Windfarm

Windpark-Landschaft in Mecklenburg

Windkraftanlagen in Deutschland

Ein Windpark ist eine räumliche Ansammlung von Windenergieanlagen (WEA). Er entsteht durch das vermehrte Aufstellen dieser Anlagen in windreichen Regionen. Windparks lassen sich in folgende Arten einteilen:

• "Gewachsene" Windparks sind durch die räumliche Nähe nacheinander errichteter Anlagen entstanden.
• Geplante Windparks sind zum einen Ansammlungen von Anlagen eines Planers, Herstellers oder Betreibers, die im Zuge eines Bauvorhabens errichtet bzw. geplant wurden. Dies schließt auch spätere Erweiterungen mit ein.
• Zum anderen sind es behördlich ausgewiesene Flächen für die Anlagen, um sie in bestimmten Regionen zu konzentrieren und das restliche Landschaftsbild entlasten. Durch die große Anzahl errichteter Windenergieanlagen sind diese vermehrt in die Kritik geraten, da sie u.a. das Landschaftsbild beeinflussen.

Besondere Windparks

Tauernwindpark

• Der größte Offshore-Windpark ist derzeit (Mitte 2006) der Nysted Havmøllepark, Dänemark mit 72 Siemens 2,3-MW-Windenergieanlagen, also insgesamt 165,6 Megawatt Leistung.
• Der größte Binnenwindpark Europas, der Windpark Sintfeld im Eggegebirge
• Der höchstgelegene Windpark Europas ist der Tauernwindpark (bei Oberzeiring, Steiermark) auf 1.900 m Seehöhe.
• Der erste Windpark in Deutschland wurde im August 1987 im Kaiser-Wilhelm-Koog an der Schleswig-Holsteinischen Nordseeküste in Betrieb genommen.
• Im Windpark Holtriem in Ostfriesland ist eine Windenergieanlage mit einer Aussichtsplattform in 65 m Höhe ausgestattet.

Genehmigungsverfahren

Das Bundesverwaltungsgericht (BVerwG) hat im Juni 2004 entschieden, dass in Deutschland genehmigungsrechtlich eine Ansammlung von mindestens drei Windenergieanlagen als Windpark gilt, wenn sie "einander räumlich so zugeordnet sind, dass sich ihre Einwirkungsbereiche überschneiden oder wenigstens berühren"^[1]. Diese müssen dann nach dem aufwändigeren Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) genehmigt werden, während sonst nur eine Baugenehmigungspflicht besteht. Es ist unerheblich, ob die zu betrachtenden Anlagen mehreren Betreibern zugeordnet werden. Darüber hinaus müssen auch einzelne oder "nur zwei" Anlagen nach dem BImSchG genehmigt werden, wenn eine Anlage eine Gesamthöhe von mehr als 50 Metern erreicht. Im deutschen Bundesland NRW beschloss die Landesregierung im Jahr 2005 den Mindestabstand für neu zu bauende Windenergieanlagen zum nächsten Gebäude von 500 m auf 1.500 m zu erhöhen.

Finanzierung

Windparks werden entweder durch einzelne Großinvestoren finanziert oder über eine Projektfinanzierung, etwa in Form der Gründung eines geschlossenen Fonds. Bei einem geschlossenen Fonds bringen mehrere Anleger das Eigenkapital auf, das durch ein Bank-Darlehen ergänzt wird. In der Regel verlangt die Bank eine Eigenkapitalquote von 40 %, einen Generalübernehmer für den Bau des Parks, Versicherungsschutz während des Betriebes, einen Wartungsvertrag während des Betriebs und die Beachtung des Erneuerbare-Energien-Gesetz in Deutschland oder vergleichbarer Gesetze in anderen Ländern. Nachdem die gesetzlichen Regelungen für diese Fonds im Jahr 2005 von der deutschen Bundesregierung verändert wurden, werden neue Formen, wie beispielsweise das Leasing oder die Ausgabe von Genussscheinen ausprobiert.

Planung

Die Planung erfolgt aus einer Hand: es braucht nicht für jede Anlage ein eigenes Genehmigungsverfahren durchgeführt werden, jedoch sind für die Planung von Windparks aufwändigere Verfahren und Gutachten erforderlich.

Abstand der Anlagen

Um die gegenseitige Beeinflussung zu minimieren werden die Rotoren mit einem bestimmten Mindestabstand zueinander aufgestellt. Dieser ist hauptsächlich abhängig von der Anlagengröße und der vorherrschenden Windrichtung. Als Faustformel kann hier onshore in Hauptwindrichtung der fünffache, in Nebenwindrichtung der dreifache Rotordurchmesser als Mindestabstand herangezogen werden.

Trotzdem ist in großen Windparks das Turbulenzverhalten der Rotoren in sog. multifraktaler Weise von der Position abhängig, was signifikante Abweichungen von der Kolmogoroff'schen Turbulenztheorie einzelner Rotoren ergibt ^[2].

Kennzeichnung der Anlagen

Bei Windparks müssen nur die Anlagen am Rand des Parks mit einer Hinderniskennzeichnung versehen sein. Dazu zählen die farbige Kennzeichnung der Rotorblatt-Spitzen und die Befeuerung bei schlechter Sicht. Innerhalb eines Windparks wird bei neuen Parks das Blitzen bzw. Blinken der Lampen synchronisiert. Teilweise wird dies auch bei älteren Parks nachgerüstet. Der Verzicht auf diese Kennzeichnung spart pro Anlage einen Betrag im fünfstelligen Bereich ein. Multipliziert mit der Anlagenzahl können so sechs- bis siebenstellige Beträge gespart werden.

Errichtung

Errichtung von Windkraftanlagen in der Erkelenzer Börde

Die gesamte Infrastruktur kann konzentriert werden. Windparks verfügen meist über einen Netzanschluss zum öffentlichen Stromnetz. Anlagen, Krane und Zuwegung können gleich für mehrere Anlagen genutzt werden. So müssen z.B. die großen Raupenkräne nicht abgerüstet werden, um von einer Windenergieanlage zur nächsten zu fahren. Kommt es bei der Errichtung einer Anlage zu Verzögerungen, so kann in dieser Zeit an einer anderen Anlage gearbeitet werden.

Betrieb

Für den Stromnetzbetreiber (Energieversorger) erscheinen alle Windenergieanlagen eines Windparks wie ein einziges Kraftwerk; somit vereinfacht und verbilligt sich z.B. die Einspeisungsabrechnung für den Betreiber des Windparks. Die Regelung eines Windparks erfolgt ebenfalls zentral für den gesamten Windpark. Natürlich verfügt jede Anlage auch über eine eigene Steuerung. Der äußere Betrachter nimmt diese jedoch nicht mehr wahr. Auf diese Weise erreichen große Windparks Einspeiseleistungen von einigen zehn bis z. Z. (2006) etwa 160 MW.

Da das bestehende Stromnetz noch nicht auf den starken Ausbau der Windparks eingestellt ist, kann es zu lokalen Energieüberschüssen kommen, die zu einer Begrenzung der eingespeisten Energie durch den Netzbetreiber führen kann. Neuerdings werden die Temperaturen und Windgeschwindigkeiten bei den Freileitungen gemessen, da beide Faktoren die Kapazität einer bestehenden Freileitung beeinflussen (niedrigere Temperaturen und höhere Windgeschwindigkeiten wirken sich positiv aus)^[3]. In der Dena-Netzstudie wurden darüber hinaus die notwendigen Anpassungen betrachtet, die mit den im Meer geplanten Windparks verbunden sind. Aus Sicht eines Stromnetzbetreibers müssen hier virtuelle Großkraftwerke in großer Entfernung zum Verbraucher an das Stromnetz angeschlossen werden, was zu erheblichen Investitionen führt.

Wartung

Die Anlagen-Wartung kann konzentriert an mehreren Anlagen durchgeführt werden. Große Fahrtstrecken und -zeiten für die Techniker entfallen. Die Erfahrung zeigt, dass die längere Verweildauer von Wartungstechnikern auch die Wahrscheinlichkeit steigert, dass ein Techniker bei einer Anlagenstörung vor Ort (im Windpark) ist. Die Reaktionszeiten werden so verkürzt.

Offshore-Windparks

siehe auch: Liste der Offshore-Windparks

Offshore-Windpark in der Thornton Bank

Offshore-Windpark Nystedt

In Deutschland wird derzeit die Errichtung großer Offshore-Windparks geplant^[4]. Außer der einen 6-MW-E-112-Anlage, die sich nur wenige Meter vom Ufer entfernt in der Ems an der Nordsee befindet, gibt es in der Ostsee noch eine 2,5-MW-Anlage, die sich in 500 Metern Entfernung von Warnemünde befindet. Der Windpark „alpha ventus“ 44 Seemeilen nördlich Borkum befindet sich in Bau. In anderen Staaten, beispielsweise in Dänemark, den Niederlanden oder England, sind bereits einige Offshore-Parks errichtet worden und in Betrieb.

Bisher sind in der Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) Deutschlands (außerhalb der 12-Meilen-Zone) vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) 21 Offshore-Windpark-Projekte mit insgesamt 1497 Windenergieanlagen (WEA) genehmigt worden, davon 18 in der Nordsee und drei in der Ostsee; zwei Anträge für die Ostsee wurden abgelehnt. Das entspricht nach Fertigstellung der Anlagen einer potenziellen Energieleistung von ca. 7500 Megawatt. Insgesamt laufen in der AWZ von Nord- und Ostsee Planungen für 77 Vorhaben (64 Nordsee, 13 Ostsee). (Quelle: BSH-Bericht 2008)

Offshore-Windparks (Aufstellung nicht vollzählig):

• Borkum West, 45 km nördlich der Insel Borkum, soll bis 2010 mit 208 WEA 3.500 GWh pro Jahr erbringen; Pilotphase mit dem Bau von zunächst sechs Anlagen unter dem Namen alpha ventus im Juli 2008 gestartet.
• Butendiek, 34 km westlich der Insel Sylt, voraussichtlich mit 80 WEA zu je 3 MW, soll den Strom in das 100 km entfernte Umspannwerk in Klanxbüll einspeisen.
• Borkum Riffgrund West, 50 km nordwestlich der Insel Borkum, ebenfalls 80 WEA, Gesamtleistung 250−400 MW
• Borkum Riffgrund, 34 km nördlich der Insel Borkum, dort sollen ab 2009 zunächst 77 WEA mit einer Gesamtleistung von etwa 300 MW installiert werden.
• Enova Offshore Northsea Windpower mit 48 WEA, 70 km nördlich der Insel Juist
• Innogy Nordsee 1 (ENOVA Offshore Northsea Windpower III) mit 150−180 WEA auf ca. 150 km², bis 960 MW, 40 km nördlich der Insel Juist
• Amrumbank West mit 80 WEA, 37 km westlich der Insel Amrum
• Nordsee Ost mit 80 WEA, 35 km nordwestlich der Insel Helgoland
• Sandbank 24 mit 80 WEA, 100 km westlich der Insel Sylt
• DanTysk mit 80 WEA, 70 km westlich der Insel Sylt
• Nördlicher Grund mit 80 WEA, 84 km westlich der Insel Sylt
• Hochsee-Windpark Nordsee, 80 WEA auf ca. 50 km², Leistung 400 MW, 89 km nordnordwestlich von Borkum, 126 km nordwestlich von Helgoland, Betreiber ist Bard Engineering GmbH aus Emden, erste 5-MW-Anlage soll 2009 errichtet werden, Genehmigung durch BSH am 11. April 2007
• Hochsee-Windpark He dreiht, 80 WEA zu 3,6−5 MW auf ca. 40 km², ca. 85 km nördlich von Borkum, ca. 104 km westlich der Insel Helgoland
• Riffgat mit 44 WEA zu je 6 MW, 15 km nordwestlich Borkums (innerhalb der 12-Seemeilen-Grenze)
• Ventotec Ost 2 mit 80 WEA in der Ostsee

Mit der EnBW Energie Baden-Württemberg AG, einem der vier größten deutschen Stromanbieter, investieren finanzkräftige Unternehmen in den Kauf von vier geplanten Offshore-Windparks. Eine Zustimmung des Bundeskartellamtes steht noch aus. Sie haben eine Gesamtleistung von rund 1180 MW. Es handelt sich dabei um die bereits genehmigten Gebiete Hochsee-Windpark Nordsee (80 Anlagen zu je 5 MW) und He dreiht (80 Anlagen zu 3,6−5 MW) in der Nordsee sowie um die Gebiete Kriegers Flak 1 (80 Anlagen zu je 4,108 MW) und Baltic 1 (21 Anlagen zu je 2,5 MW) in der Ostsee.

Elektrische Anbindung

EON-Kabel zur Anbindung des Windparks „alpha ventus“ auf Norderney

Offshore-Windparks liefern ihre Energie über Seekabel an die Küste. Dort wird die Energie in das allgemeine Stromnetz eingespeist. Der weitere Ausbau der Windenergie an der Küste macht dort eine Verstärkung des Netzes erforderlich um diese Energie vom Norden Deutschlands weiter in den Süden, wo sie benötigt wird, zu transportieren. Es spricht alles dafür, dass dieses über Hochspannungs-Überlandleitungen geschehen wird, da das isolierende Medium Luft sich im Falle eines Durschschlages selbst heilt und Überlandleitungen somit billiger im Betrieb sind als bodenverlegte Kabel.

In der Regel wird zur Energieübertragung von See zu Land die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) in Betracht gezogen. Aufgrund der Gleichstromübertragung fallen weniger Verluste an, da Strom und Spannung immer in Phase liegen. So sind keine Kompensationsanlagen notwendig. Dafür muss aber auf See eine Gleichrichterstation und auf Land eine Wechselrichterstation aufgebaut werden. Der Aufwand lohnt sich aufgrund der geringeren Verluste und somit eingesparter Energie.

Umweltauswirkungen

Der Offshore-Windpark Butendiek westlich von Sylt ist z.B. in einem Europäischen Schutzgebiet nach FFH (Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie) geplant und wird deshalb kontrovers diskutiert. Insgesamt waren 2003 30 deutsche seegestützte Windparks geplant, 24 in der Nordsee und sechs in der Ostsee.

Im Dezember 2004 lehnte das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie zudem erstmalig zwei geplante Offshore-Windparks in der Ostsee vor Rügen ab. Betroffen sind die Parks "Adlergrund" sowie "Pommersche Bucht". Begründet wurde die Entscheidung mit den möglichen ökologischen Auswirkungen.

Der von Windparks zu Brutvögeln eingehaltene Minimalabstand beträgt selten mehr als hundert Meter, obwohl bei einigen Arten wie Enten und Gänsen mehrere hundert Meter benötigt werden. Bei Kiebitzen, Goldregenpfeifern und Pfeifenten zeigte sich in einer wissenschaftlichen Studie ein möglicherweise negativer Effekt auf die Bestandsentwicklung. Ein weiteres Problem kann bei besonders windreichen Standorten im Binnenland die Konkurrenz zwischen der energetischen Nutzung des Menschen und der Nutzung (Thermik) zur optimalen Flugroute von Zugvögeln sein.

Neuere ausführliche Studien zeigten, dass es nur sehr selten zu Kollisionen von Vögeln und Fledermäusen mit Windrädern kommt. So wurde in einem Test im Herbst 2006 ein Windrad insgesamt 2400 Stunden überwacht. Dabei wurden nur 15 Vögel und Fledermäuse entdeckt, die in ihre Nähe kamen. Dabei kam es nur zu einer einzigen Kollision mit einer Fledermaus. Und das, obwohl die Windenergieanlage in einem der am stärksten frequentierten Fluggebiete steht.^[5] Auch das Verhalten von Meeressäugern, Wasservögeln und Fischen zeigt keine negativen Veränderungen. ^[6]

Quellen

1. ↑ bundesverwaltungsgericht.de: Definition einer Windfarm laut BVerwG
2. ↑ M. Greiner, Siemens Corporate Technology, Vortrag im physikalischen Kolloquium der Universität Regensburg, 24. 11. 2008. Kolloquium-Webseite
3. ↑ wind-energie.de: Mehr Windstrom im norddeutschen Stromnetz
4. ↑ Zeit:Eine Industrie entsteht
5. ↑ Technologie Review; Seevögel kontra Windkraft (23.02.07)
6. ↑ PDF-Version einer dänischen Langzeitstudie über acht Jahre zu den beiden dänischen Windparks Horns Rev und Nysted

Weblinks

• www.offshore-wind.de - Informationsplattform zur Nutzung der Windenergie auf See
• offshore.whv-web.de - Offshore Windparks in der Nordsee
• www.bsh.de - Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) - Windparks
• Windpower Monthly: German financing revolution (pdf-Datei) Umbruch bei der Finanzierung von Windparks in Deutschland hin zu internationalen Gewohnheiten.

Siehe auch

• Erneuerbare-Energien-Gesetz, Repowering, Windenergieanlagenhersteller, Windenergie
• Liste der Offshore-Windparks