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1. Nutzung der Windkraft

 

1.1 Wind als Energiequelle

 

 

Fast alle Bereiche der menschlichen Gesellschaft gründen sich für einen absehbaren Zeitraum auf durch technische Prozesse erzeugte Energie – als Wärme, Elektrizität oder Kraftstoffe. Die Vorräte der bisher vorrangig genutzten fossilen Energieträger sind nicht beliebig vermehrbar und wurden als wesentliche Faktoren einer sich abzeichnenden Klimabelastung erkannt. Seit etwa zwei Jahrzehnten rücken daher die erneuerbaren Energiequellen – so als Bio-, Solar- und Windenergie – mit stetig wachsenden Anteilen in den Vordergrund (vgl. 17, S. 1 ff.). Die hier zu betrachtende Windenergie wird gegenwärtig fast ausschließlich durch Windkraftanlagen (WKA) zur Stromerzeugung genutzt.
Winde entstehen u. a. durch die unterschiedliche Erwärmung von Erdoberflächen, sind also eine umgewandelte Form der Sonnenenergie und mithin eine sich stets erneuernde Energiequelle. Als Bauform für Windkraftanlagen haben sich auf einem Stahlturm (oder auf Beton- Bauteilen) befestigte Generatoren mit horizontaler Achse und Antrieb durch kreisförmige Rotoren mit drei Rotorblättern durchgesetzt. Um die geeigneten Windstandorte zweckmäßig zu nutzen, werden diese überwiegend als Windparks mit wechselnder Zahl von Anlagen geplant. Einschließlich des wissenschaftlichen Umfeldes ist die Nutzung der Windenergie nach gegenwärtigem Standard der Hochtechnologie zuzurechnen. Die im Wind gebundene Energie ist für Anlagen der genannten Bauart durch folgende Formel darstellbar (12, S. 4): 
E = /2 * r2 * p * v3 * t ;
 
E= gebundene Windenergie;
r= Radius der kreisförmigen Rotorfläche;
p= Luftdichte;
v= Windgeschwindigkeit;
t= Zeitdauer der Windströmung durch die Rotorfläche. 
 
Wie ersichtlich, hängt die umwandelbare Energie besonders vom Durchmesser der Rotorfläche (somit der Länge der Rotorblätter) und mehr noch von der Windgeschwindigkeit ab. Auf dem Festland wird die potentielle Windgeschwindigkeit durch unterschiedliche Oberflächenformen, einschließlich der Siedlungen, abgebremst. Mit zunehmender Höhe verringert sich dieser Einfluss und entfällt nahezu auf dem Meer. Auch in ebenen Küstenregionen, wie z. B. an der deutschen Nordseeküste, ist die Bremswirkung deutlich geringer als im Binnenland. Die Landschaften der norddeutschen Tiefebene sind daher bevorzugte Standorte für die Stromgewinnung aus Windenergie geworden. Im Binnenland ermöglichen ausreichend hohe Anlagen, das gegebene Potential zu nutzen.           
                                      

 

   
 
 
      EU- L a n d    
                      Stromerzeugung in der EU
                         Anteil der Windenergie
            Jahr 2000                                 Jahr 2008
                                 
  1000 GWh 1)           %                1000  GWh          %
1. EU - 27 Länder 
2. Dänemark
3. Deutschland
4. Irland
5. Niederlande
6. Griechenland
7. Portugal
8. Spanien
      22, 3
       4,2
       9,4
       0,24
       0,83
       0,45
       0,17
       4,7
      0,7
     11,7
      1,6
      1,0
      0,9
      0,8
      0,4
       2,1
    118,7
        6,9
      40,6
       2,4
       4,3
       2,2
       5,8
     32,2
      3,5
    19,0
      6,4
      8,1
      4,0
      3,5
    12,6
    10,3

 

                1) GWh = Giga Wattstunden. - Quelle: EDS Europäischer Datenservice,
                   Online Datenbank Umwelt u. Energie. Eurostat , Luxemburg.
 
Übersicht 1: Anteil der Windenergie an der Stromerzeugung in ausgewählten Ländern Europas.
 
 
 

1.2 Gegenwärtiger Umfang der Nutzung

 
Der Anteil der erneuerbaren Energien am Endenergie- Verbrauch soll nach einer Vorgabe der Europäischen Union (EU) bis 2020 in Deutschland auf 18%, in der EU auf 20% ansteigen (5, S. 49). Für ausgewählte Länder gibt die Übersicht 1 den Anteil der Windenergie an der Stromerzeugung in den Jahren 2000 und 2008 wieder. Sowohl in nord- als auch südeuropäischen Ländern ist dieser Anteil geradezu sprunghaft angestiegen. In norddeutschen Bundesländern ist die Stromerzeugung durch Windkraft deutlich ausgeprägter. So lag ihr Anteil im Jahr 2010 in Mecklenburg- Vorpommern, Brandenburg und Sachsen- Anhalt oberhalb von 40%, in Schleswig- Holstein bei über 50% (6). Mit dem Anteil an der Stromerzeugung ist die wirtschaftliche Bedeutung der Windkraft gewachsen. Im Jahr 2008 belief sich der Umsatz aus den Anlagen für Windenergie in Deutschland auf 3,5 Mrd. Euro, die geschätzte Zahl der Beschäftigten im gesamten Sektor der Windenergie auf 85,1 Tsd. (5, S. 30 f.).
Soll der für Deutschland insgesamt angestrebte Zielwert erreicht werden, wird sich der Ausbau der Windkraft vermutlich nicht nur auf Meeresstandorte und auf norddeutsche Länder konzentrieren können. Vielmehr dürfte eine stärkere Beteiligung des mittel- und süddeutschen Binnenlandes kaum zu umgehen sein. Eine nach neuen Planungskonzepten, von Regionsebene aus gesteuerte Ausweisung zusätzlicher Windkraft- Standorte könnte zu diesem Ziel beisteuern.
Ein wesentlicher Beitrag zur intensiveren Nutzung bereits erschlossener Standorte liegt in der Erneuerung älterer Anlagen (Repowering). Die erheblichen technischen Fortschritte des letzten Jahrzehntes können nicht nur einen mehrfach erhöhten Stromertrag der Ersatzinvestitionen, sondern mit diesen auch eine deutlich verbesserte Wirtschaftlichkeit bewirken.