Windenergie

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Windenergie bezeichnet die Nutzung der kinetischen Energie von Luftströmungen zur Erzeugung von elektrischer Energie.

Windenergie gehört zu den erneuerbaren Energien und wird mithilfe von Windkraftanlagen zur Stromerzeugung genutzt. Nach Angaben des Umweltbundesamtes stellt die Windenergie eine entscheidende Säule der Energiewende dar.^[1] Der aus Windkraft erzeugte Strom machte im Jahr 2024 ca. 25 % der gesamten Stromeinspeisung^[2] in deutsche Netze durch erneuerbare und fossile Energieträger aus. Damit bildet die Windkraft die größte Gruppe an erneuerbaren Energieträgern in Deutschland. In der Statistik wurden alle Kraftwerke und Erzeugungsanlagen in Deutschland erfasst, die Strom in das Netz für die allgemeine Versorgung eingespeist haben, nicht jedoch Anlagen zum ausschließlichen eigenen Verbrauch.

Funktionsweise von Windenergieanlagen

Windkraftanlagen nutzen Luftströmungen zur Energieerzeugung, indem große Rotorblätter durch den Wind in Bewegung gesetzt werden. Windströmungen entstehen durch die ungleichmäßige Erwärmung der Luft in der Atmosphäre durch Sonneneinstrahlung. Wenn an einem Ort warme Luft aufsteigt und an anderen Stellen keine Erwärmung stattfindet, entstehen Druckunterschiede, die Ausgleichsströme erzeugen, die wir als Wind kennen. Daher wird Windenergie auch als „indirekte Sonnenenergie“ bezeichnet.

Die kinetische Energie des Windes wird in Rotationsenergie umgewandelt. Darauf basierend kann ein Generator elektrische Energie erzeugen, welche im Anschluss in das Stromnetz gespeist werden kann.

Moderne Windkraftanlagen sind mit Steuerungssystemen ausgestattet, die den Rotor und die Blattwinkel automatisch anpassen, um die Leistungsfähigkeit zu maximieren und die Anlage vor Überlastung und möglichen Schäden zu schützen. Der Energieertrag einer Windkraftanlage hängt stark von der Windgeschwindigkeit ab: Bei niedrigen Windgeschwindigkeiten beginnt die Anlage zu arbeiten, bei optimalen Geschwindigkeiten erreicht sie ihre maximale Leistung. Bei zu starkem Wind schalten sich die Anlagen zum Schutz automatisch ab, um zu große Belastungen der Anlage zu vermeiden.

Onshore und Offshore Windenergie

Für eine effiziente Stromgewinnung sind die korrekte Ausrichtung und der Standort der Windräder entscheidend. Daher können sich Windkraftanlagen automatisch auf den Wind ausrichten, um möglichst viel Energie zu erzeugen. Windenergieanlagen werden in Onshore und Offshore-Anlagen unterteilt.

Onshore bedeutet, dass die Anlagen an Land stehen, oft auf großen Wiesen oder Feldern platziert. Der Nordwesten Deutschlands bietet ideale Bedingungen für Onshore-Windparks aufgrund der Verfügbarkeit großer freier Flächen und günstiger Rahmenbedingungen für die Realisierung.

Offshore bezieht sich auf Windkraftanlagen im meist küstennahen Meer. Diese Offshore-Anlagen sind besonders effizient, da die Windgeschwindigkeiten auf dem Meer hoch und konstant sind. Dadurch kann bei kontinuierlich starkem Wind mehr Strom erzeugt werden als bei Onshore-Modellen. In Deutschland befinden sich Offshore-Windparks hauptsächlich in der Nordsee. Deutschland zählt zusammen mit dem Vereinigten Königreich zu den führenden Ländern in der Nutzung von Offshore-Windenergie.

Wo dürfen Windenergieanlagen gebaut werden?

In Deutschland regelt das Baugesetzbuch (BauGB), dass Windenergieanlagen grundsätzlich außerhalb von geschlossenen Ortschaften und Wohngebieten errichtet werden dürfen^[3]. Es gibt jedoch bestimmte Einschränkungen: In Naturschutzgebieten ist die Errichtung von Windkraftanlagen nur in Ausnahmefällen gestattet – in Wasserschutzgebieten überhaupt nicht erlaubt. Ein weiterer Aspekt ist die Abstandsregelung zu Wohngebieten: Seit 2020 haben die Bundesländer die Möglichkeit, selbst zu entscheiden, ob sie die vom Bund festgelegte „1.000-Meter-Regel“ für Mindestabstände einhalten oder eigene Vorgaben für die Ausweisung von Windkraftflächen festlegen möchten. Nordrhein-Westfalen hat beispielsweise Ende 2020 beschlossen, sich dem Bundesstandard anzupassen und die bisherige Regel von 1.500 Metern auf 1.000 Meter zu reduzieren. Bayern hingegen wendet bereits seit längerem die "10-H-Regelung" an, wonach der Abstand zwischen Windrädern und Wohnsiedlungen mindestens das Zehnfache der Höhe des Windrads betragen muss, und plant, diese Regelung beizubehalten.

Vorteile und Nachteile im Überblick

Wind stellt eine unendliche und weltweit verfügbare Energiequelle dar, was besonders vorteilhaft für Länder mit begrenzten Rohstoffen ist. Der Betrieb einer Windkraftanlage erfolgt zudem ohne CO2-Emissionen. Als erneuerbare und umweltfreundliche Energiequelle kann Windkraft nicht nur einen bedeutenden Beitrag zur Energiewende leisten, sondern auch neue Arbeitsplätze schaffen. Den Vorteilen der Windenergie stehen jedoch auch einige Herausforderungen gegenüber.

Obwohl Windkraftanlagen vergleichsweise wenig Platz benötigen, stellen ihr Bau und Betrieb einen Eingriff in die natürliche Umgebung dar, was Auswirkungen auf Flora und Fauna haben kann. Insbesondere die Rotorblätter der Windräder sind eine potenzielle Gefahr für Vögel. Offshore-Anlagen wiederum könnten das marine Ökosystem aus dem Gleichgewicht bringen. Weitere Nachteile der Windenergie sind die Schwankungen in der Stromerzeugung und die begrenzten Möglichkeiten zur Speicherung überschüssiger Energie sowie die hohen Kosten für Planung und Errichtung neuer Anlagen.

Windkraft in Deutschland: Aktueller Stand

Gemäß dem Windenergieflächenbedarfsgesetz (WindBG) mussten die Bundesländer bis zum 31. Mai 2024 nachweisen, dass sie das Ausweisen der erforderlichen Windparkplanungsflächen eingeleitet haben^[4]. Dies erfordert Planaufstellungsbeschlüsse oder gültige Landesgesetze und Raumordnungspläne, um die Ziele zu erreichen, die im Gesetz festgelegt sind. Bis Ende 2027 sollen insgesamt 1,4 Prozent der deutschen Fläche für Windenergie genutzt werden, und bis Ende 2032 sollen es 2 Prozent sein. Die einzelnen Länder haben unterschiedliche Zielvorgaben, um die gesamtdeutschen Anforderungen zu erfüllen, basierend auf regionalen Gegebenheiten.

Eine Analyse der Berliner Fachagentur für Wind- und Solarenergie zeigt, dass bis Ende 2022 nur wenige Länder ihre Ziele erreicht haben. Dahingegen haben die Bundesländer Schleswig-Holstein, Hessen und Bremen ihre Ziele sogar übertroffen. Hamburg, Berlin und Nordrhein-Westfalen lagen mit 0,2 bis 0,3 Prozent nur leicht im Rückstand.^[5]

Besonders deutlich ist der Rückstand in den südlichen Ländern Bayern und Baden-Württemberg sowie in den östlichen Ländern Sachsen, Thüringen, Sachsen-Anhalt und Mecklenburg-Vorpommern.^[6] In diesen Ländern betrugen die ausgewiesenen und anrechenbaren Flächen jeweils unter 0,5 Prozent. Auch Niedersachsen und Brandenburg liegen deutlich unter den Vorgaben, wobei beide Länder rechtliche Probleme mit Windparkeignungsflächen haben. Rheinland-Pfalz fehlten Anfang des Jahres im Vergleich zum Ziel für 2027 0,6 Prozent der Landesfläche, während bis dahin nur 0,8 Prozent der anrechenbaren Vorrangflächen am Landesgebiet festgelegt waren.

Fußnoten: