Elektrizitätserzeugung durch Windenergie

Diplomarbeit von Simone Thiele

Problemstellung:

Im Ausbau der Windenergie liegt die Bundesrepublik Deutschland weltweit in Führung. Diese Tatsache wurde auch vom zurzeit amtierenden Bundesumweltminister anlässlich der Eröffnung der „Windtech“ am 18. September 2001 in Husum hervorgehoben. Die Verbrennung fossiler Energieträger (Kohle, Erdöl, Erdgas) führt sowohl die Atmosphäre wie auch das Wasser und den Boden an ihre Belastungsgrenzen. Die Nutzung konventioneller Energieträger lässt sich nicht mit dem Anspruch nachhaltiger Entwicklung von Energiegewinnung vereinbaren. Gleiches gilt für die Nutzung nuklearer Brennstoffe. Begrenztheit bzw. eingeschränkte Verfügbarkeit der Ressourcen verstärken den Druck auf unsere Gesellschaft nach Alternativen zu suchen. Erneuerbare Energien (EE) gelten als eine Antwort auf die Frage nach einer verträglicheren Form der Energiegewinnung.

Eine dieser Alternativen ist die Windenergie. Hier gilt es zwischen der Windenergiegewinnung an Land (Onshore-Standorte) und den auf See befindlichen Anlagen (Offshore-Windenergieanlagen, kurz: Offshore-WEA) zu unterscheiden. Obwohl weder die Binnenlandstandorte noch die neu geplanten Offshore-Standorte außerhalb des Hoheitsgebiets der Bundesrepublik Deutschland in faktischem Bezug zur Küste (shore) stehen, hat sich die Verwendung dieser Begriffe etabliert. Vor allem aus wirtschaftlichen Erwägungen heraus entwickelt sich die Energiegewinnung aus Windkraft dahingehend, dass die Offshore-Standorte ausgebaut werden sollen. Diese tatsächliche Entwicklung ist der rechtlichen zeitlich vorgelagert. Die nationalen Gesetzgeber sind gefordert, die noch fehlenden rechtlichen Grundlagen zu schaffen. Es bleibt abzuwarten, wie der bundesdeutsche Gesetzgeber die derzeitige Konfliktsituation zwischen den wirtschaftlichen Interessen der Betreiber und den gesellschaftlichen Interessen in Bezug auf Ökologie und Versorgung lösen wird.

Der Anhang ist nicht im Lieferumfang der Arbeit enthalten, da er nicht zum Verständnis der Arbeit notwendig ist.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 3.1.1, Förderung und Ausbau der Windenergie an deutschen Onshore-Standorten:

Als Maßnahme auf den Beschluss der Bundesregierung 1990, die CO2-Emissionen zu reduzieren, wurde mit Inkrafttreten des Stromeinspeisungsgesetzes (StrEG) am 01. Januar 1991 erstmals eine gesetzliche Mindestvergütung für Strom aus WEA festgelegt. Die Vergütung erfolgte über das jeweilige EVU an den entsprechenden Windenergieanlagenbetreiber für den durch ihn eingespeisten Strom. Der Bau und Betrieb von WEA wurde dank dieser Vergütung erstmals rentabel für private Investoren, was sich insgesamt an einem zahlenmäßigen Anstieg installierter Anlagen bemerkbar machte.

Mit Änderung des Baugesetzbuches (BauGB) wurden ab 01. Januar 1997 kraft § 35 BauGB Außenparks von WEA allgemein zulässig und als privilegiertes Vorhaben dem Bau/Betrieb von beispielsweise Kraftwerken gleichgestellt. Sie sind danach im Außenbereich zu errichten und dürfen nur noch abgelehnt werden, wenn ihnen öffentliche Belange entgegenstehen (vgl. § 35, Abs. 1 BauGB). Seither erhöht sich die Anzahl deutscher WEA sowie auch ihre Leistung stetig.

Wurden vor Inkrafttreten des § 35 BauGB errichtete Anlagen ohne rechtliche Regelung noch einzeln und diffus verteilt („Verspargelung“ der Landschaft), entstanden mit Eingriff der Raumordnung erstmals große Projekte, Windparks bestehend aus meist fünf bis zwanzig Anlagen. Diese wurden im Regionalen Raumordnungsprogramm (RROP) bzw. auf der Ebene der Bauleitplanung im Flächennutzungsplan systematisch ausgewiesen.

Bis 1998, so der damalige Auftrag seitens des Bundesgesetzgebers an die Träger der Regionalplanung und der kommunalen Bauleitplanung, waren Vorrangstandorte für die im Außenbereich privilegierten WEA auszuweisen oder auszuschließen. Ausgewählt wurden Zonen mit dem geringsten Konfliktpotenzial. Konflikte in Form konkurrierender Nutzungen können sich z. B. zwischen Landschaft und Erholung ergeben. In solch einem Fall wird für den jeweiligen Onshore-Standort eine Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) unter Berücksichtigung der europäischen Richtlinien durchgeführt. Inhalte dessen sind ein zu erstellendes Anforderungsprofil sowie im weiteren Ablauf eine raumbezogene Empfindlichkeitsuntersuchung inklusive Bestandsaufnahme und Bewertung, die zu einer Risikoanalyse führen. Auf Grund dieser Analyse wird dann die Entscheidung für oder wider den jeweiligen Standort getroffen.

Weitere Kriterien wie Abstand zu Wohngebieten und Straßen, Naturschutzgebiete als Tabuflächen etc. gilt es bei der Festlegung des Standorts zu beachten. Nicht zu errichten sind die Anlagen beispielsweise in der Nähe von Vogelschutzgebieten. Auf Sylt, das seinen Strom derzeit vom Festland bezieht, ist es aufgrund von Bauvorschriften zur Ortsgestaltung nicht möglich, Windparks zu errichten. Weiter verhindert die Vorschrift von Reetdächern weitgehend die Errichtung von Solaranlagen.

An Onshore-Standorten beziehen sich die vorgeschriebenen Restriktionen für WEA also hauptsächlich auf einzuhaltende Abstände, um zumeist Wohngebiete vor dem gleichmäßigen Lärm zu schützen. Aber auch gegenüber Freileitungen, Straßen und Gewässern gelten aus umwelt- oder sicherheitsbedingten Gründen Mindestabstände. Gegenüber Autobahnen handelt es sich dabei wegen des Risikos des Eisabwurfs um erhöhte Abstände (100 - 150 m). Die Abstandswerte können regional unterschiedlich sein.

Des weiteren sichern Lärmgutachten, dass die Aerodynamik der Rotorblätter sowie Betriebsgeräusche der Anlagen selbst durch entsprechende Abstände auf Dezibel-Werte unter den der durch die TA-Lärm (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm) erlaubten Grenzwerten gehalten werden. Der „Diskoeffekt“ oder periodische Schattenwurf als Folge reflektierter Sonnenstrahlen bzw. Schatten durch die Rotorblätter wird ebenfalls über den Abstand entkräftet.

Trotz allgemeiner Ansicht, dass regenerative Energien als positiv zu bewerten seien, richten sich spektakuläre Anwohnerproteste gegen die im Flächennutzungsplan ausgewiesenen Vorrangstandorte. Zwar ist der „Verspargelung“ durch Einzelanlagen mit Hilfe der Raumordnung Einhalt geboten, allgemein befürchtet man aber weiterhin die visuelle Beeinträchtigung des Landschaftsbildes.

Weitere Kritikpunkte im Widerstand gegen Windparks beziehen sich auf den o. g. Lärm. Bei über 100 m hohen Anlagen, die zur Sicherheit des Flugverkehrs mit rotem Blinklicht ausgestattet sind, werden diese als zusätzliche optische Störung kritisiert. Weiterhin befürchtet man, dass WEA einen Eingriff in die Vogelwelt darstellen.

Durch Information von Seiten des Bundes bis hin zu Aufklärungsarbeit auf kommunaler Ebene wurde versucht, der politischen und planerisch-rechtlich festgesetzten Entscheidung zum Ausbau der Windkraft zu mehr Akzeptanz zu verhelfen. Selbst ein dezentrales Expo-Projekt unter dem Motto „Kunst und Windenergie“, das veranschaulichte, wie viel Kohle eine WEA innerhalb von vierundzwanzig Stunden durch Stromerzeugung substituiert, sollte zur Vermarktung der Windenergie beitragen. Trotz aller Bemühungen und öffentlichen Befürwortens regenerativer Energieerzeugung an sich bleiben Windkraftstandorte jedoch „vor der eigenen Tür“ für einen Großteil der Bevölkerung vorrangig durch ihre Optik unerwünscht.

Auch das mangelnde Windpotenzial deutscher Binnenlandstandorte zur wettbewerbsfähigen Stromerzeugung stellt ein Problem dar. Derzeit entscheidender Faktor, der Stromerzeugung aus Windkraft für die Betreiber lukrativ macht, ist die Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), welches mit Inkrafttreten zum 01. April 2000 das StrEG ablöste.

Das EEG regelt die Vergütung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen. Erstmals gilt statt der bisherigen Prozent- eine Festpreisregelung für eingespeisten Strom. Bei der Windenergie wird durch Staffelung der Vergütungssätze zusätzlich nach Standortqualität differenziert. Dadurch werden auch windschwächere Binnenlandstandorte langfristig rentabel. Nach § 7 werden 9,1 Cent pro Kilowattstunde (kWh) für mindestens die ersten 5 Jahre vergütet. Danach werden pro Jahr 1,5 % der Einspeisevergütung abgezogen.

Entsprechend positiv verläuft die Wachstumskurve der in Deutschland installierten WEA (s. Abb. 11). Dabei erhöht sich nicht nur die Gesamtzahl der installierten Anlagen, sondern mit steigender Anlagengröße auch ihre Leistung (s. Abb. 12).

Der Rückgang der Anzahl neu aufgestellter WEA gegenüber deren relativ höherer Leistung im Jahr 2000 belegt die technische Entwicklung zu größeren Anlagen mit höherer Leistung unter o. g. Einspeisevergütung nach dem EEG. 2001 war ein schwaches Windjahr, was die Kurve trotz weiter installierter Leistung relativ geringer ansteigen ließ. Heute werden meist Anlagen der Megawatt-Klasse in Betrieb genommen.

Entwicklungsstand der Windenergie an deutschen Onshore Standorten: Niedersachsen steht unter den Bundesländern zum Stand 30. Juni 2001 mit einer Anlagenzahl von über 150 und gesamt installierter Leistung von über 210 MW (durchschnittliche installierte Leistung pro WEA über 1.350 kW) an der Spitze der Windenergienutzung.

Das industriearme Schleswig-Holstein konnte zum Ende des ersten Halbjahres 2001 mit seinen küstennahen 1-A-Windstandorten und der verhältnismäßig geringen Bevölkerungsdichte mit einem Anteil von nahezu einem Viertel den größten Teil seines Nettostromverbrauchs aus Windenergie decken und führt damit unter den Bundesländern (s. Tab. 1). Bei diesen Darstellungen gilt jedoch zu berücksichtigen, dass es sich optimistisch um den potenzielle Jahresenergieertrag bei ununterbrochener Auslastung der WEA handelt.

Zwar ist der absolute Jahresenergieertrag installierter Leistung in Deutschland gemessen am Nettostromverbrauch des Vorjahres (mit von tatsächlichen Windverhältnissen abhängig konservativ gerechneten ca. 2 %) zum Stand 30. Juni 2001 noch gering, doch das Wachstum verläuft positiv. Ende 2001 erbrachten deutschlandweit rund 7.000 WEA eine Leistung von über 6.000 Megawatt.

Im Zuge der voranschreitenden Entwicklung der Windenergienutzung ist die Flächensituation für Onshore-Standorte kritisch; küstennahe Standorte bzw. windstarke Binnenlandregionen sind landesplanerisch für die Errichtung von Windparks weitgehend ausgereizt. Man beginnt, ältere Modelle von WEA durch leistungsstärkere Anlagen zu ersetzen („repowering“). Rund 7.000 WEA der Leistungsklassen unter 750 kW sind für diese Maßnahme prädestiniert. Wegen der knappen Flächen für Onshore-Standorte wird sich o. g. Wachstum folglich auf Offshore-Installationen verlagern. Ca. 50.000 MW sind für Nord- und Ostsee bereits beantragt.