Windpark

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Windpark in Niedersachsen
Windmessmast beim Windpark Gussenstadt
Windkraftanlagen in Deutschland

Ein Windpark ist eine räumliche Ansammlung von Windenergieanlagen (WEA). Diese können organisatorisch (durch einen Investor oder Betreiber) und technisch (durch gemeinsame Einspeisung des elektrischen Stroms) eine Einheit bilden. 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 beziehungsweise geplant wurden. Dies schließt spätere Erweiterungen mit ein.
  • Zum anderen sind es behördlich ausgewiesene Flächen für Windenergieanlagen. Ziel ist es dabei, diese in bestimmten Regionen zu konzentrieren, um das restliche Landschaftsbild zu entlasten. Zum Beispiel war 2011 Windkraft auf 0,8 % der Fläche von Schleswig-Holstein genehmigt; die Landesregierung will sie auf mindestens 1,5 % ausweiten.[1]

Windparks können im Binnenland (onshore), an der Küste (nearshore) oder in erheblichem Abstand von der Küste auf See (offshore) gebaut werden. Sie können nur drei, aber auch weit über 100 Windenergieanlagen umfassen und wenige MW bis viele 100 MW Einspeiseleistung erbringen. Bei manchen Windparks wird nur ein einziger Anlagentyp verwendet, es gibt aber auch Windparks bei denen mehrere Anlagentypen, auch von verschiedenen Herstellern, zum Einsatz kommen. Durch Verwendung von Windkraftanlagen mit unterschiedlichen Nabenhöhen kann bei gleicher räumlicher Ausdehnung des Windparks der gegenseitige Abstand der Windkraftanlagen vergrößert werden, was die gegenseitige Beeinflussung reduziert.

Zu Windparks gehören häufig Windmessmasten, die entweder temporär im Vorfeld der Errichtung zur Prognostizierung des Ertrages dienen oder die permanent zu Zwecken der meteorologischen Forschung errichtet werden. In der Regel wird der Ertrag über ein Windgutachten aufgrund von Langzeitdaten über mehrere Jahre oder Jahrzehnte vorhergesagt.

Onshore – Windparks an Land[Bearbeiten]

Genehmigungsverfahren[Bearbeiten]

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.“[2] 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.

Finanzierung[Bearbeiten]

Windparks wurden zunächst 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 Bankdarlehen ergänzt wird.[3] Seit 2005 sind auch andere Formen, wie etwa das Leasing oder die Ausgabe von Genussscheinen möglich. Daneben haben sich zunehmend Bürgerwindparks etabliert, etwa in der Rechtsform einer Genossenschaft, als alternative Finanzierungsmöglichkeit. Hier haben die unmittelbar Beteiligten einen gesicherten Anteil am Gewinn und ein geringeres wirtschaftliches Risiko. Für die Finanzierung von großen Offshore-Windparks mit einem Investitionsvolumen bis über einer Milliarde Euro kommen meist nur große Banken, internationale Konzerne oder Konsortien solcher Konzerne in Frage.

Planung[Bearbeiten]

Aus Sicht der Investoren ist es ein Vorteil, dass die Planung aus einer Hand erfolgen kann: Es braucht nicht für jede Anlage ein eigenes Genehmigungsverfahren durchgeführt werden. Andererseits ist für die Planung von Windparks ein aufwändigeres Verfahren erforderlich.

Um die gegenseitige Beeinflussung zu minimieren, müssen die Rotoren mit einem bestimmten Mindestabstand zueinander angeordnet werden. Dieser ist hauptsächlich abhängig von der Anlagengröße und der vorherrschenden Windrichtung. Als Faustformel für Windparks an der Küste galt bisher in Hauptwindrichtung der fünffache, in Nebenwindrichtung der dreifache Rotordurchmesser als Mindestabstand.

Allerdings ist in großen Windparks das Turbulenzverhalten der Rotoren von der Position der einzelnen Anlagen abhängig.[4] Nach neueren Studien wird erst bei ca. 15-fachem Rotorabstand der optimale Wirkungsgrad erreicht.[5] Forscher der Johns Hopkins University kamen mithilfe von Simulationen zum Ergebnis, dass schachbrettartig platzierte Windräder in großen Windparks kein vorteilhafter Aufbau ist. Sie in Blöcken versetzt anzuordnen reduziere die Minderung der Windausbeute durch Verwirbelungen zwischen den Windräder.[6]

Errichtung[Bearbeiten]

Errichtung von Windkraftanlagen in der Erkelenzer Börde

Bei der Errichtung von geplanten Windparks in einem Zuge hat der Investor den Vorteil, dass die gesamte Infrastruktur konzentriert werden kann. Anlagen, Kräne und Zuwegung können gleich für mehrere Anlagen genutzt werden. So müssen etwa 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.

In Windparks müssen die Anlagen 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 über das DCF77-Zeitsignal synchronisiert. Teilweise wird dies auch bei älteren Parks nachgerüstet.

Betrieb[Bearbeiten]

Für den Stromnetzbetreiber (Energieversorger) erscheinen alle Windenergieanlagen eines Windparks wie ein einziges Kraftwerk; somit vereinfacht und verbilligt sich beispielsweise die Einspeisungsabrechnung für den Betreiber des Windparks. Die Regelung eines Windparks erfolgt zentral für den gesamten Windpark. Jede Anlage verfügt zudem auch über eine eigene Steuerung. Da sich ein gewachsener Windpark manchmal aus unterschiedlichen Typen von Windkraftanlagen zusammensetzt, die unterschiedliche Anforderungen an die Windgeschwindigkeit stellen, kann es aufgrund der Windverhältnisse dazu kommen, dass einzelne Windkraftanlagen abgeschaltet werden.

Auch 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.

Ertragsverluste durch Abschattung (WAKE-Verluste)[Bearbeiten]

Windkraftanlagen können sich gegenseitig negativ beeinflussen, indem sie sich bei bestimmten Windrichtungen gegenseitig aerodynamisch „abschatten“ (Windschatten, WAKE oder Nachlauf). Wie hoch diese Verluste sind, ist umstritten. Es wird versucht, durch eine Abschattungsanalyse[7][8], diese Verluste möglichst gering zu halten. Bei schwimmenden Windkraftanlagen gibt es Pläne, mittels Mehrfachanlagen[9] oder Ortsverlagerung diese Verluste zu vermeiden oder zu minimieren[10].

Netzprobleme[Bearbeiten]

Da das bestehende Stromnetz bisher nur teilweise auf den starken Ausbau der Windparks eingestellt ist, kann es v.a. in Nord- und Ostdeutschland während Zeiten hoher Windstromerzeugung zu lokalen Energieüberschüssen kommen, was zu einer Begrenzung der eingespeisten Energie durch den Netzbetreiber führen kann. Dadurch gingen 2011 etwa 407 Gigawattstunden (GWh) Windstrom verloren, knapp 1 % der tatsächlich eingespeisten Windenergieerzeugung von ca. 48.900 GWh. Da die Betreiber für solche Produktionsdrosselungen weitestgehend entschädigt werden müssen, entstehen den Stromkunden Belastungen in Höhe von voraussichtlich 18–35 Mio. Euro für diesen nicht eingespeisten Strom.[11]

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).[12] 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.

Versuchswindparks[Bearbeiten]

Es gibt auch Windparks, bei denen die Erprobung und Vermessung von Windkraftanlagen im Vordergrund steht. In derartigen Windparks existiert im Regelfall von jedem Anlagentyp nur ein einziges Exemplar, welches der Herstellerfirma gehört. Zur Messung der Windgeschwindigkeit befindet sich in derartigen Windparks auch mindestens ein Windmessturm. Ein solcher Versuchswindpark ist das Windkraftanlagentestfeld Østerild.

Listen von Windparks[Bearbeiten]

Liste der größten Windparks[Bearbeiten]

Rang Windpark Nennleistung
(MW)
Land Anmerkungen
1 Alta Wind Energy Center 1320 USA [13]
2 Roscoe 782 USA [14]
3 Horse Hollow 736 USA [15][16]
4 Tehachapi Pass CA 690 USA [15]
5 Capricorn Ridge 663 USA [15]
6 San Gorgonio Pass CA 619 USA [15]
7 Altamont Pass CA 606 USA [15]
8 Fowler Ridge 600 USA [16]
9 Fântânele-Cogealac 600 Rumänien [17]
10 Sweetwater 585 USA [15]
11 Zafarana 544 Ägypten [15]
12 Buffalo Gap 523 USA [15][16]
13 Dabancheng 500 China [18]
14 Meadow Lake 500 USA [19]
15 Panther Creek 458 USA [16]

Liste der größten Windparks (in Bau)[Bearbeiten]

Rang Windpark Nennleistung (MW) Land Anmerkungen
1 Gansu, Jiuquan 20000 China [20]

Liste der größten Windparks (in Planung)[Bearbeiten]

Rang Windpark Nennleistung (MW) Land Anmerkungen
1 Titan 5050 USA [21]
2 Markbygden fast 4000 Schweden [22]
3 Dobrogea 1500 Rumänien [23]

Offshore-Windparks[Bearbeiten]

Hauptartikel: Offshore-Windpark
Der belgische Offshore-Windpark Thornton Bank, geplant sind 325 MW

Die Bezeichnung Offshore-Windpark wird für Windparks verwendet, deren Fundamente in der See stehen. Dort soll der kontinuierlich auftretende Wind genutzt werden. Windparks werden bisher jedoch nicht auf „hoher See“, sondern ausschließlich auf dem Festlandsockel errichtet.

Im Jahr 2002 ging in Dänemark mit Horns Rev 1 der damals größte Offshore-Windpark der Welt ans Netz: Dort stehen in der Nordsee 80 Windenergieanlagen. Sie erzeugen jährlich 600 GWh Energie, genug für 150.000 dänische Haushalte.

Derzeit größter Offshore-Windpark der Welt ist der London Array mit 175 Anlagen und 630 MW Gesamtleistung (Stand Mai 2013).

Umweltauswirkungen[Bearbeiten]

Wie sämtliche Arten der Energiegewinnung haben auch Windparks Auswirkungen auf die Umwelt. Neuere ausführliche Studien zeigten, dass bei Kollisionen von Vögeln und Fledermäusen mit Windkraftanlagen die jeweiligen Tierarten extrem unterschiedlich betroffen waren. So wurden in 140 Windparks in Nordspanien mit zusammen 4083 Windkraftanlagen in den Jahren 2000–2006 insgesamt 732 getötete Gänsegeier gefunden (aktueller Bestand: deutlich über 20.000 Paare).[24] Bei einem Test im Herbst 2006 wurde eine Windkraftanlage in Dänemark insgesamt 2400 Stunden überwacht. Dabei wurden 15 Vögel und Fledermäuse entdeckt, die in seine Nähe kamen, und es kam nur zu einer einzigen Kollision mit einer Fledermaus. Dabei stand die Windenergieanlage in einem der am stärksten frequentierten Fluggebiete.[25] Das Verhalten von Meeressäugern, Wasservögeln und Fischen zeigt keine negativen Veränderungen[26].

Nach einer Studie des Massachusetts Institute of Technology von 2009[27] ist davon auszugehen, dass mit deutlichen Klimaeffekten zu rechnen wäre, wenn 10 % der benötigten Energie weltweit durch Windkraft gedeckt würden. Während über und in der Umgebung von Windparks an Land mit einer Erwärmung von etwa einem Kelvin zu rechnen wäre, sei bei Windparks auf See von einem gegenteiligen Effekt auszugehen.

Beispiele besonderer Windparks[Bearbeiten]

Tauernwindpark
  • Der weltweit leistungsstärkste Windpark ist im Januar 2013 das Alta Wind Energy Center im Kern County in Kalifornien (USA) mit einer installierten Leistung von 1320 MW und 490 Anlagen.
  • Der größte Windpark mit den meisten einzelnen Anlagen auf der Welt ist die Roscoe Wind Farm nahe dem gleichnamigen Ort im Nolan County in Texas (USA). Sie besteht aus 627 Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von 781,5 MW und war zum Zeitpunkt ihrer Fertigstellung im Jahr 2009 auch der leistungsstärkste Windpark der Welt.
  • Der größte und leistungsstärkste Offshore-Windpark weltweit ist im Januar 2013 das London Array in der Nordsee vor der Themsemündung mit einer installierten Leistung von 630 MW und 175 Anlagen.
  • Der größte geplante Windpark ist der Windpark Doggerbank mit 1500 Windkraftanlagen mit einer Nennleistung von insgesamt rund 9000 MW. Dies entspricht der Nennleistung von etwa sieben Kernkraftwerken. Der Jahres-Energieertrag entspricht etwa vier bis fünf Kernkraftwerken bei angenommenen 4000–4500 Volllaststunden für die Windräder und 7500–8000 Volllaststunden für die Kernkraftwerke.
  • Der erste Windpark in Europa wurde 1982 auf der Kykladeninsel Kythnos in Betrieb genommen, bestehend aus fünf Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 100 kW. Die Anlage ersetzte die Versorgung durch ein Dieselkraftwerk. Im Jahr 1983 wurde eine Solaranlage in das Versorgungskonzept „Insel-Modell Kythnos“ miteinbezogen[28].
  • Der größte (in Bau befindliche) Onshore-Windpark Europas ist die Sinus Holding Wind Farm bei Vaslui in Rumänien, die aus einem Cluster von fünf benachbarten Windparks besteht und mit insgesamt 350 einzelnen Anlagen eine Gesamtnennleistung von 700 MW erreichen soll.
  • Der höchstgelegene Windpark Europas befindet sich auf dem Gütsch bei Andermatt auf 2331 m ü. M. Er umfasst drei Anlagen mit insgesamt 2,4 MW Leistung[29].
  • Der erste Windpark in Deutschland, der Windenergiepark Westküste im Kaiser-Wilhelm-Koog an der Schleswig-Holsteinischen Nordseeküste, wurde am 24. August 1987 in Betrieb genommen.[30]
  • Der erste deutsche Windpark im Mittelgebirge war der Windenergiepark Vogelsberg bei Hartmannshain in Hessen, der ab dem November 1990 in Betrieb ging.
  • Der erste deutsche Offshore-Windpark war alpha ventus in der Nordsee nordwestlich von Borkum, der seit Ende 2009 vollständig in Betrieb ist.
  • Im Windpark Holtriem in Ostfriesland und im Euro Wind Park Vetschau bei Aachen sind je eine Windenergieanlage mit einer Aussichtsplattform in 60 m Höhe ausgestattet.
  • Der Windpark Estinnes in Belgien umfasst elf Anlagen des Typs Enercon E-126, die mit bis zu 7,5 MW derzeit (Juni 2012) leistungsstärkste Windkraftanlage der Welt.
  • Lake Turkana ist mit 300 MW der größte geplante Windpark in Subsahara-Afrika. Vor Ort herrschen extrem hohe durchschnittliche Windgeschwindigkeiten von 11,1 m/s, Baubeginn ist im Juni 2014.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • DEWI: Jahresbilanz Windenergie 2010. In: Hansa, Heft 5/2011, S. 22, Schiffahrts-Verlag Hansa, Hamburg 2011, ISSN 0017-7504
  • Zahlen und Fakten zur Windkraft. In: Hansa, Heft 5/2011, S. 23, Schiffahrts-Verlag Hansa, Hamburg 2011, ISSN 0017-7504
  • Sören Schöbel: Windenergie und Landschaftsästhetik – Zur landschaftsgerechten Anordnung von Windfarmen. JOVIS Verlag, Berlin 2012, ISBN 978-3-86859-150-7

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Windparks – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Windpark – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Dieter Hanisch: Erneuerbare Energien: Ein realer Kampf gegen Windmühlen. ZEIT ONLINE, 30. November 2011, abgerufen am 22. Januar 2013.
  2. Bundesverwaltungsgericht: Stefan Paetow, Günter Halama, Stephan Gatz, Alexander Jannasch: BVerwG 4 C 9.03. 30. Juni 2004, abgerufen am 22. Januar 2013.
  3. 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.
  4. Martin Greiner: Windenergie und Physik: von Turbulenz über Windparks zu komplexen Netzwerken. Universität Regensburg, Fakultät Physik, 24. November 2008, abgerufen am 22. Januar 2013 (PDF, 91 kB).
  5. Phil Sneiderman: New study yields better turbine spacing for large wind farms. Research seeks cleaner, more cost-efficient energy. In: The Gazette. The Johns Hopkins University, 18. Januar 2011, abgerufen am 22. Januar 2013 (englisch).
  6. PHYSIK – Aufbau von Windparks ist nicht optimal., Deutschlandfunk – „Forschung aktuell“ vom 2. April 2014 (Quelle: Journal of Renewable and Sustainable Energy / doi: 10.1063/1.4869568)
  7. Beschreibung des WAKE-Effekts (PDF; 748 kB)
  8. WAKE-Effekt – Sichtbare Folgen in einem Offshorewindpark
  9. MUFOW verringern den WAKE-Verlust
  10. Konzept zur Verringerung des WAKE-Verlustes
  11. Häufige Zwangsabschaltungen von Windparks. In: Handelsblatt, 28. November 2012. Abgerufen am 2. März 2013.
  12. Mehr Windstrom im norddeutschen Stromnetz. Kapazität des Netzes in Schleswig-Holstein erweitert / Eons erster Schritt. Bundesverband WindEnergie e.V., 18. September 2006, archiviert vom Original am 24. September 2006, abgerufen am 22. Januar 2013.
  13. Alta Wind Energy Center. Abgerufen am 7. Mai 2014 (englisch).
  14. E.ON Delivers 335-MW of Wind in Texas. RenewableEnergyWorld.com, 23. September 2008, abgerufen am 22. Januar 2013 (englisch).
  15. a b c d e f g h Drilling Down: What Projects Made 2008 Such a Banner Year for Wind Power?
  16. a b c d AWEA: U.S. Wind Energy Projects – Texas (Version vom 18. September 2010 im Internet Archive)
  17. Fantanele-Cogealac Wind Farm, Romania. Power Technology. Abgerufen am 26. Juli 2014.
  18. China – Dabancheng Wind Farm now has a combined generating capacity of 500 MW
  19. Energy Information Administration der USA – Ausgabe Oktober 2010 des Electric Power Monthly
  20. China starts building first 10-GW mega wind farm
  21. BP Ramps Up to Full Construction of First Phase of Wind Farm in South Dakota 5. August 2009
  22. Svevind and Enercon Team up for 4GW Wind Plan. Clean Edge (from New Energy Finance). June 26, 2008. Abgerufen am 16. April 2009.
  23. Iberdrola Plans World’s Largest Wind Farm in Romania. Abgerufen am 7. Oktober 2011.
  24. A. Camina (2008): LAS ENERGÍAS RENOVABLES Y LA CONSERVACIÓN DE AVES CARROÑERAS: EL CASO DEL BUITRE LEONADO (Gyps fulvus) EN EL NORTE DE LA PENÍNSULA IBÉRICA. (PDF)
  25. Technologie Review; Seevögel kontra Windkraft (23. Februar 2007)
  26. Dänische Langzeitstudie über acht Jahre zu den beiden dänischen Windparks Horns Rev und Nysted (PDF)
  27. http://www.atmos-chem-phys.net/10/2053/2010/acp-10-2053-2010.pdf
  28. [1] (PDF; 482 kB)
  29. wind-data.ch: Anlagenübersicht der Schweiz mit Details des Windpark Gütsch
  30. Windpark im Kaiser-Wilhelm-Koog besteht seit 1987