Die deutsche Windenergie-Branche
Die Technologie im Überblick
Windenergie wird in vielen Regionen der Welt schon seit Jahrhunderten genutzt. In den vergangenen Jahrzehnten hat sie sich zu einem wichtigen Standbein einer nachhaltigen Energieversorgung entwickelt. Deutschland nimmt bei der Fortentwicklung der Technologie und beim Ausbau weltweit genutzter Kapazitäten eine Vorreiterstellung ein.
Der Ertrag von Windkraftanlagen (WKA) ist im Verhältnis zu der Windgeschwindigkeit um den Faktor 3 gestiegen. Um die Windenergie optimal nutzen zu können, werden die Anlagen auf möglichst hohen Türmen gebaut. Die derzeit größten deutschen Anlagen haben eine Nennleistung von 4 bis 6 Megawatt (MW). Die Gesamthöhe erreicht bis zu 200 Meter bei einer Nabenhöhe von rund 120 Metern. Das einzelne Rotorblatt ist dabei bis zu 65 Meter lang.
Eine durchschnittliche neu installierte Anlage in Europa hat eine Nennleistung von zwei MW.
Eine WKA besteht aus einer Gondel, Rotorblättern, der Nabe, dem Generator und dem Turm. Je nach technischer Auslegung verfügt die Anlage zudem über ein Getriebe. Bei der Weiterentwicklung von Windenergieanlagen liegt ein Schwerpunkt auf der hohen Wartungsfreundlichkeit sowie auf dem Einsatz hochwertiger erprobter Materialien, um eine hohe Auslastung der Anlagen zu ermöglichen.
Der Wind treibt die Rotorblätter an und diese übertragen die Bewegungsenergie auf einen Generator. Deutsche Hersteller haben zwei unterschiedliche Ansätze weiterentwickelt, um Windenergie effizient in Elektrizität umzuwandeln: Generatoren mit Getriebe und getriebelose Generatoren. Welche Art von Generator eingesetzt wird, hängt stark von den nutzbaren Windgeschwindigkeiten und dem Standort der Anlage ab.
Die meisten WKA sind an Land (Onshore) installiert. Auf Grund der konstanten Windverhältnisse und den höheren durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten arbeitet die deutsche Windindustrie verstärkt am Einsatz von WKA auf dem Meer (Offshore). Für diese Offshore-WKA wurden Turbinen mit einer Leistung von bis zu fünf MW entwickelt.
In zahlreichen realisierten Nearshore-Windparks vor den Küsten von Dänemark, Schweden, Großbritannien, Irland und den Niederlanden werden bereits Erfahrungen mit Projekten im Meer gesammelt und Anlagen deutscher Hersteller erfolgreich eingesetzt.
Eine Herausforderung bei Offshore-Anlagen stellt zum einen das Aufstellen und zum anderen die Wartung während des Betriebs dar. Die deutsche Industrie stellt Technologien zur Herstellung, Installation und Wartung von Offshore-Anlagen und deren Komponenten bereit. Die maritime Wirtschaft entwickelt derzeit Gründungstechnologien und Logistikkonzepte weiter.
Rasantes Marktwachstum in Deutschland und der Welt
Deutschland war viele Jahre der weltweit größte Markt für Windkraftanlagen. Mittlerweile sind die Märkte in den USA und Spanien größer. Deutsche Hersteller produzieren aber weiterhin die weltweit meisten Windkraftanlagen und Bauteile. In Deutschland haben sich nicht nur Planungs- und Ingenieurbüros auf die Windkraft spezialisiert, sondern auch zahlreiche Dienstleister aus den Bereichen Wartung und Service. Auch ganz neue Branchen wie Turmbauer oder Rotorblatthersteller können Kunden weltweit mit hochwertigen Produkten beliefern. Durch die deutsche Windbranche wurden 2006 7,2 Milliarden Euro Wertschöpfung erzielt. 5,6 Milliarden allein mit der Herstellung von Anlagen und Komponenten. Nach Berechnungen des Deutschen Windenergie-Instituts (DEWI) kommen weltweit 37 Prozent aller WKA und ihre Bauteile aus Deutschland. Hersteller und Zulieferer von WKA haben im Jahr 2006 ihre Produktionskapazitäten erneut erweitert und konnten ihre Fertigung in Deutschland teilweise um über 50 Prozent steigern.
2006 wurden in Deutschland 1.208 WKA mit einer Leistung von 2.233 MW neu installiert. Dies entspricht einem Wachstum von 23,5 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Insgesamt waren nach der neuesten Statistik des DEWI Ende 2006 in Deutschland 18.685 WKA mit einer Gesamtleistung von 20.622 MW installiert. Damit liegt Deutschland nach wie vor an der Weltspitze.
Weltweit wurden 2006 rund 15.000 MW neu installiert. Spitzenreiter waren auch im vergangenen Jahr die USA mit rund 2.800 MW neu installierter Leistung. Auch in Indien mit rund 1.500 MW oder China mit 1.000 MW gab es kräftiges Wachstum. Insgesamt sind damit weltweit etwa 75.000 MW Windenergieleistung installiert. Vieler dieser WKA sind aus deutscher Herstellung oder enthalten deutsche Komponenten.
Rahmenbedingungen
Staatliche Forschungs-, Entwicklungs- und Fördermaßnahmen sowie günstige Finanzierungsmöglichkeiten beschleunigten in den 90er Jahren die Fortschritte in der Entwicklung der deutschen Windtechnologie. Seit April 2000 unterstützen feste Einspeisevergütungen durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) die Planungssicherheit von Herstellern und Dienstleistern. Die Erzeuger von Strom aus Windkraft erhalten einen garantierten konstanten Mindestpreis über eine maximale Laufzeit von 20 Jahren. Die Höhe dieser Einspeisevergütung ist vom Standort der Windkraftanlage abhängig. Eine jährliche Absenkung der garantierten Einspeisevergütung für neu installierte Anlagen stellt eine kontinuierliche technologische Weiterentwicklung sicher.
In Deutschland werden inzwischen ältere WKA durch neue, leistungsstärkere und leisere Maschinen der neuesten Generation ersetzt. Für dieses so genannte Repowering sieht das EEG eine spezielle Regelung vor: Die ausgetauschten Anlagen müssen mindestens die dreifache Leistung erbringen, um eine Einspeisevergütung zu erhalten. Die deutsche Bundesregierung setzt stark auf den Ausbau der Offshore-Windenergie. Deswegen hat sie 2006 einem Gesetz zugestimmt, nachdem Netzbetreiber künftig die Anschlusskosten für Offshore-Windparks übernehmen müssen. Für Offshore-Anlagen ist eine höhere Vergütung als für Anlagen an Land nötig, denn das Aufstellen und der Betrieb von Offshore-Windrädern ist arbeitsintensiver.
Um den wachsenden und wetterbedingt schwankenden Anteil des Stroms aus Windenergie in das Stromnetz zu integrieren, ist ein Ausbau des Stromnetzes sowie eine Weiterentwicklung der Speichermöglichkeiten notwendig.
Ausblick
Für Deutschland stellen Studien fest: Je mehr Windstrom produziert wird, desto stärker sinken die Großhandelspreise an der Leipziger Strombörse. Nach Angaben der Wissenschaftler erbringen Deutschlands WKA derzeit Einsparungen in Höhe von über einer Milliarde Euro pro Jahr. Kalkulierbare Kosten für Strom aus Windenergie stabilisieren heute den stark fluktuierenden Börsenstrompreis. In den USA werden schwankende Brennstoffpreise mit Windstrom gehatcht. Bereits heute sind die Produktionskosten für Strom aus Windenergie mit denen neuer konventioneller Kraftwerke vergleichbar.
Der Weltverband der Windkraftindustrie, Global Wind Energy Council (GWEC) geht davon aus, dass die Windenergie im Jahr 2050 mehr als 34 Prozent des weltweiten Strombedarfs decken kann. On- und Offshore-Windparks als Großlieferanten klimafreundlichen Stroms für das öffentliche Netz einerseits und einzelne Anlagen für netzferne Verbraucher andererseits sind wesentliche Bestandteile der internationalen Bemühungen, den Bedrohungen durch den Klimawandel Einhalt zu gebieten.
Zukünftig wird die Forschung und Entwicklung ihr Augenmerk verstärkt auf virtuelle Kraftwerke richten. Damit können regenerative Energieerzeugungssysteme zusammengeschlossen werden, so dass alle Anlagen wirtschaftlich und technisch optimal von einer Leitwarte aus gesteuert werden können. Windflauten können dann optimal ausgeglichen werden. In Deutschland stehen hierzu auch Pumpspeicherkraftwerke mit 8.000 Megawatt Leistung zur Verfügung. Doch auch die Forschung an anderen Speichersystemen ist ein wichtiges Element, um eine 100-prozentige Versorgung mit erneuerbaren Energien sicherzustellen. Deutsche Wissenschaftler forschen derzeit intensiv an Druckluftspeicherverfahren, um überschüssigen Windstrom in Salzkavernen zwischenzuspeichern. Die gespeicherte Druckluft kann kurzfristig wieder in Strom umgewandelt werden. So können Wasser-, Solar-, Wind- und Bioenergieanlagen im Verbund gefahren werden.
Auch in den nächsten Jahren werden weiterhin die „Pionier-Länder der Windenergie“ wie Deutschland den Markt bestimmen. Dafür investieren deutsche Unternehmen und Institutionen intensiv in die Aus- und Weiterbildung von qualifizierten Windkraft-Spezialisten. Neben Universitäten und Fachhochschulen bieten Handwerkskammern, Berufsfortbildungswerke und regionale Ausbildungszentren spezielle Aus- und Weiterbildungsmöglichkeiten an, um das über viele Jahre erworbene Know-how weiterzugeben.
