Windenergie - Was verbirgt sich hinter einer der wichtigsten Energiequellen?

Windenergie spielt eine große Rolle in der Energiewende. Doch Windenergie ist nicht gleich Windenergie: Es gibt Offshore Windenergie, Windkraft an Land, Windenergieanlagen, die auf Naturschutz bedacht sind und noch einige andere Arten der Windräder. Wenn auch Sie diese verschiedenen Energiequellen gerne verstehen und überblicken möchten, sind Sie hier genau richtig.

Windenergie - Was ist das?

Schon mit Mühlen, die für den Menschen Mehl gemahlen haben, begann die Nutzung des Windes für unsere Zwecke. In den 1970er Jahren war es dann bei Anhängern der Friedens- und Umweltbewegung sehr verbreitet, ein kleines Windrad zu besitzen, welches das eigene Haus mit Strom versorgt. Dies ist heute weniger rentabel. Mehr Informationen zum Strom Sparen und zu kleinen Windrädern finden Sie im verlinkten Beitrag. Bald nach dem Trend zum kleinen Windrad entstanden die ersten Windparks.

Heute sind diese sehr verbreitet und ein unverzichtbarer Teil der Energieversorgung. Über 8% des deutschen Stroms stammen aus Windenergie. Windenergie ist eine erneuerbare Energie, denn Wind ist eine stets vorhandene Ressource. Daher spielt die Windenergiebranche auch eine wichtige Rolle im Kampf gegen den Klimawandel.

Wind entsteht durch unterschiedliche Luftdruckverhältnisse über der Erdoberfläche. Das Resultat aus diesen ist Bewegungsenergie. Diese Bewegungsenergie wird in elektrische Energie umgewandelt, indem ein Auftrieb der Flügel in der Windkraftanlage entsteht. Die nachfolgende Rotation treibt einen Generator an, welcher dann wiederum der Stromerzeugung dient. In Deutschland gibt es Windenergie auf dem Land und auf See. Es werden Windparks auf freien Flächen und im Meer gebaut. Auch alte Windkraftanlagen werden erneuert. Dieser Prozess nennt sich Repowering.

Windkraft an Land

Obwohl Offshore-Windparks weiter ausgebaut werden sollen, ist die Windenergie an Land weiterhin sehr relevant. Im Jahre 2035 sollen 60% unseres Stroms aus erneuerbaren Energien stammen. Windkraft spielt dabei eine wichtige Rolle, denn sie stellt eine verlässliche, stetige Energiequelle dar. Auch an Land gibt es weiterhin Ausbaupotenzial, denn der Ausbau ist weniger aufwändig und günstiger als auf dem Meer. Auch das Repowering ist hier von hoher Priorität. Verschiedene Projekte für das Größenwachstum der Anlagen befinden sich in der Entwicklung. Im Jahr 2022 ist der durch Windenergie erzeugte Strom übrigens gesunken. Woran das liegt, finden Sie im Beitrag "Strom durch Windenergie sinkt".

Natürlich ist bei der Standortwahl die Nachhaltigkeit sowie die Einhaltung aller Genehmigungsverfahren zu beachten. Da Windenergie auch in Zukunft eine günstige Stromversorgungsoption darstellen soll, muss auch der Windenergieausbau sorgfältig und sinnvoll betrieben werden.

Das kontrollierende Gremium ist hier das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Es kontrolliert den angemessenen Ausbau der Windenergieanlagen, sowie die Windenergienutzung. Auch die Einhaltung der Klimaschutzziele wird durch dieses Ministerium sichergestellt.

Windkraft im Meer: Offshore Windenergie

Windenergie wird auch auf dem Meer erzeugt. Diese Windkraftanlagen nennen sich Offshore-Anlagen. Offshore stammt aus dem Englischen und lässt sich mit "vor der Küste" übersetzen. Auf dem Meer weht ein stärkerer und schnellerer Wind, welcher für mehr Stromerzeugung sorgt als der Wind auf dem Land. Offshore-Windparks produzieren circa doppelt so viel Energie wie Windkraftanlagen an Land. Windenergieanlagen im Meer sind also sehr wichtig für die Verlässlichkeit von Windenergie. Ob und wie sich Windenergie im Meer auf die Umwelt auswirkt, finden Sie weiter unten.

Windenergieanlagen auf See müssen außerdem auf besondere Weise mit dem Netz verbunden werden. Dafür hat jeder Offshore Windpark eine Umspannplattform. Hier wird der Strom auf eine höhere Spannung gebracht. Der entstandene Wechselstrom wird also für "Transportzwecke" in Gleichstrom umgespannt, denn so geht auf dem Weg weniger Energie verloren.

Bund-Länder-Initiative

Damit die Entscheidungen und Beschlüsse, die auf Bundesebene getroffen werden, auch auf der Länderebene umgesetzt werden können, gibt es die Bund-Länder-Initiative. In regelmäßigen Abständen treffen sich Vertreter:innen der verschiedenen Länder sowie Vertreter:innen des Bundes, um über den Bau der Windkraftanlagen zu beraten und zu entscheiden, welches Land welche Flächen nutzen kann. Auch werden Erfahrungen und Erkenntnisse ausgetauscht. Ein häufig diskutiertes Thema ist die Abstandsregelung zu umliegenden Wohngebieten. Bauleitpläne werden verglichen und verbessert. Auch die verschiedenen Naturgebiete, in denen Windenergieanlagen gebaut werden sollten, finden hier Raum. Dies wird dringend unterstützt und angeraten durch das Umweltbundesamt. Auch Forschungsvorhaben und das Repowering werden hier gefördert.

Gesetzliche Lage zur Windenergie

Die Gesetze rund um Windenergie sind inzwischen auf eine so hohe Zahl gestiegen, dass von einem eigenen Rechtsgebiet gesprochen wird. Diese Gesetze gelten nicht nur beim Neubau eines Windparks, sondern auch beim Repowering. Grundsätzlich gilt, dass Windenergieanlagen beim Bau stets privilegiert sind. Das bedeutet, dass sie gebaut werden können, solange keine öffentlichen Belange entgegenstehen. In der folgenden Tabelle sehen Sie eine Übersicht zu all diesen Gesetzen:

Probleme beim Windenergieausbau

0,8% der Landesfläche in Deutschland sind momentan für Windenergieanlagen festgelegt. Da Windenergie nicht im Wald gebaut werden darf, nicht zu hoch sein darf und in Bayern nicht weniger als die zehnfache Gesamthöhe entfernt von Wohngebieten gebaut werden darf, verlangsamt sich der Ausbau der Windenergie deutlich. In Zahlen reduzieren sich die geplanten 0,8% auf 0,52% Landfläche.

Ein weiterer Störfaktor ist der Artenschutz, genau wie militärische Belange. Viele Flächen werden für Übungen des Militärs genutzt, die sich ansonsten sehr gut für Windenergie anbieten würden. Ferner entwickelt sich ein Konflikt zweier Arten von Umweltschutz: Sowohl die Vielfalt der Natur als auch das Klima müssen beschützt werden, um ein funktionierendes Ökosystem zu erhalten. Naturschützer:innen streiten sich hier über die richtige Prioritätensetzung. Es gibt also einen Flächenmangel, der auf verschiedene Weise gelöst werden muss, um die Klimaziele einzuhalten. Es sind Kreativität und Entwicklung der Möglichkeiten gefragt.

Das Umweltbundesamt veröffentlicht hierfür die folgenden Empfehlungen:

• Neue Flächen festlegen

• Klar festhalten, welche Menge an Fläche und Windkraftanlagen benötigt werden

• Einführung bundesrechtlicher Zielvorgaben, welche zu einer deutlichen Flächenausweisung führen

Im folgenden Bild ist erkennbar, wie viel MegaWatt (MW) in welcher Region Deutschlands durch Windenergie erzeugt werden. Den größten Anteil hat hier Niedersachsen/Bremen mit 359,8 MW. Im Saarland wird der geringste Anteil der Windenergie erzeugt: 8,9 MW. Das Saarland ist allerdings auch das kleinste Bundesland neben den Stadtstaaten in Deutschland.

Konsequenzen für Mensch und Wohngebiete

Windenergie verursacht sowohl Lichtemissionen als auch Lärmemissionen. Menschen können dadurch durchaus beeinträchtigt werden, weil sowohl Helligkeit bei Nacht als auch Lautstärke bei Tag von Nachteil sein können. Doch tatsächlich wurden diese Emissionen durch technischen Fortschritt bereits erheblich reduziert. Auch einige Vorschriften sorgen dafür, dass beim Bau der Windkraftanlagen auf Lärm- und Lichtemissionen geachtet werden muss. Anwohner:innen werden also durch Landes- und Bundesvorschriften geschützt.

Der so genannte Diskoeffekt tritt bei neueren Windkraftanlagen auch nicht mehr ein. Da Windräder deutlich größer geworden sind, stehen sie immer weiter entfernt von Wohngebieten. So sind der Schattenwurf und das Licht immer weniger bedenklich. Die einzigen, die nun durch die Lichter gestört werden könnten, sind Flugzeuge. Doch dafür gibt es das oben genannte Luftverkehrsrecht.

Schließlich ist der Eiswurf durch Windenergieanlagen eine verbreitete Sorge. Doch laut Umweltbundesamt ist dies in Deutschland eine sehr geringe Gefahr. Auch der Einsatz von Rotorblattheizungen wirkt dieser Sorge entgegen. Bei extremer Vereisung ist der Betrieb der Windenergieanlagen ohnehin verboten.

Konsequenzen für Umwelt und Natur

Der Ausbau der Windenergie hat ebenfalls Konsequenzen für Umwelt und Natur. Die gewählten Flächen sollten daher möglichst geringe Schäden verursachen. Solche Flächen sind zum Beispiel Straßen und Freileitungen, da diese bereits vorbelastet sind. Naturschutzgebiete sollten auf keinen Fall in Frage für den Bau von Windenergie kommen.

Viele Tiere sind von Windenergie überhaupt nicht beeinträchtigt. Vögel und Fledermäuse brauchen jedoch besondere Aufmerksamkeit und Schutz. Greifvögel und Fledermäuse fliegen höher als die meistgesehenen Singvögel und sind daher besonders betroffen. Kollisionen mit den Rotorflügeln führen beinahe immer zum Tod der Vögel. Daher schlägt das Umweltbundesamt verschiedene Möglichkeiten vor, um das Risiko einer Kollision zu verringern. Dafür sollen Brutstätten berücksichtigt sowie Nahrungshabitate und Flugrouten mit einbezogen werden. Auch die Erforschung des Vogelschutzes soll gefördert werden.

Offshore Windkraft ist zwar äußerst zuverlässig und einfach zu produzieren, Kritiker sorgen sich jedoch auch um das Ökosystem Wattenmeer, in welchem der Ausbau der Küsten Windkraft zu großen Teilen stattfindet. Auch die Leitungen, die in der See verlegt werden, stellen eine Sorge für Naturschützer dar, denn sowohl die Verlegung als auch die bloße Existenz der Leitungen verändern die natürlichen Lebensräume im Meer.

Naturschutz Bund zum Windenergie Ausbau

Doch laut  Naturschutzbund (NABU) ist auch eine naturverträgliche Energiewende möglich. Durch Optimierungen in der räumlichen Steuerung und der Planung einer Windenergieanlage können Naturschutzbelange beim Bau der Windkraft endlich berücksichtigt werden. Wertvolle Naturgebiete sollten demnach stets von Windkraft freigehalten werden.

Wie genau funktioniert Windenergie?

In der Windkraftanlage wird zunächst die Bewegungsenergie des Windes in mechanische Energie umgewandelt. Diese mechanische Energie sorgt dafür, dass die Rotoren kreisen. Durch einen Generator im Inneren der Anlage wird dann elektrischer Strom erzeugt. Windenergie beschreibt also die Umwandlung von Bewegungsenergie in mechanische Energie in elektrische Energie. Je höher das Windrad, um so mehr Wind weht, desto größer können die Rotoren sein. Je größer die Rotoren, desto mehr Energie kann erzeugt werden.

Die Amortisationszeit für durch Windkraftanlagen erzeugte Windenergie beträgt nur drei bis sieben Monate. Nach dieser Zeit haben sie also bereits so viel Energie erzeugt, wie für Herstellung, Betrieb, Entsorgung und Transport benötigt wurde.

Wieviel kostet Windenergie eigentlich?

Windenergie ist gemeinsam mit Photovoltaik und Wasserkraft eine der günstigsten erneuerbaren Energien. Wind steht mit oder ohne Windenergieanlagen zur Verfügung. Ihr Emissionswert liegt bei 11 Gramm pro kWh. Ein Gaskraftwerk stößt 400 Gramm CO2 pro kWh aus, ein Kohlekraftwerk mehr als 1.000 Gramm.

Fazit

Die Energiewende kann und wird nicht ohne Windenergie stattfinden. Trotzdem bleiben viele offene Fragen zum Thema Windenergie. Naturschutz, Lärmschutz, Lichtschutz, Flächen für Windenergie - Antworten müssen hier erst noch gefunden werden. Doch da um erneuerbare Energien kein Weg herumführt, muss nun in konstruktive Lösungen investiert werden. So kann dann hoffentlich die Nutzung der Windenergieanlagen sorgenlos stattfinden.