FAQ: Windenergieanlagen

Windenergieanlagen

In der Nähe meines Wohnortes stehen Windenergieanlagen. Manchmal beobachte ich, dass sie sich nicht drehen, obwohl es windig ist. Wie kommt das?

Die Windgeschwindigkeit schwankt schon auf wenigen Metern sehr stark. Deswegen ist die eigene Wahrnehmung nicht immer vergleichbar mit den Windbedingungen am Standort der Anlage. Eine WEA benötigt möglichst stetige Windverhältnisse: je höher man sie baut, desto weniger Turbulenzen gibt es. Darüber hinaus gibt es weitere Gründe, warum eine WEA stillstehen kann.
 

  • Abschaltung aufgrund zu schwacher Netze: Prinzipiell kann eine WEA aufgrund zu geringer Stromnachfrage bzw. zu hoher Einspeisung an erneuerbaren Energien kurzfristig außer Betrieb gehen. Dieser Fall tritt vermehrt in industrieschwachen Regionen mit großen Windparks auf.
  • Schattenwurfabschaltung: Überschreitet eine WEA zulässige Grenzwerte bzgl. des tatsächlichen Schattenwurfs, schaltet sie sich automatisch ab.
  • Vereisung: Nebel, Eisregen oder Schnee können bei Temperaturen unter 0°C zu Eisansatz führen. Diesen erkennt die WEA und geht automatisch außer Betrieb.
  • Zu wenig Wind: Die Rotoren der WEA drehen sich erst ab einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s (Windstärke 2).
  • Zu viel Wind: Bei zu hoher Windgeschwindigkeit (ab ca. 28 m/s – Windstärke 10) wird die Belastung für die WEA zu groß. Dann dreht sich die Anlage „aus dem Wind“ und schaltet automatisch ab.
  • Wartungsarbeiten: Die unterschiedlichen Bauteile einer WEA werden in unterschiedlichen Zyklen regelmäßig vom Hersteller gewartet. Während dieser Zeit bleibt die Anlage außer Betrieb.
  • Reparaturarbeiten: Durch die Vielzahl und die Komplexität gerade der elektronischen Bauteile können kleine Fehler auftreten, durch die eine WEA „außer Betrieb geht“. Diese werden entweder über die Leitwarte des Herstellers per Fernzugriff oder durch einen Monteur vor Ort behoben.

Wie groß ist der Schattenwurf der Windenergieanlage?

Die WEA verursacht durch ihre Rotordrehung einen periodisch auftretenden, beweglichen Schattenwurf, der als Immission gemäß §3 Abs. 2 BImSchG zu werten ist. Der Schattenwurf ist abhängig vom Sonnenstand, den Wetterbedingung und der Stellung des Rotors (und damit der Windrichtung). Die WEA wird außer Betrieb gesetzt, wenn das reale jährliche (8 Stunden pro Jahr) oder tägliche Schattenkontingent (30 Minuten pro Tag) je Immissionspunkt ausgeschöpft ist.

Wie hoch sind die Schallemissionen der Windenergieanlage?

Beim Bau einer WEA müssen im Rahmen eines Genehmigungsverfahrens umfassende baurechtliche Vorschriften eingehalten werden. Grundlage zur Prüfung der Schallemissionen ist die "Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm" (TA Lärm), in der jeweils konkrete Vorgaben für Geräuschpegel festgelegt sind und nicht überschritten werden dürfen. Darüber hinaus schreibt der Einführungserlass zu den Hinweisen zum Schallimmissionsschutz bei Windenergieanlagen des Umweltministeriums Niedersachsens eine Unterschreitung des heranzuziehenden Immissionsrichtwertes um 1 dB vor. Im Außenbereich darf bei Wohngebäuden nachts die Belastung nicht größer als 45 dB(A) (-1dB(A)). Dies entspricht ungefähr dem Geräuschpegel in einem ruhigen Büro. Der einzuhaltende Grenzwert richtet sich nach dem Charakter des umliegenden Gebietes. In reinen Wohngebieten darf die Belastung bspw. nicht höher als 35 dB(A) (-1dB(A)) sein. Andernfalls wird die WEA nachts schallreduziert, d.h. mit geringerer Leistung betrieben.

Wie viele Stunden ist die WEA am Tag in Betrieb?

Es lässt sich nicht genau sagen, wie viele Stunden die WEA durchschnittlich in Betrieb ist. Die WEA produziert in der Regel Strom bei einer Windgeschwindigkeit zwischen 3 und 25 m/s. Stillstandzeiten kann es aufgrund von Wartungsarbeiten oder eines Defektes geben. An dem Standort kann man von ca. 2.200 Volllaststunden ausgehen. Diese Zahl bedeutet, dass jede WEA den erwarteten Jahresertrag in 2.200 Stunden erbringen könnte, wenn sie die komplette Zeit mit maximaler Leistung läuft und die restliche Zeit des Jahres still steht.

Ist der Vogel- und Fledermausschutz gewährleistet?

Die Belange des Artenschutzes wurden selbstverständlich im Rahmen der Genehmigungsverfahren der WEA berücksichtigt. Die Gefährdung einzelner Vögel oder Fledermäuse kann aber nicht gänzlich ausgeschlossen werden. Vergleichbar mit Straßen oder Hochspannungsleitungen kann auch bei WEA kein hundertprozentiger Schutz garantiert werden. Das Vorkommen von Vögeln und Fledermäusen wurde im Vorfeld der Genehmigungsverfahren ausgiebig untersucht. Es wurden Ausgleichsflächen für Vögel und Fledermäuse in sicherer Entfernung von den WEA geschaffen, hierfür wurden auch zahlreiche Fledermauskästen aufgehängt. Des Weiteren ist in den WEA eine Fledermausabschaltung aktiv, die dafür sorgt, dass die WEA in Sommernächten bei schwachem Wind, wenn mit Fledermausflug zu rechnen ist, abgeschaltet bleiben. Außerdem werden rund um die Standorte Monitoringmaßnahmen durchgeführt und somit die Funktionalität der Ausgleichsmaßnahmen überprüft.

Wie hoch ist die Lebensdauer der WEA?

Die Lebensdauer der WEA ist mit 20-25 Jahren angesetzt. Die meisten Bauteile halten aber 20 Jahre und länger. Nach der rund 20-jährigen Betriebszeit werden die Anlagen abgebaut und wiederverwertet und die Grundstücke in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Hierfür wird von der Projektgesellschaft eine entsprechende finanzielle Rücklage gebildet.

Was passiert bei unvorhergesehen Beschädigungen der Windenergieanlage durch Blitzeinschlag oder Feuer?

Derartige Schäden sind im Rahmen der für diese Anlage abgeschlossenen Maschinenversicherung abgesichert. Der Ausfallschaden wird von der Maschinen-Betriebsunterbrechungs-Versicherung erstattet.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) war und ist Motor und entscheidender Treiber für den Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland. Es trat im April 2000 in Kraft und folgte auf das Stromeinspeisegesetz, das ab 1991 erstmals die systematische Förderung von regenerativ erzeugtem Strom festlegte. Seit seinem Bestehen wurde das EEG mehrfach novelliert, um es an die aktuellen Entwicklungen anzupassen.

Für das Projekt relevant ist die Fassung von 2014, die zum 1. August 2014 in Kraft getreten ist. Ziel des neuen EEG ist es, den Ausbau der erneuerbaren Energien voranzubringen und dabei gleichzeitig die Bezahlbarkeit der Energiewende für die Bürger sowie die Wirtschaft sicherzustellen und die Belastungen für das Gesamtsystem zu begrenzen.

Energie- und CO2-Bilanz einer Windenergieanlage

Windkraftanlagen bestehen aus vielen unterschiedlichen Komponenten. Sie sind komplexe und technologisch anspruchsvolle Produkte, deren Herstellung aufwändig ist. Um zu bewerten, ob der Einsatz von Windkraftanlagen aus energetischer Sicht sinnvoll ist, wird der Parameter „energetische Amortisationszeit“ angewandt. Das ist der Zeitraum, den eine Anlage an Land in Betrieb sein muss, um die Energie wieder hereinzubekommen, die für ihre Rohstoffe, ihre Herstellung, den Transport, den Bau und während ihrer der gesamten Lebensdauer für ihren Betrieb inkl. Reparaturen sowie ihr Recycling aufgewendet wurde.

Die energetische Effizienz moderner Windmühlen bestätigen mehrere Studien unabhängiger Forschungseinrichtungen, so z. B. des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung der Universität Stuttgart. Demnach beträgt die energetische Amortisation (Energierücklaufzeit) einer Windturbine an Land zwischen drei Monaten und einem Jahr.

Eine Windenergieanlage erzeugt gut 40 bis 70 Mal so viel Energie, wie für ihre Herstellung, Nutzung und Entsorgung eingesetzt wird.

Bei einer durchschnittlichen Laufzeit von 20 Jahren ergibt sich somit eine überaus positive ökologische Bilanz, die konventionelle Kraftwerke durch das erforderliche ständige Hinzufügen von fossilen Energieträgern niemals erreichen können. Eine 1,5-MW-Windenergieanlage erzeugt in diesem Zeitraum rund 80 Mio. Kilowattstunden sauberen Strom und ersetzt dabei beispielsweise rund 90.000 Tonnen Braunkohle.

(Quelle: BWE 2012)



CO2-Bilanz

Im Vergleich zu fossilen Energieträgern weist die Windenergie eine deutlich bessere CO2-Bilanz / Klimabilanz auf. Nach der energetischen Amortisationszeit (siehe „Energiebilanz einer WEA“) produzieren Windenergieanlagen bilanziell CO2-neutralen Strom, setzen also kein zusätzliches Kohlendioxid als Treibhausgas in die Atmosphäre frei.

Laut dem Bundesverband Windenergie (BWE) beträgt der CO2-Ausstoß moderner Windräder über die gesamte Lebensdauer von 20 Jahren lediglich 24 Gramm pro Kilowattstunde. Das bedeutet, dass Strom aus Windenergie eine sehr gute CO2-Bilanz hat. Zum Vergleich: Die Verstromung von Braunkohle verursacht durchschnittlich etwa 1.000, Steinkohle 810 und Erdgas 377 Gramm pro Kilowattstunde.

Derzeit führt die schwankende Einspeisung von Windstrom dazu, dass Reservekraftwerke (z.B. Kohle oder Gas) vorgehalten werden müssen. Dadurch verschlechtert sich die Klimabilanz von fluktuierenden Energieträgern. Allerdings wird zukünftig unter anderem durch die Speicherung von Strom, den Netzausbau oder ein intelligentes Lastmanagement der Bedarf an Reserven immer weiter reduziert.

(Quelle: BWE 2012)

Rückbau von WEA

Die gewöhnliche Betriebsdauer von Windenergieanlagen ist ausgelegt auf 20 Jahre, kann jedoch bei Vorlage eines Standsicherheitsnachweises auch verlängert werden. Ihrem Bau und der Inbetriebnahme geht ein mehrstufiges Genehmigungsverfahren voraus, das gemäß Baugesetzbuch auch die Verpflichtung beinhaltet, die Anlagen nach Betriebsende vollständig zurückzubauen und den Standort wieder in den ursprünglichen Zustand zu versetzen. Als Sicherheitsleistung trägt der Betreiber zumeist eine Baulast ein oder stellt eine Rückbaubürgschaft gegenüber dem Grundstückseigentümer in Form einer Bankbürgschaft zur Verfügung. Nach endgültiger Stilllegung einer Windenergieanlage bleiben somit keinesfalls Bauruinen oder eine zerstörte Landschaft zurück.

Die Bestandteile der Anlagen können fast vollständig recycelt werden. Dabei fallen vor allem Stahl und Beton an. Hinzu kommen glasfaser- und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe sowie in geringem Maße auch Kupfer oder Aluminium. Die Stahlsegmente des Turms werden in Stahlwerken wieder aufbereitet. Der Beton des Fundaments und des Turms kann wiederaufbereitet im Straßenbau genutzt werden. Die Rotorblätter werden in zum Teil spezialisierten Recyclinghöfen zerkleinert. Die Glasfaseranteile werden als Ersatzbrennstoff in der Zementindustrie verbraucht. Wenn Windenergieanlagen vor ihrer maximalen technischen Nutzungsdauer abgebaut und durch neue, leistungsstärkere Anlage ersetzt werden, können sie weitervermarktet und an anderer Stelle, zum Beispiel im Ausland, wieder aufgebaut werden.

Kurz gesagt: Nach dem Abbau einer Windenergieanlage können je nach Anlagentyp 80-90 Prozent aller Teile recycelt werden, also in anderer Form wiederverwertet werden.

(Quelle: Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie 2013)

Wo stehen die Windenergieanlagen (WEA)?

Der Windpark Kambacher Eck steht im Ortenaukreis zwischen dem Schuttertal und dem Kinzigtal auf einem Höhenzug, der sich in einer Höhenlage von 520 m bis 570 m ü. NN über mehrere Kuppen in nord-südlicher Richtung erstreckt, entlang der Grenze der Gemarkungen der Gemeinden Steinach, Biberach und Schuttertal.

Wie hoch sind die WEA? Wer ist der Hersteller? Welche Leistung haben die Anlagen?

Der Hersteller der Anlagen des Typs E-115 ist die Firma Enercon aus Aurich. Die WEA haben jeweils eine Nabenhöhe von 149 m, einen Rotordurchmesser von 115,7 m und eine Gesamthöhe von 206,9 m. Die vier WEA haben jeweils eine Leistung von 3,0 MW, der Windpark in Summe hat 12,0 MW.

Wie hoch ist der erwartete Energieertrag?

Drei unabhängige Gutachter haben für den Windpark jeweils ein Ertragsgutachten erstellt. Diese prognostizieren im Durchschnitt bei einer Wahrscheinlichkeit von 75% (P75-Wert) einen Ertrag von jährlich 26.680 MWh. Diese Strommenge reicht beispielsweise aus, um ca. 10.000 Haushalte mit Strom zu versorgen. Natürlich kann der Ertrag schwanken, es gibt bessere und schlechtere Windjahre.