagen nachvollziehbar Teil einer kontroversen Diskussion, jedoch sind Sie wie alle erneuerbaren und nachhaltigen Lösungen für die Erzeugung grüner Energie einer der zentralen Bausteine für einen ganzheitlichen Lösungsansatz. Aus unserer Sicht ist daher der geplante Ausbau der Wind Energie in Deutschland ein richtiger Schritt zur Energie Unabhängigkeit, trotz der zuvor beschriebenen Rahmenparameter.
Neue Technologien der Windenergie
Bei der Energiewende wird die Windenergie eine tragende Rolle spielen. Die heutige effiziente Funktionsweise von Windkraftanlagen ist das Ergebnis langjähriger Forschung und der Verbesserung von Materialien und baulichen Möglichkeiten. Als 1987 die ersten Windenergieanlagen in Schleswig-Holstein in Betrieb genommen wurden, lag ihre Nabenhöhe bei 20 Metern und ihre maximale Leistung bei 55 Kilowatt. Heutzutage sind Windräder bis zu 160 Meter groß und erreichen mit 5 (onshore) und 15 Megawatt (offshore) ein Vielfaches der anfänglichen Leistung. Um ihren Ausbau zu beschleunigen und den Herausforderungen der Windenergie zu begegnen, werden weiterhin Möglichkeiten gesucht, die Anlagen zu verbessern und sie beispielsweise leiser, leichter und leistungsstärker zu machen.
Schwimmende Windenergieanlagen
Eine potenzielle Revolution des Offshore-Windmarktes stellen sogenannte schwimmende Windräder dar. Anstelle einer aufwendigen Verankerung mit Fundament am Meeresboden, können schwimmende Windkraftanlagen auf einer im Wasser treibenden Plattform errichtet werden. Die Kosten und Aufwände für den Bau des Fundaments tief im Wasser würden entfallen – schwimmende Windräder stellen perspektivisch somit eine interessante Möglichkeit dar, die teuren und arbeitsintensiven Offshore-Windräder von heute mit günstigeren Modellen zu ersetzen und den auf See stärker und konstanter wehenden Wind auszunutzen. Ein weiterer Vorteil von schwimmenden Windenergieanlagen, Sie könnten auch in sehr tiefem Wasser weit draußen auf dem Meer zum Einsatz kommen.
Vertikale Windenergieanlagen
Eine weitere Möglichkeit, Windkraft zu nutzen, stellen vertikale Windkraftanlagen dar. Diese Idee ist nicht neu – Windräder mit einer vertikalen Rotorachse konnten sich jedoch bisher nicht gegen die etablierten Anlagen mit horizontaler Achse durchsetzen. Vertikale Windräder gibt es in verschiedenen Formen und Designs. Am bekanntesten sind der Savonius-Rotor und der Darrieus-Motor:
- Der Savonius-Rotor des finnischen Erfinders Sigurd Savonius verfügt über einen wellenförmigen Rotor, der dem Wind große Widerstandsfläche bietet und sich daher vergleichsweise langsam bewegt. Savonius-Rotoren sind daher auch weniger leistungsstark als andere Modelle wie beispielsweise der Rotor von Darrieus.
- Der Darrieus-Rotor des französischen Ingenieurs Georges Darrieus besitzt mehrere geschwungene und schmale Rotorblätter, die sich das Prinzip des Auftriebs zunutze machen und sich sehr schnell bewegen. Sie erbringen mehr Leistung als ein Savonius-Rotor, kommen aber dennoch nicht an herkömmliche Windenergieanlagen heran.
In Bezug auf ihren Wirkungsgrad besitzen vertikale Windenergieanlagen einen klaren Nachteil gegenüber horizontalen Anlagen. Während Letztere einen Wirkungsgrad von bis zu 50 % erreichen, sind es bei vertikalen Windrädern maximal 40 %.
Vertikale Windräder sind allerdings wesentlich leiser, haben einen geringeren Wartungsbedarf, sind für Vögel einfacher zu erkennen und können platzsparender aufgebaut werden. Sie könnten daher ein geeignetes Mittel darstellen, Windenergie vor allem im kleinen Rahmen in Städten und Wohngebieten zur Selbstversorgung zu nutzen.
So gesehen muss immer im Einzelfall betrachtet und abgewägt werden welche Komponente die ideale Ergänzung eines ganzheitlichen Lösungsansatzes ist, denn es wird nie die eine richtige Lösung geben.
