Windpark

So funktioniert Stromgewinnung aus Windenergie

Fast 65 Prozent machen erneuerbare Energien im Energiemix 2019 in Deutschland aus. Mit einem Gesamtanteil von 48,4 Prozent bildet die Windenergie Deutschlands größten Energieposten.

Ein Windkraftwerk wandelt bei der Stromgewinnung Energie aus der Bewegung des Windes in die Drehbewegung des Rotors um. Diese Bewegung treibt im Maschinenhaus des Windrads einen Generator an, der als Energiewandler funktioniert, indem er die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt – wie ein Fahrraddynamo. Die Leistung der Windkraftanlage hängt vor allem von der Windgeschwindigkeit ab: Verdoppelt sich die Windgeschwindigkeit, verachtfacht sich der Ertrag der Anlage.

Was ist ein Windpark?

Ein Windpark ist die Konzentration von Windenergieanlagen zur Stromgewinnung an einem Ort. Die räumliche Zusammenführung kann einerseits durch die besondere Eignung des Ortes, andererseits durch technische Notwendigkeiten wie die Stromeinspeisung in ein Verteilungsnetz oder die organisatorische Zusammenführung durch den Betreiber oder Investor bedingt sein.

Gibt es eine Mindestgröße für Windparks?

Nach einer Entscheidung des Bundesverwaltungsgerichts von Juni 2004 gilt in Deutschland eine Konzentration von wenigstens drei Windenergieanlagen (WEA) genehmigungsrechtlich als Windpark. Dafür müssen die Windkraftwerke "einander räumlich so zugeordnet sein, dass sich ihre Einwirkungsbereiche überschneiden oder wenigstens berühren."

Unter das umfangreiche Genehmigungsverfahren nach Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) fallen bereits einzelne Anlagen, wenn das Windrad eine Gesamthöhe von 50 Metern überschreitet.

Definition Onshore-Windpark

"On shore" steht im englischen Sprachgebrauch für "an Land". Für den Bereich Windkraft bedeuten Onshore-Windparks Ansammlungen von Windkraftwerken zur Energieerzeugung auf dem Festland.

Definition Offshore-Windpark

"Off shore" bedeutet "vor der Küste". Offshore-Windparks bestehen meist aus einer sehr großen Zahl Windräder im Küstenvorfeld der Meere. Die deutsche Bezeichnung Hochsee-Windpark ist insofern nicht zutreffend, als Offshore-Windparks nicht in der Hochsee, sondern ausschließlich an Meeresstandorten auf dem Festlandsockel angelegt werden.

Onshore und offshore im Vergleich

Auf dem Meer wird durchschnittlich pro Windkraftanlage mehr Strom erzeugt, dafür ist der Bau deutlich teurer. Auch die Umweltbelastung fällt bei einem Standort an Land oder vor der Küste unterschiedlich aus.

Gibt es Unterschiede in der Wirtschaftlichkeit?

Ein großes Plus von Onshore-Windenergieanlagen liegt in den deutlich günstigeren Baukosten gegenüber dem Offshore-Anlagenbau. Außerdem kann Onshore-Strom gleich dort verbraucht werden, wo er erzeugt wird. Und vom Ertrag der sauberen Stromproduktion profitieren außer den großen Konzernen auch regionale Planungsfirmen, Grundstücksbesitzer und die beteiligten Kommunen.

Wegen durchgehend besonders guter, kontinuierlicher Bedingungen beim Wind erzielen Offshore-Anlagen durch eine hohe Auslastung mit 3.500 bis 5.000 Volllaststunden sehr hohe Stromerträge. Dem stehen hohe Kosten und Risiken bei Bau, Betrieb und Netzanbindung gegenüber. Weil Offshore-Windparks im Allgemeinen großen Energiekonzernen gehören, gibt es in der Regel kaum regionale Wertschöpfung bei dieser Windenergie-Form in Deutschland.

Gibt es Unterschiede in Bezug auf die Umwelt?

Der saubere Strom durch erneuerbare Energien ist nicht automatisch in jedem Aspekt umweltfreundlich. Vor Ort ist ein Windrad eine Beeinträchtigung für Flora und Fauna. Die Natur muss im Umfeld von Onshore-Anlagen den Bau von Zufahrtswegen, erhöhtes Verkehrsaufkommen und Lärm durch intensive Bautätigkeit und später durch Wartung, Bodenverdichtung und Abholzung über sich ergehen lassen. Der Betrieb der Windkraftanlagen schadet dann vor allem Vögeln und Fledermäusen am Standort, die mit den schnellen Rotorblättern kollidieren oder durch die entstehenden Verwirbelungen und Druckunterschiede getötet werden. Dennoch hält sich der Schaden durch Onshore-Windenergieerzeugung gegenüber den größeren Eingriffen in das marine Ökosystem, die Offshore-Windparks bedeuten, sehr in Grenzen.

Die durch Überfischung, Müllanreicherung und Überdüngung sowieso stark belasteten Ökosysteme der Meere müssen im Zuge von Offshore-Stromerzeugung nun die Einrichtung, den Betrieb und die Wartung riesiger Windparks im Küstenvorfeld der Meere aushalten. Allein die starke Lärmbelastung, die entsteht, wenn die Fundamente der Windkraftanlagen in den Meeresboden gerammt werden, kann Fische vertreiben und besonders Schweinswale ertauben lassen, die dann ohne Orientierung hilflos zugrunde gehen. Für Zug- und Seevögel gehen wichtige Nahrungs- und Rastgebiete verloren, die Turbinen der Windräder bilden unüberwindbare Hindernisse auf ihren Zugrouten. Dies stellt eine ernsthafte Bedrohung für die Artenvielfalt dar.

Vor- und Nachteile von Offshore-Windkraftanlagen

Da die Offshore-Windkraftanlagen nicht im Inneren eines Landes stehen, sondern fernab vor den Küsten, liegen die Vorteile auf der Hand: Kein Ärger mit Anwohnern, die sich von den Geräuschen der riesigen Windräder gestört fühlen. Keine Eingriffe in die Natur für Stromtrassen, keine Bürgerinitiativen, die eine Verschandelung ihrer Heimat befürchten. Dass zudem die durchschnittliche Windgeschwindigkeit auf dem offenen Meer sehr hoch ist, verspricht rentable Energieeinspeisungen von mehreren hundert Megawatt.

Trotz dieser Vorteile stehen Offshore-Windkraftanlagen in der Kritik von Umweltschützern. Es besteht die Sorge um die Auswirkungen auf die Meeresbiologie. Organisationen wie Greenpeace fordern daher, dass der Bau und Betrieb solcher Anlagen naturverträglich erfolgen. Dies beinhaltet die genaue Beobachtung der Auswirkungen auf Meerestiere und die Vogelwelt. Darüber hinaus wird gefordert, dass keine Anlagen in Meeresschutzgebieten errichtet werden.

Alpha Ventus – Deutschlands erster Offshore-Windpark

Der erste fertiggestellte deutsche Offshore-Windpark heißt Alpha Ventus und liegt 45 Kilometer nördlich der Nordseeinsel Borkum. Auf einer Fläche von etwa 500 Fußballfeldern ragen zwölf Windturbinen aus dem Meer – jede so hoch wie der Kölner Dom. Nach zwei Jahren Bauzeit wurde die 250 Millionen Euro teure Anlage, die jährlich 220 Gigawatt Strom erzeugen soll (was dem Verbrauch von 70.000 Haushalten entspricht), im Frühjahr 2010 in Betrieb genommen.

Im Zuge der Energiewende hat die Bundesregierung den Bau von vielen weiteren Offshore-Windparks in Nord- und Ostsee geplant. Laut dem Bundesverband WindEnergie (BWE) waren zum 31. Dezember 2021 insgesamt 1.501 Offshore-Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von etwa 7.770 MW in Betrieb. Die meisten dieser Anlagen befinden sich in der Nordsee, während die Ostsee einen kleineren Anteil ausmacht. Die Bundesregierung hat 2014 wegen der seinerzeit hohen Preise der Technologie die Ausbauziele bis 2030 von 25.000 auf 15.000 MW reduziert und das Fördersystem auf Ausschreibungen umgestellt. Allerdings wurden diese Ziele im Rahmen des Klimaschutzgesetzes von 2019 erneut angehoben. Laut dem aktuellen Ziel sollen bis 2030 etwa 20.000 MW an Offshore-Windleistung installiert sein.

Bürger haften für Offshore-Probleme

Entschädigungszahlungen für fehlende Netzanschlüsse werden seit 2013 teilweise auf die Stromrechnung der Verbraucher umgelegt. Mit der sogenannten Offshore-Haftungsumlage müssen sie für einen schnelleren Ausbau von Windkraftanlagen auf hoher See zahlen. Seit 2018 ist diese als Offshore-Netzumlage bekannt. Die Offshore-Umlage darf maximal 0,25 Cent je Kilowattstunde betragen. Die Netzbetreiber haften für fehlende Netzanschlüsse je nach Grad ihres Verschuldens mit einem Höchstbetrag von 110 Millionen Euro. Ziel der Maßnahme ist es, Investitionen in Windparks auf hoher See zu sichern – denn ohne Anbindung an das Stromnetz können die Betreiber der Anlagen nicht die staatlich garantierte Einspeisevergütung in Anspruch nehmen.