Windenergie


Windenergie

Windsack

Bei der Windenergie handelt es sich um die kinetische Energie der bewegten Luftmassen der Atmosphäre. Da sie kurzfristig durch die Einwirkung der Sonne nachgeliefert wird, zählt sie zu den erneuerbaren Energien. Die Windenergie-Nutzung mittels Windmühlen – heute zur Stromerzeugung mit Windkraftanlagen – ist eine seit dem Altertum bekannte Möglichkeit, um Energie aus der Umwelt für technische Zwecke verfügbar zu machen.

Entstehung der Windenergie

Verteilung der Windgeschwindigkeiten
Segelschiff

Winde entstehen sowohl durch thermische Effekte mit der unterschiedlichen Sonneneinstrahlung als auch durch die Erdrotation. Lokale Einflüsse können lokal Winde entstehen lassen bzw. durch dort vorhandene Landschaftselemente in Abhängigkeit von der Höhe über dem Boden verstärken oder abschwächen: Wasser, Wiese, Wald oder Bebauung werden als verschiedene Rauigkeiten abgebildet, die die Reibung der Luft an der Erdoberfläche beschreibt. Auch an Bergformationen und andere lokale Ausprägungen (beispielsweise Städte) kann es zu Windströmungen kommen. An Verengungen oder anderen Hindernissen kann es zu Düsen- oder Kapeffekten kommen.

Bedeutung der Sonneneinstrahlung

Die auf die Erdoberfläche treffende Sonnenstrahlung bewirkt eine Erwärmung der beschienenen Flächen, die wiederum die darüberliegenden Luftschichten erwärmen (anders als vielfach angenommen erwärmt sich Luft selbst nicht oder kaum, wenn sie von Sonnenstrahlen durchdrungen wird). Die Erwärmung ist dabei allerdings nicht konstant, sondern von einer Vielzahl Faktoren abhängig. Unter anderem sind dies:

  • Wärmekapazität der beschienenen Fläche (Wasser erwärmt sich langsamer als Landflächen, gibt Wärme aber auch über einen längeren Zeitraum ab)
  • Intensität der Sonneneinstrahlung (beispielsweise abhängig von Tageszeit, Bewölkung, Nebel oder Luftverschmutzung ebenso wie von der geographische Lage – tropische Gebiete werden intensiver beschienen als arktische)
  • Farbe der beschienenen Oberfläche (Asphaltflächen erwärmen sich schneller als hellere Betonflächen)
  • Feuchtigkeit der beschienenen Fläche (feuchte Flächen werden durch Verdunstung gekühlt und erwärmen sich daher langsamer)

Durch den Aufstieg erwärmter Luft über wärmeren Flächen und ihr Absinken über kalten Flächen entstehen Druckunterschiede, die benachbarte Luftmassen bestrebt sind auszugleichen. Die dadurch erzeugte Bewegung der Luftmassen bezeichnen wir als Wind.

Diese durch Sonnenstrahlung verursachten Winde können sehr lokal und zeitlich begrenzt sein (zum Beispiel Thermik oder Land- bzw. Seewind), oder sehr konstant über tausende von Kilometern wehen, wie dies beispielsweise bei den Passatwinden der Fall ist.

Anteil Rotation

Durch die aus der Rotation der Erde resultierende Corioliskraft strömen Luftmassen zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten nicht auf dem kürzesten Weg sondern bilden auf der Nord- und Südhalbkugel Wirbel mit jeweils anderer Drehrichtung.

Die Schiefstellung der Rotationsachse der Erde zur Ebene, die die Erdbahn durch das Umkreisen der Sonne bildet, (ekliptikale Ebene) führt zu jahreszeitlichen Luftströmungen.

Winde und Windsysteme

Anlagentechnisch wird zwischen Anlagen auf dem Land (onshore) und auf dem Meer (offshore) unterschieden. Während auf dem Land Einflüsse durch die Landschaft (Bäume, Höhenunterschiede im Gelände) zu berücksichtigen sind, gibt es auf dem Meer großräumige, klimatische Bedingungen.

Weltweit gibt es viele verschiedene Winde und Windsysteme, wie zum Beispiel den Passat, Monsun, Föhn, den Mistral, die Bora oder den Scirocco.

Höhenwinde sind dabei vorläufig zur Nutzung der Windenergie nicht von Interesse. Von besonderer Wichtigkeit zur Nutzung der Windenergie ist die Höhe, in welcher der Übergang von der Prandtl-Schicht (bis 20 m bis 60 m) zur Ekman-Schicht verläuft. In der Ekmanschicht verschwindet der Einfluss der Rauigkeit praktisch vollständig, sodass die Windgeschwindigkeit dort stärker, gleichmäßiger und weniger durch Turbulente Strömungen geprägt ist. Aus diesem Grund sind im topographisch rauen Binnenland Windenergieanlagen mit großen Höhen wirtschaftlicher zu betreiben als solche mit geringer Turmhöhe.

In elektrische Leistung umgesetzter Wind

Häufigkeitsdichte der erzeugten Leistung aus der Windkraft
Jahres- und Tagesgang der erzeugten Leistung aus der Windkraft

Bei der Leistung ist zu unterscheiden zwischen der elektrischen Nennleistung, die sich aufgrund der technischen Konstruktion ergibt, und der tatsächlich am Standort erzielbaren Leistung. Bei der Planung werden Daten aus Wetterbeobachtungen (Windstärke, Windrichtung) verwendet, um daraus eine Prognose zu berechnen. Diese Prognosen sind Mittelwerte und können wetterbedingt von den Ergebnissen der einzelnen Jahre abweichen. Langzeitbetrachtungen sind für eine großmaßstäbliche Nutzung der Windenergie, die Planung von Stromnetzen und Speicherkapazitäten unerlässlich.

Der 'Potenzialatlas Deutschland' (erstellt von der Agentur für Erneuerbare Energien) ermittelte, dass Windkraftanlagen auf 0,75 % der Landfläche 20 % des deutschen Strombedarfs 2020 decken könnten.[1] Weltweit bietet die bodennahe Windenergie theoretisch Potential für über 400 Terawatt Leistung, würde zusätzlich die Energie der Höhenwinde genutzt, wären sogar 1.800 Terawatt möglich, etwa das 100-fache des derzeitigen weltweiten Energiebedarfs.[2][3]

Die in elektrischen Leistung P umsetzbare Leistung aus dem Windangebot lässt sich aus dem kinetischen Leistungsangebot des Massenstroms $ \dot m $ der Luft errechnen, multipliziert mit dem Wirkungsgrad nach Betz $ \eta_{Betz} $, aus den Strömungsverlusten $ \eta_{Reibung} $ (Reibungsanteil in den Navier-Stokes-Gleichungen) sowie dem mechanischen (Reibungsverluste im Getriebe und den Lagern des Konverters) und elektrischen Wirkungsgrad des Systems $ \eta_{mech.} \cdot \eta_{elekt.} $  :

$ P = \eta_{Betz} \cdot \eta_{Reibung} \cdot \eta_{mech.} \cdot \eta_{elekt.} \cdot \frac{1}{2} \cdot \dot m \cdot v^2 = \eta_{Betz} \cdot \eta_{Reibung} \cdot \eta_{mech.} \cdot \eta_{elekt.} \cdot \frac{1}{2}\cdot \rho \cdot A \cdot v^3 $

Die Formelzeichen bedeuten:

$ \eta_{xxx} $: Wirkungsgrade, Beschreibung siehe oben

A: Querschnittsfläche des Rotors

$ \rho $: Dichte der Luft in kg/m³

$ \dot m $: Massenstrom der Luft in kg/s

v: mittlere Geschwindigkeit der Luft in m/s

P: Leistung des Konverters in Watt

Die erzielbare Leistung nimmt also mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit zu. Die Windgeschwindigkeit ist daher wichtig für ihre Nutzung sowie ein Schlüsselfaktor für die Wirtschaftlichkeit.

Die Häufigkeitsverteilung der erzeugten Windleistung kann mit der Log-Normalverteilung gut angenähert werden. Dieselbe Verteilungsart beschreibt auch die Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit. (Hinweis: Auch die erzeugte Leistung aus der Photovoltaik lässt sich mit der Log-Normalverteilung beschreiben.)

Die starke Wetterabhängigkeit der aus Windkraft erzeugten elektrischen Energie kann aus dem zweiten Diagramm abgeleitet werden. Wegen der hohen Variabilität ist eine möglichst genaue Prognose der erwarteten Einspeisung aus Windkraftquellen unerlässlich (siehe auch Artikel Windleistungsvorhersage), um eine entsprechende Planung und Verteilung im elektrischen Stromnetz vornehmen zu können.

Nutzung der Windenergie

Geschichte

Windmühle
Kite-Surfen


Die Windenergie wird seit Jahrtausenden vom Menschen für seine Zwecke genutzt. Es kam zum einen zur Nutzung des Windes zur Fortbewegung mit Segelschiffen (siehe auch: Segeln) oder Ballons, zum anderen wurde die Windenergie zur Verrichtung mechanischer Arbeit mit Hilfe von Windmühlen und Wasserpumpen genutzt.

Nach der Entdeckung der Elektrizität und der Erfindung des Generators lag auch der Gedanke der Nutzung der Windenergie zur Stromerzeugung nahe. Anfänglich wurden die Konzepte der Windmühlen nur abgewandelt und statt der Umsetzung der kinetischen Energie des Windes in mechanische Energie wurde über einen Generator elektrische Energie erzeugt. Mit der Weiterentwicklung der Strömungsmechanik wurden auch die Aufbauten und Flügelformen spezialisierter. Seit den Ölkrisen in den 1970er Jahren wird weltweit verstärkt nach Alternativen zur Energieerzeugung geforscht und damit wurde auch die Entwicklung moderner Windkraftanlagen vorangetrieben.[4]

Stromerzeugung

Allgemeines

Windenergieanlagen in Dänemark
Moderne Windkraftanlage in Bayern


Der Wind weht aufgrund der Sonneneinstrahlung tagsüber meist stärker als nachts - gut passend zum höheren Energiebedarf am Tage. Ähnlich günstig ist, dass die Erzeugung oft im Winter größer ist als im Sommer.

Windenergieanlagen können in allen Klimazonen, auf See und in allen Landformen (Küste, Binnenland, Gebirge) zur Stromerzeugung eingesetzt werden. 2009 ermittelten Forscher der Harvard-Universität unter konservativen Annahmen das globale Windenergiepotential und kamen zu dem Ergebnis, dass es den Weltenergiebedarf weit übersteigt: den damaligen Bedarf an elektrischer Energie um das 40-fache, den Gesamtenergiebedarf um das 5-fache.[5]

Aufgrund der Unstetigkeit des Windes kann die mit Windenergieanlagen gewonnene elektrische Energie nur im Verbund mit anderen Energiequellen oder mit Speichern (Windgas) für eine kontinuierliche Energiebereitstellung genutzt werden. (Siehe auch Regelenergie) Durch Prognose der Einspeisung und Austausch in und zwischen den Übertragungsnetzen (Regelzonen) muss die schwankende Stromerzeugung im Zusammenspiel mit anderen Kraftwerken wie die normalen Verbrauchsschwankungen ausgeglichen werden. Für Deutschland geht man laut einer Studie der DENA derzeit von 20 bis 25 % maximalem Anteil beim nur moderaten Ausbau der Netzinfrastruktur aus. Weitere Möglichkeiten, zukünftig die Windstrompenetration über einen solchen Wert hinaus zu erhöhen, sind:

  • Verstärkung und Vermaschung des Hochspannungsübertragungsnetzes mit benachbarten Regelzonen über moderaten Ausbau hinaus
  • Demand Side Management (zeitweiliges Abschalten oder verzögerter Betrieb nicht zwingend notwendiger Verbraucher)
  • Energiespeicherung, zum Beispiel durch Pumpspeicherkraftwerke und Druckluftspeicherkraftwerk oder durch Speicherung nach Umwandlung als Windgas[6]
  • Auslegung der Windkraftanlagen auf einen höheren Kapazitätsfaktor durch Erhöhung der Rotorfläche bei gleichbleibender Nennleistung
  • Erhöhung der installierten Nennleistung und zeitweise Abschaltung bei Leistungsüberschuss

In zahlreichen, zumeist dieselgestützten Inselnetzen mit Windstromeinspeisung (Australien, Antarktis, Falklands, Bonaire), werden neben dem Demand Side Management zudem Batterien und teilweise auch Schwungradspeicher zur kurz- und mittelfristigen Netzstabilisierung und -optimierung eingesetzt, wobei relativ schlechte Wirkungsgrade aus wirtschaftlichen Gründen (Reduktion des sehr teuren Dieselstromanteils) akzeptiert werden können. Speicherung von Windstrom durch Wasserstoffelektrolyse- und Verbrennung und Schwungradspeicher wurde in einem Modellprojekt auf der norwegischen Insel Utsira erprobt.

Die Höhe der vorzuhaltenden Reserveleistung (Regelenergie) hängt auch erheblich von der Vorhersagegenauigkeit des Windes, der Regelungsfähigkeit des Netzes sowie dem zeitlichen Verlauf des Stromverbrauchs ab. Eine deutliche Verminderung des Bedarfs an Regelenergie entsteht durch Kombination von Windenergieanlagen an verschiedenen Standorten, da sich die Schwankungen der dortigen Windgeschwindigkeiten teilweise gegenseitig ausmitteln. (Weitere Informationen im Artikel Windenergieanlage.)

Ältere drehzahlstarre Windenergieanlagen mit Asynchrongeneratoren, die in der Frühphase der Windenergienutzung zum Einsatz kamen, haben zum Teil Eigenschaften, die bei einem starken Ausbau Probleme im Netzbetrieb bereiten können; dies betrifft vor allem den sog. Blindstrom. Dem kann durch Blindstromkompensation abgeholfen werden; moderne drehzahlvariable Anlagen mit elektronischem Stromumrichter können den Blindstromanteil ohnehin nach den Anforderungen des Netzes beliebig einstellen und auch Spannungsschwankungen entgegenwirken, so dass sie sogar zur Netzstabilisierung beitragen können.

Moderne Windenergieanlagen besitzen eine kurze energetische Amortisationszeit von nur wenigen Monaten.[7]

Wirtschaftlichkeit

Die Wirtschaftlichkeit einer Windenergienutzung durch Windenergieanlagen hängt von folgenden Parametern ab:

mittlere Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe
die genutzte mittlere Windgeschwindigkeit muss über 5–6 m/s betragen. Wobei die Windgeschwindigkeit mit der Nabenhöhe steigt (ca 1 % pro Meter Turmhöhe)[8]
Stromverkaufspreis
Die Einspeisevergütung für Strom aus Windenergie ist meist gesetzlich festgelegt
Anlagen- und Infrastrukturkosten
Für ein MW installierte Leistung sind ca 1 Mio € zu investieren[9]

In den meisten Staaten sind Standorte im Binnenland wirtschaftlich nutzbar. Abhängig von den genannten Faktoren schwanken die Stromgestehungskosten und betragen laut einer im Mai 2012 veröffentlichten Studie des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme zwischen 6 ct/kWh und 8 ct/kWh für Anlagen an Land. Die Wettbewerbsfähigkeit von Onshore-Windkraftanlagen verglichen mit konventionellen Kraftwerken ist damit laut dieser Studie an guten Standorten bereits heute (Stand 2012) erreicht. Offshore-Anlagen sind dagegen aufgrund höherer Finanzierungs- und Betriebskosten trotz mehr Volllaststunden deutlich teurer, ihre Stromgestehungskosten liegen derzeit bei 12-16 ct/kWh.[10]

Umweltschützer argumentieren, Windenergie sei, wenn alle externen Kosten der Energieerzeugung (auch die Umweltschäden beispielsweise durch Schadstoffausstoß) einbezogen werden, neben der Wasserkraft eine der günstigsten Energiequellen.[11] So wurden z.B. im Jahr 2011 in Deutschland durch die Erneuerbaren Energien insgesamt ca. 9,1 Mrd Euro an Externen Kosten eingespart.[12] Da die Messung externer Kosten und Nutzen jedoch aufgrund verschiedener Methodiken nicht eindeutig zu beziffern ist, kamen ältere Studien mit Daten nicht neuer als 2004 zu anderen Ergebnissen.[13]

Strompreis

Die Windenergie trägt als erneuerbare Energie zum Merit-Order-Effekt bei und senkt durch die Verdrängung konventioneller Kraftwerke den Strompreis an der Börse. Der Merit-Order-Effekt berücksichtigt allerdings nicht die langfristigen Veränderungen in der Zusammensetzung der Kraftwerke, so dass nachhaltige Auswirkungen in Bezug auf den Strompreis durch den besagten Effekt nicht zweifelsfrei geklärt werden können.

Wird an windstarken Tagen viel aus Windenenergie erzeugter Strom eingespeist, sinkt der Großhandelspreis an der Strombörse. Ist wenig Windenergie vorhanden, steigt der Preis an der Strombörse. Die Strompreissenkung durch Windenergie entsteht durch die gesetzliche Abnahmepflicht für produzierten Windstrom. Ist viel Strom aus Windenergie verfügbar, wird der Einsatz teurer konventioneller Kraftwerke, insbesondere Gaskraftwerke, („Grenzkosten-Theorie“) vermindert, was zu einem Absinken der Preise an der Strombörse führt.[14][15][16][17] Im 2. Quartal 2008 kostete Strom an der Leipziger Strombörse im Mittel 8,495 ct/kWh, ging aber u.a. durch die verstärkte Einspeisung der Erneuerbaren Energien bis 2012 auf ca. 5 ct/kWh zurück. Der Einspeisetarif für Windkraft in Österreich liegt bei 7,8 ct/kWh.[18] 2011 betrug die Anfangsvergütung für Windenergie in Deutschland nach EEG 9,2 ct/kWh.

Internationale Entwicklung

Installierte Leistung Windenergie weltweit nach Staat (2011)[19]
Platz Staat Leistung in MW
0 EU[20] 93.957
01 China 62.733
02 USA 46.919
03 Deutschland 29.060
04 Spanien 21.674
05 Indien 16.084
06 Frankreich 6.800
07 Italien 6.747
08 Großbritannien 6.540
09 Kanada 5.265
10 Portugal 4.083
11 Dänemark 3.871
12 Schweden 2.970
13 Japan 2.501
14 Niederlande 2.328
15 Australien 2.224
16 Türkei 1.799
17 Irland 1.631
18 Griechenland 1.629
19 Polen 1.616
20 Brasilien 1.509
Weltweit 238.251

International gehören die Volksrepublik China, USA, Deutschland und Spanien zu den größten Erzeugern von Windstrom. Österreich lag Ende 2010 mit 1011 MW auf Platz 20, die Schweiz mit 42 MW installierter Leistung auf Platz 46. Die Staaten mit den höchsten Anteilen der Windenergie am nationalen Stromverbrauch (bezogen auf ein durchschnittliches Windjahr, Stand 2011) sind laut EWEA Dänemark mit 25,9 %, Spanien mit 15,9 %, Portugal mit 15,6 %, Irland mit 12,0 % und Deutschland mit 10,6 %.[21] Laut Dänischer Energieagentur lag Dänemark 2011 sogar bei 28,1 %.[22]

Die Ende 2010 weltweit installierte Leistung von 197 GW hat ein Stromerzeugungspotenzial von 430 TWh/a, was 2,5 % des Weltstromverbrauchs entspricht.[23] Das Potential der rund 94 GW, die Ende 2011 in Europa installiert waren, liegt in einem durchschnittlichen Jahr bei 204 TWh, entsprechend 6,3 % des Elektrizitätsbedarfes der EU.[24]

In Deutschland, Dänemark und Spanien gab es über Jahre eine durch den politischen Willen getragene gleichmäßige Entwicklung der Windenergie. Dies hat zur Entwicklung eines neuen Industriezweiges in diesen drei Staaten geführt. Im Jahre 2009 hatten die führenden Hersteller mit Standorten in Deutschland noch einen Anteil von mehr als 36 %, zwei Jahre später hatten allein die fünf größten asiatischen Unternehmen einen Anteil von 36 % am Weltmarkt erreicht. Insgesamt decken die zehn Top-Firmen der Windenergiebranche rund 80 % des weltweiten Bedarfes ab.[25] Deutschland ist einer der Hauptexporteure von Windkraftanlagen.

2011 wurden weltweit 41.236 MW neu installiert, davon 18.000 MW in der Volksrepublik China, 6.810 MW in den Vereinigten Staaten, 3.019 MW in Indien, 2.086 MW in Deutschland und 1.293 MW in Großbritannien.[19]

Quelle der Diagrammdaten[19]

Deutschland

Entwicklung der Windenergie in Deutschland seit 1990 (blau: erzeugter Strom, rot: installierte Leistung
Windenergieleistung in EU/DE/ES (1990-2009) sowie Zubau 2009 in einzelnen Ländern (Quelle: BMU Erneuerbare Energie in Zahlen, Jun 2010)
Statistik Windenergie Deutschland, Europäische Union und weltweit (2000-2008) (Quelle: Global Wind Energy Council)

Deutschland hatte bis Ende des Jahres 2007 mit 22.247 MW die höchste installierte Leistung weltweit installiert, 2008 wurde es von den USA und schließlich 2010 von China übertroffen. Ende 2012 waren in Deutschland 23.040 Windkraftanlagen mit 31.332 MW in Betrieb.[26]

Beim Ausbau der Windenergie gilt die deutsche Industrie als international führend, wenn auch Deutschland mittlerweile nicht mehr der größte Windenergiemarkt ist.[27] Mit Enercon, Siemens Windenergie, REpower, Nordex, der Bard Holding und Fuhrländer haben mehrere Windenergieanlagenhersteller ihren Sitz in Deutschland, weitere in der Windbranche tätige Unternehmen wie Vestas und General Electric betreiben Werke in Deutschland. Im Jahr 2010 betrug der Exportanteil der Branche 66%.[28]

Da das jährliche Windaufkommen schwankt, wird ein sogenannter Windindex als Mittelwert verwendet. Auf dieser Grundlage wurden vom Deutschen Windenergie-Institut DEWI die Windenergieanteile nach Bundesländern berechnet:

Installierte Leistung und Anteil des potenziellen Jahresenergieeintrags aus Windenergieanlagen am Nettostromverbrauch in Deutschland nach Bundesländern (Stand: Ende 2011) [29]
Bundesland Anzahl WEA Leistung in MW Anteil am
Nettostromverbrauch
in %
Baden-Württemberg 378 486 0,9
Bayern 486 683 1,3
Berlin 1 2 0,0
Brandenburg 3053 4600 47,7
Bremen 73 140 4,7
Hamburg 60 53 0,7
Hessen 665 687 2,8
Mecklenburg-Vorpommern 1385 1627 46,1
Niedersachsen 5501 7039 25,0
Nordrhein-Westfalen 2881 3070 3,9
Rheinland-Pfalz 1177 1662 9,4
Saarland 89 127 2,5
Sachsen 838 975 8,0
Sachsen-Anhalt 2352 3642 48,1
Schleswig-Holstein 2705 3271 46,5
Thüringen 601 801 12,0
Nordsee 31 155 -
Ostsee 21 48 -
Deutschland gesamt 22.297 29.075 9,9

Durchschnittliche installierte Leistung pro Windrad: 1,30 MW

Das Bundesland Schleswig-Holstein plant ab 2020 300 % seines theoretischen Strombedarfs durch Erneuerbare Energien zu decken, wobei die Windenergie den größten Teil beisteuern wird.[30]

Niedersachsen plant bis 2020 90 % des Stromes aus erneuerbaren Quellen zu beziehen, wovon der größte Teil von der Onshore-Windenergie gedeckt werden soll.[31]

In Nordrhein-Westfalen erhöhte die schwarz-gelbe Landesregierung im Jahr 2005 den Mindestabstand für neu zu bauende Windenergieanlagen zum nächsten Gebäude von 500 m auf 1500 m[32]. Damit brachte sie den Bau von neuen Anlagen fast zum Erliegen[33]. Im Juli 2011 lockerte die rot-grüne Landesregierung mit einem neuen 'Windenergieerlass' Bestimmungen, die bis dahin den Ausbau der Windenergie gebremst hatten[34].

Auch in den süddeutschen Ländern Baden-Württemberg und Bayern sowie Hessen, in denen CDU/CSU und FDP die Regierung stellten, wurde der Ausbau der Windenergie z.B. durch sehr große Ausschlussflächen und Höhenbegrenzungen für Anlagen administrativ behindert, wodurch es nur zu einem geringen Zubau an Windkraftanlagen kam. Spätestens seit der Nuklearkatastrophe von Fukushima setzte jedoch ein Umdenken ein, sodass nun auch in Süddeutschland der Ausbau der Windenergie forciert wird.[35] Die mittlerweile grün-rote Landesregierung Baden-Württembergs senkte mit dem "Windenergieerlass Baden-Württemberg" die administrativen Hürden.[36]

Anteil der Windenergie an der Stromerzeugung
Einige statistische Angaben zur Windenergie in Deutschland für die Jahre 2001 bis 2011
  2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010[37] 2011[38]
Stromverbrauch gesamt (TWh) 580,5 581,7 588,0 600,6a) 610,0 615,8e) 616,2e) 617,5e) 582,5[39] 607,8 605,8
Windstromerzeugung (TWh)e) 10,5 15,8 18,9 25,5 27,2 30,5 39,5 40,4 38,6[40] 37,8 48,9
Anteil am Bruttostromverbrauch (%) 1,8 2,8 3,2 4,2a) 4,3 5,0e) 6,4e) 7,0e) 6,6 6,2 8,0
installierte Anlagenleistung am Jahresende (GW) 8,7 11,8 14,6d) 16,6d) 18,4 d) 20,6d) 22,2d) 23,9d) 25,77d) 27,2 29,1
Anlagenzahl am Jahresended) 11.438 13.759 15.387d) 16.543d) 17.574d) 18.685d) 19.460d) 20.301d) 21.164d) 21.585 22.297
durchschnittliche Nennleistung pro Anlage (kW) 763 864 949d) 1.005d) 1.049 d) 1.103d) 1.143d) 1.177d) 1.218d) 1.259 1.303
durchschnittliche Auslastung (Prozent der Nennleistung) 14,0 16,0 14,5 17,1 16,6 17,3 20,27 20,54 17,1 15,9 19,2
IWES Windindex (aus den Ertragsdaten laut Betreiberdatenbank in Prozent des Mittels seit 2003f) 94 98 86 98 89 90 106 99 86[41] 74
Quellen: VDN/VdEW, DEWI, a):Schätzung AGEE-Stat, b):VDEW d):DEWI e):BMU, Seite 8 f) IWES Fraunhofer

Die in der Tabelle aufgeführte Auslastung ist geringer als in der Realität. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die in einem Jahr neu installierten Windkraftanlagen nicht ein volles Jahr zum gesamten Jahresgesamtenergieertrag beitragen können, weil rund zwei Drittel der neuen Anlagen in der Regel während der zweiten Jahreshälfte installiert werden.

Der IWET-Windindex betrug im Jahr 2010 lediglich 74 %, denn es wurden statt der erwarteten 50,5 TWh nur 37,8 TWh Strom aus Windenergie produziert. Das entsprach etwa 6,2 % des Bruttostromverbrauchs.[41] Die Windenergie ist vor der Biomasse (2009: 5,2%, 26,0 TWh bei 4.520 MW installierter Leistung)[42] die bedeutendste erneuerbare Energiequelle in der Stromerzeugung.

Die höchste in einem Monat in Deutschland durch Windkraft eingespeiste Arbeit wurde im Dezember 2011 mit 8 Mrd. kWh erreicht.[43]

Im ersten Halbjahr 2012 durchbrach Deutschland die Schwelle von 30 GW installierter Leistung. Am 30. Juni 2012 lag die installierte Leistung bei 30.016 MW, es waren 22.646 Windkraftanlagen in Betrieb. Insgesamt wurden in diesem Halbjahr 414 Anlagen mit 1004 MW neu errichtet, 15 Anlagen mit 9 MW wurden abgebaut. Die durchschnittliche Leistung aller vorhandenen Anlagen betrug 1324 kW.[44]

Anteil der Windenergie am Primärenergieverbrauch
Windkraftanlagen in Deutschland (2011)

Zur Erfüllung des Kyoto-Protokolls ist der Anteil der regenerativen Energie am Gesamtenergieverbrauch eine wichtige Größe. Hier erreichte im Jahr 2007 der Anteil der Windenergie am Primärenergieverbrauch in Deutschland 1,0% nach der Wirkungsgradmethode bzw. 2,6% nach der Substitutionsmethode. Im Jahr 2010 betrug der Anteil aufgrund der schlechten Windbedingungen (s.o.) 0,9% nach der Wirkungsgradmethode. Es wurden 131 PJ aus Windenergie bereitgestellt.[45] Für weitere Daten siehe auch Erneuerbare Energien.

Bei der Anwendung der Wirkungsgradmethode wird einem Energieträger, dem kein Heizwert zugeordnet werden kann (u. a. Windenergie, Wasserkraft, Solarenergie) direkt die erzeugte elektrische Energiemenge zugeordnet. Diese Methode ist darauf zurückzuführen, dass Kraftwerke unterschiedliche Wirkungsgrade haben. So steht der durch Kernenergie produzierten Strommenge eine 3,2-fach höhere Menge Primärenergie gegenüber. Bei Kohlekraftwerken (Wirkungsgrad ohne Kraft-Wärme-Kopplung: ca. 30% bis maximal 46%) steht der erzeugten elektrischen Energie etwa die doppelte bis dreifache Primärenergiemenge gegenüber.

Ganz entscheidend für den Boom der Windenergie in der Bundesrepublik Deutschland war das Stromeinspeisungsgesetz von 1991, das die Stromnetzbetreiber und damit auch die Endverbraucher zur Abnahme des erzeugten Stroms verpflichtete. Diese Förderung des Technologieeinstiegs in erneuerbare Energien wurde von der seit 1998 bestehenden Rot-Grünen Bundesregierung im Jahr 2000 im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) mit Einschränkungen fortgeschrieben. Das Gesetz sichert den Betreibern von Windenergieanlagen feste Vergütungen des eingespeisten Stroms (durchschnittlich knapp unter 9 Cent/kWh) zu, die derzeit also über dem durchschnittlichen Strombörsenwert des Stroms an der Strombörse (bis zu 7 Cent/kWh) liegen. Die Vergütung für den Windstrom sinkt um 2 %/Jahr (Degression) für später aufgestellte WEA. Beispiel: Wenn 2006 eine WEA aufgestellt wird, erhält der Betreiber aktuell 20 Jahre lang eine gesetzlich gesicherte Vergütung von 8,35 ct/kWh. Wird dasselbe Windrad erst im nächsten Jahr errichtet, erhält er 20 Jahre lang 8,18 ct/kWh usw.

Die Festpreisvergütung im Rahmen des EEG hat zu einem starken Ausbau der Windenergienutzung in der Bundesrepublik Deutschland geführt. Ende 2003 war rund die Hälfte der gesamten europäischen Windenergieleistung (28.700 MW) in Deutschland installiert, zehn Monate später bereits zwei Drittel. Anfang April 2004 verabschiedete der Deutsche Bundestag eine Novellierung des EEG. Diese sieht für 2004 eine um 0,1 Cent/kWh reduzierte Vergütung des Windstroms sowie eine Erhöhung der Degression der Einspeisevergütung von 1,5 % auf 2 % ohne Inflationsausgleich in den kommenden Jahren vor (1. Hälfte 2004: 8,8 ct/kWh; 2. Hälfte 2004 (nach der Novellierung): 8,7 ct/kWh; 2005: 8,53 ct/kWh; 2006: 8,35 ct/kWh; usw.). Real sinkt damit die Neuvergütung zukünftig errichteter Windenergieanlagen um jährlich 3,5 bis 4 % (bei 1,5 bis 2 % Inflation). Auf diese Weise soll der durchschnittliche Windstrompreis bis etwa 2015 den durch Kraftwerksneubauten und Brennstoffkosten steigenden Marktpreis für Strom erreichen und dann unterschreiten.

Der allgemeine Subventionsvorwurf gegen die Windenergie bezieht sich in der Regel auf die EEG-Förderung. Dass es sich bei Transfers aus dem EEG um keine Beihilfen im Sinne des EG-Vertrages handelt, wurde vom Europäischen Gerichtshof (EuGH) mit Entscheidung v. 13. März 2001 C-379/98 bestätigt[46]. Auch der Subventionsbegriff laut § 12 des Stabilitäts- und Wachstumsgesetzes wird vom EEG nicht erfüllt. Jedoch sind die ökonomischen Wirkungen des EEG und von Subventionen vergleichbar.

Subventionen, die den Betreibern von Windenergieanlagen aktuell gewährt werden, sind:

  • Auf Antrag Befreiung von der Stromsteuer für Bezugsstrom (insgesamt bundesweit weniger als 100.000 € im Jahre 2004)
  • Kreditverbilligungen der KfW-Bankengruppe. Günstige Kredite für Investitionen werden zum Beispiel auch mittelständischen Betrieben oder Privathaushalten für Gebäudesanierungen gewährt. Auch Betreiber von Windenergieanlagen können Mittel beantragen. Dies ist jedoch zeitaufwändig und die Rückzahlung unflexibel in der Tilgung, weshalb oft darauf verzichtet wird. Der Zinsvorteil dieser Kredite ist mit den Zinsen am freien Kapitalmarkt gegenzurechnen und als Subvention zu bewerten. Bei einem Zinsvorteil von 0,5 bis 1 % ergibt sich für 2003 eine Subvention der Windenergie von schätzungsweise 18,5 bis 37 Millionen Euro.

Investitionskostenzuschüsse von Bund und Ländern für die Errichtung von Windenergieanlagen werden seit Ende der Neunzigerjahre nicht mehr gewährt. Steuerlich gibt es keine Sonderregelungen für den Betrieb von Windenergieanlagen, die von anderen beweglichen Wirtschaftsgütern abweichen.

Dänemark

Dänemark war aufgrund seiner durch die geographische Lage des Landes bedingten guten Windbedingungen ein Pionier der Entwicklung der Windkrafttechnik (siehe auch Geschichte der Windenergienutzung). Im Jahr 2012 überstieg der Anteil der Windenergie am dänischen Stromverbrauch zum ersten mal die 30%-Marke. Bis 2020 soll der Anteil gemäß den Ausbauplanungen der dänischer Regierung 50 % betragen.[47] Dänemark setzt sowohl auf die Windenergie an Land als auch auf die Windkraft im Meer (Offshore-Windenergie). Bedeutende Offshore-Windparks sind Horns Rev, Nysted sowie Anholt, wobei sich letzterer noch in Bau befindet.

Japan

In Japan gibt es ähnlich wie in Deutschland einen festen Vergütungssatz für erneuerbare Energien. Die Vergütung für elektrischen Strom aus Windenergieanlagen beträgt seit 1. Juli 2012 mit 23,1 Yen pro kWh (umgerechnet 24 Cent im Berichtsmonat) deutlich mehr als in anderen Ländern.[48]

Österreich

Installierte Leistung in Österreich nach Bundesländern (Stand: Ende 2010)[49]
Bundesland Anzahl WEA Leistung
Burgenland 206 369,2 MW
Kärnten 1 0,5 MW
Niederösterreich 353 557,3 MW
Oberösterreich 23 26,4 MW
Salzburg - -
Steiermark 33 49,8 MW
Tirol - -
Vorarlberg - 0 MW
Wien 9 7,4 MW
Österreich gesamt 625 1010,6 MW

Ende 2010 waren in Österreich 625 Windenergieanlagen mit einer Leistung von 1010,6 MW am Netz. Ihr Regelarbeitsvermögen beträgt etwa 2,1 TWh/a, dies entspricht etwa 4 % der Stromerzeugung in Österreich oder dem Bedarf von rund 550.000 Durchschnittshaushalten.

Die Schwerpunkte der österreichischen Windenergienutzung liegen in Niederösterreich und im Burgenland. In Oberzeiring (Steiermark) wurde 2002 Österreichs bisher höchster Windpark 1900 m über dem Meeresspiegel errichtet. Er umfasst derzeit 13 Anlagen mit einer Gesamtleistung von 23 MW.

Schweiz

installierte Windenergieleistung der Schweiz

Ab 1996 entstand mit dem Windkraftwerk Mont Crosin im Kanton Jura der erste leistungsstarke Windpark in der Schweiz; er wurde bis 2010 auf eine Leistung von 23 MW ausgebaut. [50] Europas höchstgelegener Windpark in Gütsch bei Andermatt steht seit 2004 auf 2332 m über dem Meeresspiegel und hat seit 2012 vier Anlagen mit insgesamt 3,3 MW Leistung. Europas höchstgelegene Windenergieanlage steht auf 2465 m über dem Meeresspiegel beim Gries-Stausee im Kanton Wallis; es handelt sich um eine Enercon E-70 mit 2,3 MW Leistung, die bei günstigem Betrieb durch weitere Anlagen ergänzt werden soll.

2011 wurden in der Schweiz 70,1 GWh Windstrom erzeugt.[51] Mit Einführung der kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV) 2009 sind einige Erweiterungen und neue Windparks entstanden.

Spanien

Bis 2006 hatte Spanien bei der installierten Leistung von Windkraftanlagen weltweit den zweiten Platz hinter Deutschland mit 11.630 MW. Seitdem wurden mehr als 10 GW zugebaut, so dass das Land weiterhin zu den führenden Windenergienutzern gehört.

Portugal

Ende 2011 hatte Portugal eine Windkraftleistung von 4.083 MW aufgebaut. Am gesamten Stromverbrauch betrug der Windstromanteil 15,6%.[52]

Vereinigte Staaten

2007 hat die Windkraftindustrie in den Vereinigten Staaten mehr als 5200 MW installiert. Dies ist ein Wachstum von 45 % gegenüber dem Vorjahr. 2008 hatten die USA mit 25.170 MW die weltweit größte installierte Leistung und verwiesen damit Deutschland auf den zweiten Platz. Ende 2010 waren in den USA 40,2 GW installiert, wobei die jährliche Zubaurate 2010 angesichts der Finanzkrise jedoch von 9,9 GW 2009 auf 5,6 GW nachließ. Für 2011 wurden rund 10 GW Zubau prognostiziert,[23], erreicht wurden jedoch nur knapp 7 GW. Damit waren die USA nach China mit einer installierten Leistung von rund 46 GW der zweitgrößte Markt für Windkraftanlagen. Gefördert werden Windkraftanlagen - wie auch andere Formen Erneuerbarer Energien - in den USA per Production Tax Credit; die Höhe dieser Steuergutschrift beträgt 2013 2,2 US-Cent/kWh.

Volksrepublik China

Seit Mitte des vergangenen Jahrzehnts wird die Windenergie in der China massiv ausgebaut. Waren Ende 2006 erst 2,6 GW installiert, so verdoppelte sich die Kapazität bis 2009 jährlich, sodass Ende des Jahres 25 GW installiert waren. 2010 wurden 19 GW zugebaut, womit in diesem Jahr rund die Hälfte der weltweit zugebauten Leistung auf China entfiel.[23] Bis Ende 2011 waren 63 GW installiert, so dass die Leistung der chinesischen Windkraftanlagen mehr als einem Viertel der weltweit installierten Leistung von 238 GW entsprach.[53] Weiteres Wachstum wird erwartet. So ist ein Ausbau auf 200 GW bis zum Jahr 2020 vorgesehen.[54] Die chinesische Regierung hat eine zusätzliche Einspeisevergütung für erneuerbare Energien beschlossen und diese im Jahr 2011 von 0,004 auf 0,008 RMB (umgerechnet etwa 0,001 Euro) erhöht.[55]

Politische und wirtschaftliche Aspekte heutiger Nutzung

Windparklandschaft in Mecklenburg

Zukunftssicherheit

Umweltschützer betonen, dass diese Energieform besonders zukunftssicher sei, da Wind dauerhaft zur Verfügung steht. Ein weiteres Argument der Befürworter ist die weltweite Verfügbarkeit von Wind. Von einer Förderung der Windenergie versprechen sie sich mehr Gerechtigkeit, da auf diese Weise auch Staaten ohne Rohstoffvorkommen Autarkie in der Energieversorgung erreichen könnten. Zudem bestehen bei der Windenergie keine Risiken von großen oder extrem großen Umweltschädigungen wie bei der Kernenergie.

Mit dem Einsatz von Windkraftanlagen können allerdings negative Auswirkungen auf die Umwelt verbunden sein, siehe auch: Auswirkungen auf die Umwelt von Windkraftanlagen.

Förderung der Windenergienutzung

Windpark

Bei modernen Windenergieanlagen handelt es sich um eine junge Technologie. Die Verbesserungspotentiale werden erst durch die industrielle Forschung und Fertigung erschlossen. Die dadurch momentan noch entstehenden Zusatzkosten schlagen sich in den Anlagenpreisen nieder. Bezogen auf die erzielbaren Einnahmen durch den Verkauf des erzeugten Stroms benötigt eine Windenergieanlage deshalb relativ hohe Investitionen. Zwar sind die reinen Investitionskosten pro Kilowatt installierter Leistung bei Windenergieanlagen mit denen bei Kohlekraftwerken vergleichbar und liegen bei etwa 800 Euro (der 2008 begonnene Bau des 750-Megawatt-Kohlekraftwerks Trianel kostet 1,4 Milliarden Euro und damit 1867 Euro pro Kilowatt[56]), allerdings erzeugen Windkraftanlagen pro Jahr daraus wesentlich weniger Strom, so dass selbst unter der Beachtung der für das Kohlekraftwerk nötigen Betriebskosten dieses den Strom preisgünstiger anbieten kann. Um trotzdem die erwünschten Investitionen in Windenergie zu erleichtern, werden diese in vielen Staaten unabhängig von politischer Ausrichtung gefördert, beispielsweise durch Steuergutschriften (PTC in den USA), Quoten- oder Ausschreibungsmodelle (beispielsweise Großbritannien, Italien) oder Mindestpreissysteme wie Einspeisevergütungen (zum Beispiel Deutschland, Spanien, Österreich, Frankreich, Portugal, Griechenland). Das Mindestpreissystem verbreitet sich immer mehr, insbesondere weil es mehr installierte Leistung erzielt.

Im Jahr 2005 wurden 26,5 Mrd. kWh (2004: 25,5 Mrd. kWh,[57]) Windstrom in das deutsche Stromnetz eingespeist. Bei konservativer Gegenrechnung mit Grundlaststrom 2005 zu 4,6 ct/kWh,[58] also einer Kostendifferenz von 4,4 zu 9 ct/kWh entstanden 2005 Mehrkosten (bei Nichtberücksichtigung externer Kosten) von 1,166 Mrd. Euro bei einem Anteil von 4,3 % am Bruttostromverbrauch. Im Vergleich zu 2004 sanken damit die Mehrkosten um rund 500 Mio. Euro, da die Durchschnittsvergütung des Windstroms sank und gleichzeitig der Preis für konventionellen Strom stark anzog.

Bereitstellungssicherheit

Windenergie ist Teil eines Energiemix und bildet nur eine Säule der erneuerbaren Energien. Als ihr Hauptnachteil gilt die unregelmäßige, mit dem Wind schwankende Leistungsabgabe einer Anlage. Bei sehr starkem Wind kann in einigen wenigen Stunden eine Auslastung der Windanlagen in einem Windpark von bis zu 100 % der Nennleistung erreicht werden, die in ebensolcher Zeit wieder abfällt. Diese Schwankungen nivellieren sich jedoch zunehmend, sobald die Summe der eingespeisten Energie über größere Gebiete gebildet wird, und die ausgleichende Wirkung anderer erneuerbaren Energien mit ihrem gegenläufigen Angebotsverhalten einbezogen wird. Dennoch kann auch in einer ganzen Regelzone über einige Tage hinweg die produzierte Windenergie sehr hoch werden und auch bei fast Null liegen. Mit der Novellierung des Gesetzes für den Vorrang erneuerbarer Energien (EEG) zum 1. Juli 2004 sind jedoch die Regelzonenbetreiber zum sofortigen horizontalen Ausgleich der Windenergieeinspeisung verpflichtet. Wird daher die Summenleistung von über 22.000 Windenergieanlagen im deutschen Stromnetz betrachtet, so ergibt sich eine sehr langsame Summenganglinie. Die große Mittlung aus vielen Anlagen, räumlicher Verteilung und unterschiedlichem Anlagenverhalten führt bereits in einzelnen Regelzonen dazu (Ausnahme sind extreme Wetterlagen), dass die Schwankung der Windstromeinspeisung mit Mittellastkraftwerken ausgeglichen werden kann. Teure Regelenergie (Primär- und Sekundärregelung) wird in der Regel nicht benötigt. Dies belegen zum Beispiel Untersuchungen für das im Auftrag mehrerer Stadtwerke erstellte „Regelmarkt-Gutachten“ (31. Oktober 2003, BET Aachen). Für einen marktrelevanten Zusammenhang zwischen Windstromeinspeisung und Regelenergiemenge und -preis gibt es keine Belege.

Die durchschnittliche Kurve der Einspeiseleistung von Windenergieanlagen zeigt in Westeuropa im Durchschnitt tagsüber höhere Werte als nachts und im Winter höhere als im Sommer, sie folgt somit über den Tagesverlauf wie auch jahreszeitlich dem jeweils benötigten Strombedarf. Die tatsächliche Schwankung der eingespeisten Energie muss durch ein sinnvolles Kraftwerksmanagement ausgeglichen werden. Auch die Umwandlung in Windgas ist denkbar, um so Windenergie über Monate zu speichern. Meteorologische Prognosesysteme ermöglichen es zunehmend, die von Windparks in das Stromnetz eingespeiste Leistung im Bereich von Stunden bis zu Tagen im Voraus abzuschätzen (Windleistungsvorhersage). Bei einem Vorhersagezeitraum von 48 h bis 72 h beträgt die Genauigkeit 90 %, bei einer 6-Stunden-Vorhersage bereits mehr als 95 % und so werden zur Aufrechterhaltung eines störungsfreien Stromangebotes keine zusätzlichen teuren regelenergieliefernden Kraftwerke benötigt. Bei einem starken Ausbau der Windenergiegewinnung, wie es in der dena-Netzstudie untersucht wurde, wird der Bedarf an Regel- und Reservekapazität (Mittellastkraftwerke) zwar steigen, kann aber laut Studie ohne Neubau von Kraftwerken, nur über den bestehenden Kraftwerkspark, gedeckt werden. Allerdings führt ein Zubau von Windenergieanlagen auch nicht automatisch zu einem Abbau der dann schlechter ausgelasteten, nach Bedarf steuerbaren, Kraftwerkskapazitäten.

Wegen Engpässen im Stromnetz werden zeitweise Windkraftanlagen vom Netz genommen („Abregelung“). 2010 gingen so 150 GWh verloren, 2011 waren es 407 GWh. Die Betreiber werden für solche Produktionsdrosselungen nach Erneuerbare-Energien-Gesetz entschädigt; die Stromverbraucher zahlen auch für nicht eingespeisten Strom. Die Kosten hierfür werden, je nach Begründung für die Abschaltungen, bei 18 bis 35 Mio. Euro liegen.[59]

Arbeitsmarkt-Effekte

Weltweit waren im Jahr 2010 ca. 670.000 Menschen in der Windenergie-Branche beschäftigt, knapp dreimal so viele wie noch 2005 (ca. 235.000).[23] In Deutschland bot die Branche 2009 95.600 Menschen Arbeit (nur Windenergie an Land). Die Arbeitsplätze entfallen dabei sowohl auf die Produktion als auch auf den Betrieb der Anlagen. Nicht nur die Produktionsstandorte profitieren, sondern auch die Städte und Gemeinden, in denen Dienstleister und Zulieferbetriebe angesiedelt sind. Eine Studie der Gesellschaft für Wirtschaftliche Strukturforschung (GWS) zeigt, dass alle Bundesländer - nicht nur der windreiche Norden - von den Beschäftigungseffekten profitieren. Im Jahr 2030 werden demnach über 165.000 Menschen in der Onshore-Windenergie arbeiten.[60]

Gesellschaftliche Akzeptanz

Grundsätzlich befürwortet ein großer Teil der Bevölkerung die Windenergienutzung, wie eine Reihe repräsentativer Umfragen ergeben hat.[61][62][63] Dies ist auch dann der Fall, wenn konkrete Anlagen in der Nähe der befragten Personen aufgestellt werden sollen. Insbesondere liegt die Zustimmung zur Windenergienutzung in Regionen, wo bereits Windkraftanlagen vorhanden sind, höher, als dort, wo die Bevölkerung noch nicht mit der Windenergienutzung vertraut ist.[64][65] Trotz der allgemein breiten Zustimmung ist die Windenergienutzung jedoch nicht unumstritten, weshalb es immer wieder u.a. zur Gründung von Bürgerinitiativen gegen geplante Projekte kommt.

Klimatische Auswirkungen

Eine Klima-Modellrechnung des Massachusetts Institute of Technology kam zu dem Ergebnis, dass regional mit nachweisbaren Klimaeffekten zu rechnen wäre, würden 10 % der im Jahr 2100 global benötigten Energie durch Windkraft gedeckt. An Land sei mit einer Erwärmung zu rechnen, auf See mit einer Abkühlung.[66]

Laut einer Strömungs-Modellrechnung der Stanford University, würden Windkraftanlagen, sollten sie den gesamten heutigen Weltenergiebedarf decken, den Energiegehalt der unteren Luftschicht um circa 0,007 % verringern. Dies sei jedoch mindestens eine Größenordnung kleiner als der Einfluss durch Besiedlung und durch Aerosole aus Abgasen. Die Aufheizeffekte durch Stromerzeugung mit Windkraftanlagen seien niedriger als die Abwärme thermischer Kraftwerke.[67]

Siehe auch

  • Liste von Windkraftanlagenherstellern
  • Repowering
  • Liste der Offshore-Windparks

Literatur

  • Albert Betz: Windenergie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen. Ökobuch, Kassel 1982 (unv. Reprint der Ausgabe Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 1926).
  • Horst Crome: Handbuch Windenergie-Technik. Ökobuch Verlag, ISBN 3-922964-78-8.
  • R. Gasch, J. Twele: Windkraftanlagen. Grundlagen, Entwurf, Planung und Betrieb. 5. Auflage. Teubner, Wiesbaden 2007, ISBN 3-8351-0136-6.
  • S. Geitmann: Erneuerbare Energien und alternative Kraftstoffe. 2. Auflage. Hydrogeit, Kremmen 2005, ISBN 3-937863-05-2.
  • Siegfried Heier: Nutzung der Windenergie 6. Auflage. Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2012, ISBN 978-3-8167-8607-8.
  • Siegfried Heier: Windkraftanlagen: Systemauslegung, Netzintegration und Regelung. 5. Auflage. Vieweg/Teubner, Wiesbaden 2009, ISBN 978-3-8351-0142-5.
  • Jens-Peter Molly: Windenergie: Theorie, Anwendung, Messung. 2. vollst. überarb. u. erw. Auflage. Verlag C.F. Müller, Karlsruhe 1990, ISBN 3-7880-7269-5.
  • D. Pohl, S. Reccia, D. v. d. Osten: CleanTech Studienreihe – Band 2: Windenergie. Deutsches CleanTech Institut, Bonn 2009.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. dort Download des PDFs (34 Seiten)
  2. Enough wind to power global energy demand. Carnegie Institution for Science. Abgerufen am 15. September 2012.
  3. Windenergie könnte globalen Energiebedarf decken. In: Innovations Report, 11. September 2012. Abgerufen am 15. September 2012.
  4. Geschichte der Windenergie. Die Kraft aus der Luft . In: Die Zeit, 6. Februar 2012. Abgerufen am 25. März 2012.
  5. Lu, X. et al.: Global potential for wind-generated electricity. In: PNAS. 106, Nr. 27, 2009, S. 10933-10938. PMID 19549865.
  6. Im März 2011 ging in der Morbacher Energielandschaft die erste Windgas-Anlage in Deutschland in Betrieb. (siehe: juwi und SolarFuel testen Verfahren zur Speicherung von Windstrom als Erdgas)
  7. Volker Quaschning: Energetische Amortisation und Erntefaktoren regenerativer Energien. TU Berlin, 1999.
  8. Bögl … dass eine Anlage pro Meter, die höher gebaut werde, rund ein Prozent mehr Leistung erbringen könne
  9. Preistendenz pro kW installierter Leistung
  10. Studie Stromgestehungskosten Erneuerbarer Energien. Internetseite des Fraunhofer ISE. Abgerufen am 12. Mai 2012.
  11. von ExternE –Ein Forschungsprojekt der Europäischen Kommission (engl.)
  12. BEE Jahreszahlen Erneuerbare Energien. Bundesverband Erneuerbare Energien. Abgerufen am 12. Mai 2012.
  13. Wolfram Krewitt, Barbara Schlomann: Externe Kosten der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im Vergleich zur Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern. DLR und Fraunhofer-Gesellschaft, 2006.
  14. pressetext.de: Windenergie: Milliarden-Entlastung für Stromkunden
  15. wind-energie.de: Einfluss der Windenergie auf den Strompreise
  16. tagesspiegel.de: Windkraft macht Strom billiger
  17. iwr.de: Studie: dänische Windenergieanlagen drücken Strompreis
  18. wirtschaftsblatt.at: Strompreisexplosion bläst Windkraft ins betriebswirtschaftliche Plus
  19. 19,0 19,1 19,2 Global Wind Statistics 2011 Global Wind Energy Council. Abgerufen am 7. Februar 2012.
  20. Wind in Power. 2011 European Statistics. European Wind Energy Association. Abgerufen am 7. Februar 2012.
  21. European Wind Energy Association (Hrsg.): „Wind in power - 2011 European Statistics“, February 2011. Abgerufen am 6. Mai 2012
  22. Renewables now cover more than 40 % of electricity consumption. Danish Energy Agency. Abgerufen am 19. Oktober 2012.
  23. 23,0 23,1 23,2 23,3 World Wind Energy Report 2010 (PDF-Dokument) der 'World Wind Energy Association', abgerufen März 2012
  24. Green Growth. The impact of wind energy on jobs and the economy. EWEA. Abgerufen am 16. April 2012.
  25. http://www.reuters.com/article/2010/03/29/us-windenergy-market-consultant-idUSTRE62S12620100329
  26. Status des Windenergieausbaus in Deutschland 2012. Deutsche Windguard. Abgerufen am 30. Januar 2013.
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  61. emnid-Umfrage: Deutsche pro Erneuerbare Energien, Energienachricht des Verbraucherportals StromAuskunft.de Abgerufen am 17. September 2011.
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  66. Chien Wang, Ronald G. Prinn: Potential climatic impacts and reliability of very large-scale wind farms, Atmos Chem Phys, 2010, S. 2053–2061, doi:10.5194/acp-10-2053-2010.
  67. [ M.R.V Maria, M.Z. Jacobson; Investigating the Effect of Large Wind Farms on Energy in the Atmosphere, Energies, 2009, 2, S. 816-838,doi:10.3390/en20400816 "Should wind supply the world’s energy needs, this parameterization estimates energy loss in the lowest 1 km of the atmosphere to be ~0,007 %. This is an order of magnitude smaller than atmospheric energy loss from aerosol pollution and urbanization, and orders of magnitude less than the energy added to the atmosphere from doubling CO2. Also, the net heat added to the environment due to wind dissipation is much less than that added by thermal plants that the turbines displace."