Wenn wir an Windkraftanlagen denken, denken wir meist an große Windräder, bereits kilometerweit entfernt zu sehen. Diese "Landschaftsverschandelung"
Was ist eigentlich Windenergie?
Um die Frage zu beantworten, was eigentlich Windenergie ist, sollte man erst einmal Wind als solchen verstehen. Wind ist Luft, was ist daran so schwer zu verstehen? Doch genau das ist nur die halbe Wahrheit und der Grund warum Windkraft nicht überall funktionieren kann, oder doch?
Als Wind wird in der Meteorologie eine gerichtete, stärkere Luftbewegung in der Erdatmosphäre bezeichnet, es gibt auch noch andere Winddefinitionen, beispielsweise der Astronomie für Planeten und Monde, diese sind aber für den zugrunde liegenden Artikel von geringerer Wichtigkeit.
Die Windenergie oder Windkraft ist die großtechnische Nutzung des Winds als erneuerbare Energiequelle. Die Nutzung von Windenerige lässt sich bereits im Altertum feststellen und wurde seit jeher in diversen Anwendungsfeldern genutzt.
Doch wie funktioniert es genau? Wichtig für die Windenergie ist die kostenlose Ressource Wind, welche nicht nur kostenlos ist, sondern unverbrauchlich - gleich zwei Vorteile gegenüber den fossilen Brennstoffen.
Windenerigeanlagen nutzen den "Rohstoff" Wind, indem der Rotor der Anlage die Bewegungsenergie des Windes in eine mechanische Rotationsenergie umformt.
Ein weiterer Generator wandelt diese mechanische Energie in elektrische Energie um.
Je höher die Bewegungsenergie, desto größer der Stromertrag. Da mit zunehmender Höhe der Wind stärker wird, steigert sich auch der Stromertrag. Einen weiteren Vorteil hat die Höhe, da hier der Wind wesentlich konstanter ist, als am Boden.
Diesem einfachen Grundsatz ist abzuleiten, dass eine Windanlage mehr Strom erzeugen kann, wenn ihre Rotoren länger sind und die Windenergieanlage diese in eine ausreichend hohe Höhe positioniert.
In der Regel ist der Emissionsaufwand, welcher durch das Errichten einer Windanlage erzeugt wird binnen drei bis sieben Monaten getilgt, ab diesem Moment erzeugt ein Windrad mehr Energie als es im Gegenzug Emission erzeugt hat.
Das ist im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien extrem kurz.
Die Nutzung von fossilen Energieträgern ist im Vergleich so ineffizient, dass sie stets mehr Energie und Ressourcen verbraucht, als sie erzeugt.
Dies ist im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien sehr kurz.
Ausbauflaute
In Deutschland ist die Windenergie vor allem durch große Windräder vertraut, sie stellt bei den erneuerbaren Energien 28 Prozent, was einer Energieleistung von 131 Terawattstunden entspricht. Deutschland verbrauchte 2020 558,6 Terawattstunden. Also etwas mehr als das vierfache der Leistung, welche die bisherigen Windräder erzielen. Kurz- und mittelfristig ist der Ausbau der Windenergie wirtschaftlich am lukrativsten. Aber es werden kaum neue gebaut, warum?
Man möchte munkeln, es habe zumindest in manchen Bundesländern mit solider Lobbyarbeit zu tun. Oder wie erklärt man sich, dass in NRW ein Windrad 1000 Meter von einer Siedlung entfernt seien muss, eine Kohlegrube aber bereits in 150 Metern existieren darf? Zwar soll in Zukunft die Metermarke auf 500 Meter für Kohlegruben angehoben werden, aber es erschließt sich doch nicht ganz. Windenergie ist eine saubere Energiequelle, Wind umgibt uns jeden Tag. Beim Kohleabbau entstehen Produkte, welche so nicht natürlich vorkommen würden, wie etwa Kohlestaub, oder in Mengen, welche als bedenklich zu erachten sind. Wieso kann und darf so etwas näher an einer Siedlung mit Kindern stehen, als ein Windrad?
Doch NRW ist nicht das einzige Bundesland, welches erfolgreich ihren Boden vor Windrädern verteidigt, nur, um ihm im selben Atemzug seiner Bodenschätze zu berauben.
Ein häufiges Argument für den Nicht-Ausbau der Windkraft ist auch die "Landverschandelung", meist von Verbänden, die nichts gegen den Kohleabbau haben, auch wenn diese die Landschaft nicht nur verschadenlt, sondern gleich frisst. Menschen müssen umgesiedelt werden (oder ist hier deportiert zu polemisch?), Orte verschwinden von der Landkarte.
Man merkt ich bin hier in einem Dilemma, denn ich kann die engstirnigen Argumente nicht ernst nehmen. Wir haben die Möglichkeit und das Know-how um eine Energiewende umzusetzen. Wir könnten das erste Land, oder wenigstens eines der ersten Länder sein, dass vollständig auf erneuerbare Energien setzt. Ein Sektor der wächst und uns in der Zukunft zu einem neuen Wohlstand führen würde. Stadtdessen verschlafen wir, was bitter nötig ist, um "Arbeitsplätze zu sichern".
In der Braunkohle sind derweil 20.336 Arbeitsplätze vertreten.
2017 verloren wegen mangelnder staatlicher Subventionen (welches die Braunkohle als klimaschädliches Produkt natürlich erhält) 25.900 Menschen ihre Arbeitsplätze im Bereich Windenergie. Die Behauptung mit dem Schutz der Braunkohle Arbeitsplätze zu sichern, ist der ausgestreckte Mittelfinger für all diese Menschen. Dazu sei noch gesagt, dass die Zahl der Braunkohlekumpels beschönigt ist, ein gewisser Anteil dieser Arbeitsplätze fällt ohnehin bald weg, da viele Kumpels bereits in Alters-Teilzeit sind. Zwar ist der Schutz der Minderheit ein wichtiges Gut der gelebten Demokratie, aber das hier ist ohne Sinn und Verstand.
Doch wenn die Politik sich gegen große Windräder wehrt, warum nicht mit einer Vielzahl kleiner Windräder kontern? Ist das verrückt, geht das überhaupt?
Windgarten
Wir haben bereits etabliert, dass die Physik sagt, dass hohe Windräder mehr Energie erzeugen, als niedrigere. Doch der schottische Ingenieur Hugh Pigott arbeit denoch an einer Kleinwindradlösung. Diese sind sogar aus Holz, ein nachwachsender Rohstoff und demnach ist die CO2-Bilanz dieser Windräder noch um einiges kleiner, als die ihrer großen Verwandten. Diese kleinen Windräder sind dabei kaum größer als ein ausgewachsener Baum.
Und nicht nur in schottischen Gärten existiert die Idee des kleinen Windes, es gibt eine richtige Branche.
Es existieren bereits erste Kleinwindräder, welche sich schon bei einer schwachen Brise im Binnenland effizient drehen sollen. Dabei so klein, dass es Platz findet, in praktisch jedem Garten. Gelänge wirklich diese Innovation, währe das Modell Kleinwindrad in ganz Deutschland umsetzbar.
Eine Arbeitsgruppe der Fraunhofer-Gesellschaft will diese fantastisch anmutende Idee mit einem neuen Windradflügel in Angriff nehmen. Mit diesen neuen Flügeln ist es möglich, dass Windrad in Bewegung zu versetzen, selbst wenn die Brise so schwach ist, dass sie kaum spürbar ist und man sie nur am sanften Blätter rascheln erkennt.
In Zahlen ausgedrückt, muss die Windgeschwindigkeit nicht einmal drei Meter pro Sekunde. Also etwa 10 bis 11 Kilometer die Stunde Windgeschwindigkeit reichen aus. Um das mal zu veranschaulichen vom 27.08.21 - 3.09.21 besaßen im Raum Halle (Saale) 6 von 7 Tagen die nötigen Windgeschwindigkeiten. Und nicht nur in Halle, sondern auch Deutschlandweit.
Allerdings ist die Bedeutung von Kleinwindenergieanlagen (KWEA) für die Deckung des Gesamtenergieverbrauchs sehr gering. In einer Studie von 2019 des Zentrums für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung in Stuttgart liefern solche Anlagen hier zu Lande knapp 40 Megawatt, das sind weniger als 0,1 Prozent der gesamten damals instaliserten Windkraft.
Allerdings handelt es sich hierbei um eine Schätzung, denn im Gegensatz zu Solaranlagen, werden Kleinwindanlagen nicht statistisch erfasst.
Doch was kann so eine Kleinwindanlage überhaupt?
Meist sind sie in der Lage den Eigenbedarf von Eigenheimbesitzern, kleinen Gewerbebetrieben und landwirtschaftlichen Betrieben, allerdings mit mäßigem Erfolg. Denn auch wenn Kleinwindranlagen mit 3 Meter die Sekunde laufen können, sind sie doch erst bei vier Meter die Sekunde (14,4 Kilometer die Stunde) wirklich effizient, eine Leistung, welche wir auf 10 Meter Höhe meist nur an der Küste erreichen.
Zwar gelten Windräder bis 50 Meter als Kleinwindräder, aber nur bis zur Größe eines Einfamilienhauses sind sie wirklich in allen Bundesländern ohne Genehmigung zu errichten. Generell gibt es dabei in jedem Bundesland andere Verordnungen und man merkt einmal mehr, was für eine Freude der Föderalismus seien kann. In NRW beispielsweise sind Kleinwindannlagen genehmigungsfrei, solange sie sich nicht in Wohn- und Mischgebieten befinden, also genau da, wo sie den größten Nutzen hätten. Um nicht nur NRW brandzumarken, blicken wir auch in die windreichen Gegenden von Brandenburg und Niedersachsen, hier müssen Kleinwindalngen immer genehmigt werden.
In Baden-Württemberg und Bayern sind sie wiederum nur dann genehmigungsfrei, wenn keine Naturschutzgründe dagegensprechen. Zu Beispiel weil eine seltene Vogelart im Umland lebt, wo der Verlust eines Tieres bereits enorme Auswirkungen auf die Population haben kann. Denn auch zehn Meter hohe Windräder sind nicht vollständig unbedenklich für Vögel.
Besonders zu nennen sind hierbei Rotmilan (Milvus milvus), Mäusebussard (Buteo buteo), Dohlen (Coloeus specs.) und Stare (Sturnus vulgaris), aber auch andere vor allem tieffliegende Vogelarten. Allerdings darf man das Bild der Windkraftgegner, von sich durch die Lande schnätzelenden Windkraftanlagen nicht allzu ernst nehmen. Statistisch gesehen tötet eine Windkraftanlage pro Jahr einen Vogel, dass ist bedauerlich, aber wenn wir alles verbieten was rein statistisch jedes Jahr einen Vogel tötet, gehören Flugzeuge, Autos, LKWs und Züge abgeschafft. Natürlich im Sinne des Gleichen Rechts für alle, oder ist das zu undemokratisch?
Dabei sei gesagt, dass statisch gesehen Kleinwindräder, weil näher am Boden, für Vögel gefährlicher sind, als die großen Windräder, was das Bild der "Schnätzelwindräder" noch mehr in Wanken bringt. Vor allem auch deswegen, weil man für die gleiche Leistung eines großen Windrades viele kleine Windräder braucht.
So kann ein neu errichtetes Großwindrad an Land mehr als 5 Megawatt erzeugen. Das Kleinwindrad schafft es auf 300 Watt bis 100 Kilowatt, also im besten Fall braucht es 10 Kleinwindräder für ein großes und im schlechtesten Fall 3333.
Also doch keine Option?
Wie bereits erwähnt, arbeiten aktuell Forschergruppen an verbesserten Formen dieser Kleinwindanlagen. Die selbst, laut deutscher Wetterkarte, unter den schlechtest möglichen Bedingungen Energie erzeugen. Alles nur durch eine neue Flügelform und Materialeinsparrungen. Das gelingt auch für zwei Prototypen, welche in den Jahren 2020 und 2021 aufgestellt wurden.
Allerdings sind die Energieerträger zu gering um alleine, ein Eigenheim wirklich mit Strom zu versorgen. Der Traum des Autarken Lebens ausgeträumt bevor er begann?
Was wenn man nicht nur Wind, sondern auch Sonne nutzt? Tatsächlich könnte die Kombination aus diesen beiden Energien 80 Prozent des Strom- und Wärmebedarfs eines ganzen Jahres decken (im Sommer dabei 100 Prozent und im Winter durch höhere Heizkosten weniger). Im Schnitt verbraucht ein Deutscher 154 Gigajoule oder 42777,7 Kilowattstunden bzw. 42,7 Megawattstunden. Nehmen wir an, dieser Wert würde sich nun um 80 Prozent verringern.
Dann würde jeder Deutsche nur noch weitere 30,2 Gigajoule verbrauchen, also 8555,5 Kilowattstunden oder 8,5 Megatwattstunden benötigen.
Allerdings sei daszu gesagt, dass der Aufwand in windarmen Gebieten vorerst noch zu groß ist, es wäre zwar besser für die Umwelt, aber nicht besser für den Geldbeutel, weil noch nicht die vollen Leistungen erreicht werden, die für eine solche Autarkie erreicht werden.
Wer Wind säht, wird Energie ernten
Es muss viel getan werden in Sachen erneuerbare Energien, sowohl im Großen, als auch im Kleinen. Jede Photovoltaik, jedes Kleinwindrad, verringert die geforderte/benötigte Leistung, welche die großen Anlagen erzielen müssen.
Wie auch jeder Bürger der auf die Straße für mehr erneuerbare Energien geht, alleine einer leichten Briese gleicht, doch in der Masse einen Sturm bedeuten kann, der die Schatten alter Zeit, wie Kohlekraft, dahinfegen kann.
Es wird nicht die Windenergie alleine sein, die uns zu neuen Ufern trägt, wollen wir die Segel Richtung Zukunft setzen, es bedarf auch dem Stand der Sonne, der Kraft des Wasser, Entberhrungen und der Kraft jedes Einzelenen.
Quellen
- https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen#ueberblick Abgerufen am 3.09.2021
- https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/windenergie#planung Abgerufen am 3.09.2021
- https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/stromverbrauch Abgerufen am 3.09.2021
- https://www.spektrum.de/news/kleinwindkraftanlagen-ein-windrad-hinterm-gemuesebeet/1916452?utm_source=pocket-newtab-global-de-DE&utm_source=pocket-newtab-global-de-DE Abgerufen am 3.09.2021
- https://www.wind-energie.de/themen/zahlen-und-fakten/deutschland/ Abgerufen am 3.09.2021
- https://www.gehl-ing.de/papers/2018-BVKW-Kurzstudie-KWEA-40-Veroeff.pdf Abgerufen am 3.09.2021
- https://kachelmannwetter.com/de/messwerte/deutschland/windgeschwindigkeit-schnitt/20210822-0000z.html Abgerufen am 3.09.2021
- https://de.statista.com/statistik/daten/studie/240698/umfrage/pro-kopf-energieverbrauch-in-deutschland/ Abgerufen am 3.09.2021
- https://www.sueddeutsche.de/politik/nrw-braunkohle-rheinisches-revier-1.5244859 Abgerufen am 3.09.2021