Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis   I

Abbildungsverzeichnis.   II

Abk  ürzungsverzeichnis  III

1  Abgrenzung und Herangehensweise an die Problemstellung  1

2  Konkretisierung der Windenergie.  2

3  Wandel der Windenergienutzung in den letzten Jahrtausenden  3

4  Nutzung von Windenergie im 21. Jahrhundert  4

4.1  Treibende Faktoren  4

4.2  Aktuelle Entwicklungen im Bereich der Windenergie  7

4.2.1  Stromerzeugungsbeiträge der Windenergie.  7

4.2.2  Installierte Leistung der Windenergie  9

4.2.3  Gesamtwirtschaftliche Effekte in Deutschland.  10

5  Kritische Würdigung der dt. Windenergienutzung.  11

5.1  Chancen und Risiken der dt. Windenergie  11

5.1.1  Aus Sicht der Bundesregierung.  12

5.1.2  Aus Sicht der betroffenen Unternehmen  13

5.1.3  Aus Sicht der Bevölkerung und des Ökosystems.  15

5.2  Gegenüberstellung von Onshore-, Offshore- und Repowering-WEA  17

5.2.1  Kritische Betrachtung von Onshore-WEA  17

5.2.2  Kritische Würdigung von Offshore-WEA  18

5.2.3  Kritische Betrachtung von Repowering-WEA.  20

6  Zusammenfassung.  21

Literaturverzeichnis   22

I

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Anteile erneuerbarer Energien am Energieverbrauch von 1998 bis 2007........... 7

Abb. 2: Stromerzeugungsbeiträge der Windenergie von 1990 bis 2007 ......................... 8

Abb. 3: Installierte Leistung zur Stromerzeugung und Anzahl der WEA

von 1990 bis 2007............................................................................................ 9

II

Abkürzungsverzeichnis

Abb. Abbildung AVV Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen BauGB Baugesetz BDEW Bundesverband der Elektrizitäts- und Wasserwirtschaft e.V. BMU Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMWi Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie BNatSchG Bundesnaturschutzgesetz bzgl. bezüglich bzw. beziehungsweise ca. circa dena Deutsche Energie-Agentur GmbH d.h. das heißt DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Dr. Doktor dt. deutsche/n/r EEG Erneuerbare-Energien-Gesetz EnWG Energiewirtschaftsgesetz etc. et cetera e.V. eingetragener Verein ff. folgende gem. gemäß ggü. gegenüber i.d.R. in der Regel Ing. Ingenieur ISI Frauenhofer Institut für System- und Innovationsforschung kWh Kilowattstunde Mio. Millionen Mrd. Milliarden MW Megawatt NABU Naturschutzbund Deutschland e.V. NRW Nordrhein-Westfalen

III

o.g. oben genannten PO Prüfungsordnung S. Seite SS Sommersemester StrEG Stromeinspeisungsgesetz u.a. unter anderem u.U. unter Umständen u.v.m. und viele mehr vgl. vergleiche WEA Windenergieanlage/n WS Wintersemester WWEA World Wind Energy Association z.B. zum Beispiel

IV

1 Abgrenzung und Herangehensweise an die Problemstellung

Klima- und Ressourcenschutz sind seit geraumer Zeit aktuelle nationale und internationale Themen. Der ökologisch und ökonomisch vernünftige Ausbau der erneuerbaren Energien ist ein wichtiges Element der heutigen dt. Klimaschutz- und Energiepolitik. Das 21. Jahrhundert ist ein Zeitalter der Energieinnovationen in den Bereichen Energieeffizienz, Energieeinsparung und Nutzung erneuerbarer Energien. Die Windenergie stellt einen solchen Innovationsmotor dar. ¹ Die seit 1998 eingeleitete Energiewende hat mit dem geplanten Atomausstieg, den Gesetzen für den verstärkten Ausbau erneuerbarer Energien, dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sowie mit dem Emissionshandel u.v.m. die ersten Weichen in diesem Zusammenhang in Deutschland gestellt. ² Unter erneuerbaren Energien werden nachhaltige Energiequellen verstanden, die sich laufend erneuern, sehr lange zur Verfügung stehen und damit unerschöpflich sind. Die Windenergie zählt zu den erneuerbaren Energien. ³ Die kinetische Energie von Winden wurde in der Vergangenheit z.B. als mechanische Energie in Windmühlen zum Antrieb von Mahlsteinen und Schöpfrädern genutzt. ⁴ Windenergie stellt heutzutage eine dynamisch wachsende Energiequelle dar. Die Strömungsenergie des Windes kann mit Hilfe von Windenergieanlagen (WEA) in mechanische bzw. elektrische Energie umgewandelt und somit zur Stromerzeugung eingesetzt werden. 5

Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, die Entwicklungsgeschichte der dt. Windenergie darzustellen und ausgewählte Aspekte kritisch zu würdigen. Technische Aspekte bleiben außen vor. Zu Beginn wird kurz dargestellt, was unter Windenergie verstanden wird und wie sie entsteht. In Kapitel 3 wird aufgezeigt, wie sich die Nutzung der Windenergie im Verlauf der Jahrtausende verändert hat. Die Ursachen für den Wandel der Nutzungsmöglichkeiten, die Ausmaße und mögliche zukünftige Entwicklungen werden in Kapitel 4 dargestellt. In Kapitel 5 werden einerseits die Chancen und Risiken der Windenergie aufgezeigt. Andererseits werden die derzeit zu findenden Formen von WEA, wie Onshore-, Offshore- und Repowering-WEA, kritisch miteinander verglichen. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse.

¹ Vgl. BMU, BMU-Themenpapier: Windenergie, 2006, S. 3, download unter http://www.erneuerbare-

energien.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/themenpapier_wind.pdf (Abruf: 01.08.08).

² Vgl. BMU, Konferenz zum Thema "Energiestandort Deutschland 1998-2008“, 2008, download

unter http://www.bmu.de/klimaschutz/downloads/doc/42187.php (Abruf: 12.09.08).

³ Vgl. Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), Lexikon Erneuerbare Energien, 2008, download unter

http://www.thema-energie.de/service/lexikon.html (Abruf: 15.08.08).

⁴ Vgl. Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), Lexikon Windenergie, 2008.

⁵ Vgl. Hennicke, P./Fischedick, M., Erneuerbare Energien, 2007, S. 48.

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2 Konkretisierung der Windenergie

Neben direkter Sonnenenergie zählt auch umgewandelte Strahlungsenergie zu den erneuerbaren Energien. Bei der Windenergie handelt es sich um eine Form der umge-wandelten Strahlungsenergie. Alle erneuerbaren Energien sind kohlendioxidneutral, d.h. sie emittieren entweder kein Kohlendioxid oder nicht mehr als sie während ihrer Entstehung aufgenommen haben. 6

Die Neigung der Erdachse zur Sonnenumlaufbahn und die Erdrotation führen zu einer ungleichmäßigen Einstrahlung der Sonnenenergie auf die Erdoberfläche. Folglich kommt es zu einer unterschiedlichen Erwärmung der Atmosphäre und der Wasser- und Landmassen. In der Luft entstehen Temperatur- und damit auch Druckunterschiede. Ergebnis sind Hoch- und Tiefdruckgebiete, die zu großräumigen Luftströmungen, die als Winde bezeichnet werden, führen. Da sich die Erde dreht, werden die vom Hoch- in ein Tiefdruckgebiet fließenden Luftmassen von der aus der Rotation resultierenden Corioliskraft beeinflusst. Die Luft kann von daher nicht gradlinig zum Ziel strömen. Auf der Nord- und Südhalbkugel bilden sich stattdessen Wirbel mit jeweils entgegengesetzter Drehrichtung. Neben globalen Störungen können aber auch lokale Einflüsse, Winde entstehen lassen. Die verschiedenen Wärmekapazitäten von Wasser und Land tragen dazu bei, dass sich das Land tagsüber schneller und intensiver erwärmt als das Wasser. Die Warmluft dehnt sich aus und steigt auf Grund abnehmender Dichte nach oben. Von der Meeresseite strömt nun kühlere und damit schwere Luft in den freiwerdenden Raum nach. Nachts findet der Vorgang umgekehrt statt. D.h. die Landoberfläche kühlt dann schneller ab als das Meer. Die Luft über dem Land wird dichter und strömt in Seerichtung. In den unteren Luftschichten wird die Stärke des Windes durch die Beschaffenheit der Erdoberfläche und deren Rauhigkeit beeinflusst. Über dem Wasser kann die Luft auf Grund der geringen Reibung ungebremst strömen. In Folge dessen kommt es vor allem in Küstengebieten zu regelmäßigen und starken Winden. Der Strömungsverlauf wird aber auch von Gebäuden und anderen Hindernissen beeinträchtigt. In Bodennähe steigen die Windgeschwindigkeit und die Stetigkeit der Strömung mit der Höhe an. Auf Grund der Bodenrauhigkeit und den vertikal unterschiedlichen Lufttemperaturen weht der Wind nie gleichmäßig, sondern immer in mehr oder minder starken Böen. 7

⁶ Vgl. Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena), Lexikon Erneuerbare Energien, 2008.

⁷ Vgl. FINO 2 - Messplattform zur Erforschung der westlichen Ostsee, download unter

http://www.fino2.de (Abruf: 15.08.08).

2

3 Wandel der Windenergienutzung in den letzten Jahrtausenden

In den letzten Jahrtausenden haben sich die Nutzungsmöglichkeiten der Windenergie gravierend verändert. Windenergie wird bereits seit ca. 4.000 Jahren von Menschen zur Verrichtung von Arbeiten genutzt. ⁸ Z.B. die Ägypter nutzten Windenergie zur Fortbewegung mit Segelschiffen. In Mesopotamien wurden die ersten Windmühlen zu dieser Zeit in Betrieb genommen und zur Bewässerung von Feldern eingesetzt. Die ersten dt. Windmühlen entstanden im 13. Jahrhundert. In jenen Zeiten diente Windenergie als Arbeitserleichterung und als Ersatz für menschliche und tierische Arbeit. 1891 baute der Däne Paul La Cour die erste WEA für die Erzeugung von elektrischem Strom. Um 1940 startete die industrielle Fertigung von WEA. Hohe Produktionskosten führten aber dazu, dass sich die Windenergie nicht gegen andere Energieträger durchsetzen konnte. ⁹ Vor allem die Tiefpreise fossiler Energieträger um 1960 sorgten dafür, dass Windenergie vorübergehend wirtschaftlich uninteressant wurde. In den 70er Jahren führten steigende Brennstoffpreise dazu, dass Windenergie wieder attraktiver wurde. ¹⁰ In den 80er Jahren gelang der Windenergie der Durchbruch in Kalifornien. In Deutschland konnte sie sich erst einige Jahre später durchsetzen. In den letzten Jahren hat die Windenergie eine rasante Entwicklung durchlebt. ¹¹ Neu und innovativ sind die heute zu findenden WEA zur Stromerzeugung, die auf diverse technische Neuerungen zurückzuführen sind. Die technischen Grundlagen für die heutigen WEA stellen die Entwicklungen auf den Gebieten der Aerodynamik, des Elektromaschinenbaus, der Regelungstechnik und der Elektronik dar. ¹² Die lauter werdenden Forderungen nach Klima- und Ressourcenschutz und technische Fortschritte haben dazu beigetragen, dass Windenergie heute eine wichtige Rolle im Bereich der Stromerzeugung spielt. Heute werden Windenergie und andere erneuerbare Energien genauso wie fossile Energieträger zur Stromerzeugung eingesetzt. Derzeit ist der Anteil der Windenergie an der Stromerzeugung noch gering. Die Tendenz ist aber steigend.

⁸ Vgl. WWEA, Die Technik der Windenergienutzung - eine Einführung, 2008, download unter

http://www.wwindea.org/technology/ch01/estructura-de.htm (Abruf: 20.08.08).

⁹ Vgl. E.ON, Special Windenergie: Strom aus der Kraft des Windes, 2008, download unter

http://www.EON.com/de/unternehmen/23700.jsp (Abruf: 15.08.08).

¹⁰ Vgl. WWEA, Technikentwicklung von Windkraftanlagen - Ein Überblick, 2008, download unter

http://www.wwindea.org/technology/ch01/estructura-de.htm (Abruf: 20.08.08). Ein ausführlicher

Überblick über die Geschichte der Windenergienutzung von 1890 bis 1990 ist auch in Heymann,

Matthias, Die Geschichte der Windenergienutzung, 1995, zu finden.

¹¹ Vgl. E.ON, Special Windenergie: Strom aus der Kraft des Windes, 2008.

¹² Vgl. WWEA, Die Technik der Windenergienutzung - eine Einführung, 2008.

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