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Was ist Windenergie? Wie wird sie erzeugt? Wie funktionieren Windturbinen? Was ist der Unterschied zwischen Onshore- und Offshore-Windenergie? Was sind die Vor- und Nachteile der Windenergie? Wie kann Windenergie gespeichert werden? Diese und viele weitere Fragen werden in diesem Artikel beantwortet. Damit Sie eine fundierte Entscheidung treffen können, ob Sie als Windenergieproduzent oder als Investor in das Windenergiegeschäft einsteigen wollen.
Das Ziel ist quantifiziert. Mit dem Mitte Juni vom Bundeskabinett beschlossenen Entwurf eines Gesetzes zum Ausbau und zur Beschleunigung des Ausbaus von Windenergieanlagen an Land (WEA), dem sogenannten Wind-an-Land-Gesetz, will Deutschland den Ausbau der Windenergie an Land beschleunigen.
Denn der Ausbau der Windenergie ist sowohl für die Stärkung der Unabhängigkeit von fossilen Importen als auch für das Erreichen der Klimaziele entscheidend. Der Entwurf des EEG 2023 hebt daher die Ausbaupfade für die Windenergie an Land deutlich an. Um sicherzustellen, dass ausreichend Flächen für die Windenergie an Land zur Verfügung stehen, sind mittel- bis langfristig etwa 2 Prozent des Bundesgebietes notwendig. Dieses Ziel wurde im Koalitionsvertrag verankert. Derzeit sind 0,8 Prozent der Landesfläche für die Windenergie an Land ausgewiesen, von denen nur 0,5 Prozent tatsächlich zur Verfügung stehen.
Das Umweltbundesamt erklärt diese Diskrepanz auf seiner Website wie folgt: Berücksichtigt man die Einschränkungen durch Siedlungsabstände wie die 10-H-Regelung in Bayern, weitere Höhenbeschränkungen, das Verbot der Windenergie im Wald wie im Thüringer Waldgesetz und die weit verbreitete Forderung, dass der Rotorradius innerhalb der Landesgrenze liegen muss, reduziert sich die verfügbare Fläche auf einen Anteil von 0,52 Prozent der Landesfläche.
Das Gesetz zum Ausbau und zur Beschleunigung des Ausbaus von Windenergieanlagen an Land verpflichtet die Bundesländer, bis Ende 2032 einen Anteil von 1,8 bis 2,2 Prozent ihrer Landesfläche für den Ausbau der Windenergie zur Verfügung zu stellen, heißt es in der zugehörigen Pressemeldung. Die Stadtstaaten müssten demnach 0,5 Prozent ihrer Landesflächen ausweisen. Die Verteilung berücksichtige die unterschiedlichen Gegebenheiten der Bundesländer. Für Ende 2026 sieht das Gesetz ein Zwischenziel von 1,4 Prozent vor.
Der Gesetzentwurf enthält daher auch eine Neukonzeption der Länderöffnungsklausel für landesrechtliche Mindestabstandsregelungen. "Wir teilen dies unter Berücksichtigung der Windverhältnisse, des Natur- und Artenschutzes und der Raumordnung regional gerecht auf", so Vizekanzler und Bundeswirtschaftsminister Dr. Robert Habeck gegenüber der Presse. "Es bleibt den Ländern überlassen, wie sie ihre Flächenziele erreichen. Eine Verhinderungsplanung schließen wir jedoch aus", betonte Habeck.
Wind ist in erster Linie das Ergebnis der Aktivitäten der Sonne. Wenn die Sonnenstrahlen auf die Erde treffen, wird ein Teil von ihnen absorbiert. Dabei wird Wärme erzeugt. Wenn sich die Erdoberfläche erwärmt, erwärmt sich auch die Luft über ihr. Warme Luft dehnt sich aus, wodurch sie dünner und leichter wird. Dies führt dazu, dass die warmen Luftmassen aufsteigen.
Dadurch entsteht in Bodennähe ein Unterdruck. Dort, wo es kalt ist, sinkt die Luft dagegen ab, und es entsteht ein hoher Druck am Boden. Um den Druck zwischen benachbarten Luftmassen mit unterschiedlichen Temperaturen auszugleichen, strömt kältere Luft dorthin, wo die warme Luft aufsteigt.
Dabei gilt Folgendes: Je größer der Temperaturunterschied ist, desto schneller ist die Strömung. Das bedeutet, dass ein stärkerer Wind weht. Windenergie ist also Energie, die Luftmassen durch ihre Bewegung besitzen.
Windenergie kann mit Hilfe von Windkraftanlagen, auch Windkraftwerke (WKA) oder Windräder genannt, genutzt werden. Denn die Windkraft, die auf die Rotorblätter der Anlagen trifft, setzt diese in Bewegung, so dass sich der zugehörige Rotor dreht. Ein Generator erzeugt schließlich aus der gesamten kinetischen Energie (mechanische Rotationsenergie) nutzbaren elektrischen Strom (elektrische Energie = Strom).
Dabei gilt folgendes: Je höher das Windrad steht und je stärker der Wind weht, desto höher ist der Stromertrag der Anlage.
Windenergie ist erneuerbare Energie; bei ihrer Erzeugung wird kein CO2 ausgestoßen. Wie die Sonnenenergie ist auch der Wind eine kostenlose Energie, die fast überall auf der Welt verfügbar ist. Wie die Sonne gilt sie als unerschöpfliche Energiequelle.
Der englische Ausdruck "on shore" bedeutet: "an Land". Und der Ausdruck "off shore" bedeutet: "vor der Küste". Dementsprechend ist eine Windkraftanlage, die sich an Land befindet, eine Onshore-Anlage, während eine Anlage, die sich vor der Küste im Meer befindet, eine Offshore-Anlage ist.
Es gilt Folgendes: Auf dem Meer kann im Durchschnitt mehr Strom pro Windkraftanlage erzeugt werden, aber der Bau einer Offshore-Anlage ist auch deutlich teurer als der einer Onshore-Anlage.
In this country, it is regulated by law where a wind turbine may be built. The basis for this under building law is the Building Code (BauGB). In principle, it stipulates that wind turbines may be erected in so-called outdoor areas, i.e. outside built-up areas and residential areas.
In the outer area, construction is only allowed under very strict legal conditions. According to § 35 paragraph (1), wind turbines enjoy a so-called privileged status - they are therefore considered "privileged building projects". However, this is only the case if, according to § 35 paragraph (3), no "public concerns" such as "land use plans, landscape plans or harmful environmental effects" stand in the way and sufficient development is ensured. To ensure that there are no obstacles to "public concerns", the German legislator has enacted further laws that define these in more detail. If all other requirements for a permit are met, it must be granted.
In order to regulate where exactly a wind turbine may be built, the municipality concerned can draw up a so-called land use plan that designates areas for it. Very specific criteria must be met for this, including:
- Minimum distances from residential areas: Different distances are set here depending on the federal state, for example 1,000 metres (Brandenburg, Saxony). In Bavaria, the 10-H distance rule applies, where 10 H stands for ten times the height of the turbine. In the course of the new laws on the expansion of German onshore wind energy described at the beginning, the federal government explains that the federal states would still be allowed to decide on minimum distances, but in future they would have to ensure that they achieve their area targets from the Wind Energy Area Requirements Act and thus make their contribution to the expansion of wind energy. To this end, the Länder opening clause in the Building Code would be redesigned to allow blanket statutory minimum distance regulations by the Länder.
Excursus: The federal government answered the question of what the new legal regulations actually mean for existing distance regulations under Land law, such as the Bavarian 10-H rule or the 1,000-metre distance regulations in Brandenburg and Saxony, as follows:
Existing distance regulations of the Länder would have to be adapted. A transitional period until 31 May 2023 applies for this, the reason being that in future, distance rules may no longer extend to wind energy areas according to the Wind Area Requirements Act (WindBG). If the existing distance regulations were not adapted in time, they would no longer be valid. Accordingly, the so-called Länder opening clause would continue to exist. This means that the federal states could in principle continue to enact minimum distance regulations on the basis of the Länder opening clause.
However, the Länder opening clause would be linked to the new WindBG. If a federal state violates its obligations under the WindBG, i.e. fails to achieve the 2026 and 2032 area targets (see above) or cannot demonstrate sufficient implementation steps on the way to achieving the targets as early as 2024, the distance regulations under federal state law would become inapplicable, i.e. they would then automatically cease to apply.
In addition, minimum distance regulations should not lead to land restrictions in the future, which would run counter to the implementation of the 2 percent land area target.
- Nature conservation and species protection: Wind turbines may only be erected in nature conservation areas or landscape protection areas in exceptional cases.
- Bird protection: Minimum distances must be maintained from existing nests of bird species sensitive to wind power. And sites where the capercaillie lives permanently must not be built on.
- Radar installations and air safety: Precautionary distances must be maintained around airfields and radar installations.
- Water protection: Water protection areas or protected spring areas must not be built on with wind turbines. Air safety and road traffic laws must be observed.
- Landscape protection: When erecting wind turbines, impairments to the landscape can (but do not have to) be taken into account.
In the course of presenting the new laws on accelerated wind energy expansion, the federal government told the press that it would be legally ensured in the Federal Nature Conservation Act (BNatSchG) that in future landscape protection areas could also be included in the search for areas for wind energy expansion. At the same time, protection zones for endangered species would be defined and high ecological standards guaranteed.
In order to simplify and accelerate approval procedures for onshore wind turbines, uniform federal standards would be set for the assessment of species protection. A list of breeding bird species at risk of collision will be defined for the significance test. In addition, there would be staggered, species-specific and breeding site-related distance requirements with a taboo area and test areas.
To facilitate the granting of exceptions, it is first clarified that the operation of wind turbines is in the overriding public interest and serves public safety. According to the federal government, the alternatives assessment and the species protection exception assessment will be simplified. For the repowering of onshore wind turbines, species protection-related requirements would be incorporated into the Federal Nature Conservation Act and further specified there.
In addition, the Federal Agency for Nature Conservation will be mandated to set up national species assistance programmes to support species affected by the expansion of renewable energies.
Accordingly, plant operators are also to contribute to the financing of these programmes.
Brauchen Sie eine Genehmigung oder nicht? - Bei Windkraftanlagen hängt dies von ihrer Höhe ab. Nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz gilt das eigentliche Genehmigungsverfahren für Windenergieanlagen über 50 Meter Höhe.
Wichtig zu wissen ist, dass eine Genehmigung nach diesem Gesetz eine sogenannte Konzentrationswirkung hat: Sie schließt also alle Genehmigungen ein, die separat fällig wären, zum Beispiel die Baugenehmigung.
Das eigentliche Genehmigungsverfahren für die Windkraftanlage beginnt mit einem schriftlichen Antrag. Der weitere Ablauf hängt davon ab, ob
- ein vereinfachtes
- oder ein förmliches
Genehmigungsverfahren genutzt wird. Es gilt Folgendes: Wenn mehr als 19 Windenergieanlagen geplant sind, ist ein förmliches Verfahren erforderlich. Das Gesetz legt auch fest, wann eine Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) erforderlich ist und wann nicht.
Exkurs: Einfaches und förmliches Verfahren - was ist der Unterschied?
Der Hauptunterschied zwischen den beiden Genehmigungsverfahren besteht darin, dass für das vereinfachte Verfahren keine Öffentlichkeitsbeteiligung erforderlich ist. Anders beim förmlichen Verfahren: Dort ist sie zwingend vorgeschrieben. Das bedeutet, dass das betreffende Bauvorhaben öffentlich bekannt gemacht werden muss - in der Form, dass der Antrag und die dazugehörigen Unterlagen einen Monat lang öffentlich ausgelegt werden müssen.
In dieser Zeit und zwei weiteren Wochen kann die Öffentlichkeit Einwendungen an die Genehmigungsbehörde für die Windkraftanlage(n) richten. Die Behörde entscheidet dann, ob sie eine Anhörung durchführt, bei der die Betroffenen ihre Einwände näher erläutern können oder nicht. Nach dieser Anhörung und der Beteiligung anderer betroffener Behörden wird dann über den Antrag entschieden. Die entsprechende Entscheidung ist wiederum zu veröffentlichen.
Eine sogenannte Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) muss immer dann durchgeführt werden, wenn ein Windpark mit mindestens 20 Windenergieanlagen errichtet werden soll. Ein Windpark im Sinne des UVP-Gesetzes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagen
- mehr als 50 m hoch sind
- sich ihre Einwirkungsbereiche überschneiden
- und dass sie funktional zusammenhängen.
Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass die Anlagen denselben Betreiber haben.
Eine UVP ist auch erforderlich, wenn
- bei 6 bis 19 Anlagen eine allgemeine
- oder bei 3 bis 5 Anlagen eine standortspezifische Vorprüfung
standortspezifische Vorprüfung ergeben hat, dass das Bauvorhaben erhebliche nachteilige Umweltauswirkungen haben könnte. Dieser Fall ist eher selten.
Wichtig: Wenn eine UVP angekündigt wird, besteht immer eine Verpflichtung zur Öffentlichkeitsbeteiligung.
Im Rahmen der Umweltverträglichkeitsprüfung muss der so genannte Vorhabenträger einen Bericht erstellen, in dem er sein Vorhaben konkret beschreibt und die voraussichtlichen erheblichen Umweltauswirkungen seines Vorhabens darlegt.
Auf der Grundlage dieses Berichts soll die zuständige Behörde in der Lage sein, die Umweltauswirkungen zu prüfen.
Die Genehmigungsbehörde muss ihrerseits Stellungnahmen von allen anderen betroffenen Behörden einholen und auch die Öffentlichkeit in das Verfahren einbeziehen.
Der Ausbau der erneuerbaren Energien geht einher mit dem Ausbau der Speichertechnologie, um überschüssige erneuerbare Energien für eine spätere Nutzung zu speichern. Verschiedene Speichertechnologien, darunter Batteriespeicher, Pumpspeicherkraftwerke und Druckluftspeicher, sind bereits im Einsatz. Forschungslabors in aller Welt arbeiten an weiteren.
Bislang gibt es keine Speicherlösung für Windenergie, die sich in großem Maßstab rechnet. Deshalb schalten Windmüller, also die Betreiber von Windkraftanlagen, die Windräder (noch) ab oder drehen sie in den Wind, damit sie stillstehen, um eine Netzüberlastung zu vermeiden. Manchmal wird der Strom auch zu so genannten Negativpreisen in andere Netze umgeleitet, wobei die Kosten nicht vom Anlagenbetreiber getragen werden, sondern dem Verbraucher auferlegt werden.
Nach Angaben des Umweltbundesamtes würden sich Windkraftanlagen energetisch nach etwa drei bis sieben Monaten amortisieren. Amortisation bedeutet, dass die Anlage nach der Amortisationszeit so viel Energie erzeugt, wie für ihre Herstellung, ihren Betrieb und ihre Entsorgung aufgewendet werden muss.
Das UBA weist ausdrücklich darauf hin, dass die genannte Amortisationszeit von drei bis sieben Monaten sehr kurz ist - im Vergleich zu anderen regenerativen Energieerzeugungstechnologien. Und: Konventionelle Energieerzeugungsanlagen würden sich energetisch nie amortisieren. Denn zu ihrem Betrieb müsste immer mehr Energie in Form von fossilen Brennstoffen aufgewendet werden, als an Nutzenergie gewonnen wird.
Darüber hinaus punktet die Nutzung der Windenergie, weil sie kurz- bis mittelfristig das größte wirtschaftliche Ausbaupotenzial aller erneuerbaren Energien aufweist.
Obwohl die Kosten für eine Windkraftanlage je nach Größe der Anlage (Kapazität) und Standort variieren, können die durchschnittlichen Kosten für eine Anlage auf 1 bis 4 Millionen Euro geschätzt werden.
Es ist wichtig zu wissen, dass die meisten Kosten für den Bau und die Installation der Turbine anfallen, wobei die Rotoren und der Turm am teuersten sind.
Die restlichen Kosten entfallen in der Regel auf die Bauarbeiten, insbesondere für das Fundament, sowie auf die Genehmigungen. Nach der Installation hat die Windkraftanlage vergleichsweise geringe Betriebskosten. Auch die Wartungskosten sind in der Regel gering. Lediglich der Strom, der für den Betrieb der Anlagen benötigt wird, ist noch ein größerer Posten auf der Betriebskostenrechnung der Anlage.
Dies ist auch der Grund, warum Windturbinen als eine sehr kosteneffiziente Möglichkeit zur Erzeugung erneuerbarer Energie gelten.