Fachbereich Wirtschaft
Veranstaltung: Umwelttechnik
WS 2002/2003

Thema:

Einstieg in die Energieversorgung der Zukunft
anhand der Windenergie

von

Sonja Gottbehüt

ABBILDUNGEN  3

TABELLEN  3

ABKÜRZUNGEN  4

1. Einleitung  5
1.1 Die Energie der Zukunft  5
1.2. Das Erneuerbare - Energien - Gesetz  5
1.3. Das Kyoto – Protokoll  

2. Die horizontale Windenergieanlage  6
2.1. Ringgenerator  7
2.2.Rotor  8
2.3. Bremssystem  10
2.4. Sensorsystem  10
2.5. Anlagensteuerung  11
2.5 Türme  12
2.6. Netzanbindungssystem  12

3. Belastungen und Strukturbeanspruchungen  12
3.1. Windbeanspruchung  12
3.2. Turmumströmung  12
3.3. An- und Abfahrvorgänge  13
3.4. Rotorstillstand   13
3.5. Blitzschutz   13

4. Windenergie und Umweltschutz  14
4.1. Standort  14
4.2. Geräuschemissionen  14
4.3. Vogelschutz  14
4.4. Optische Veränderung des Landschaftsbildes  15
4.5. Flächenverbrauch  15
4.6. Schattenwurf  15
4.7. Emissionen  16

5. Wirtschaftlichkeit  16
5.1. Jahresenergielieferung  16
5.2. Amortisationszeit  17
5.3. Externe Kosten  18
5.4. Investitionskosten  18
5.5. Betriebskosten  21
5.6. Energieerzeugungskosten  23
5.6.1. Definition der Randbedingungen zur Kostenrechnung  23
5.6.2. Energieerzeugungskosten Einzel-WEA  24

6. Anhang  26
6.1. Beispiel  26
6.1.1. Bürgerwindpark-Konzept Freisen/Saarland Finanzierung  26
6.1.2. Einspeisevergütung Windkraftanlagen  27
6.1.3. Obergrenze für Einspeisevergütungen Windkraftanlagen  28

7. Literaturverzeichnis  29
Bücher  29
Internetquellen  29

ABBILDUNGEN
Abb. 1: Schema einer Horizontalachsen-Windenergieanlage
Abb. 2: Entwicklung der Preise für WEA in Windparks und für Einzel-WEA in Abhängigkeit des Aufstellungsjahres
Abb. 3: Anteile der verschiedenen Investitionsnebenkosten für WEA in Windparks und für Einzel-WEA für das Jahr 1998
Abb. 4: Entwicklung der Betriebskosten für WEA in Windparks und für Einzel-WEA in Abhängigkeit der Betriebsjahre
Abb. 5: Entwicklung der Reparatur- und Wartungskosten für WEA in Windparks und für Einzel-WEA in Abhängigkeit der Betriebsjahre

TABELLEN
Tab. 1: Daten von Windkraftanlagen mit elektrischer Leistung von 500 kW
Tab. 2: Energetische Amortisationszeit für Herstellung, Betrieb und Entsorgung
Tab. 3: Definition der Randbedingungen für die Berechnung der Energieerzeugungskosten
Tab. 4: Anlagentyp 600 kW, Nabenhöhe 50 m, Rotorfläche 1450 m2, Abschreibungszeitraum 15 Jahre
Tab. 5: Anlagentyp 600 kW, Nabenhöhe 50 m, Rotorfläche 1450 m2, Abschreibungszeitraum 15 Jahre, Ertrag 400 kWh/a

ABKÜRZUNGEN
Abb. Abbildung
bzw. beziehungsweise
BMU Bundesumweltministerium
ca. circa
CO2 Kohlendioxid
d.h. dass heißt
db Dezibel
EEG Erneuerbare - Energien – Gesetz
EK Eigenkapital
EMV elektromagnetische Verträglichkeit
EVU Energie Versorgungsunternehmen
FK Fremdkapital
GWh Gigawattstunde
ha Hektar
kW Kilowatt
kWh Kilowattstunde
Mio. Million
Mrd. Milliarde
MW Megawatt
MWh Megawattstunde
p.a. pro Jahr
rd. Rund
S. Seite
Tab. Tabelle
UVP Umweltverträglichkeitsprüfung
vgl. Vergleich
VDEW Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke
WEA Windenergieanlage
WKA Windkraftanlage
z.B. zum Beispiel

SYMBOLE

[...]

1. Einleitung

1.1 Die Energie der Zukunft

Um unsere Energieversorgung nachhaltig zu machen, ist neben der Effizienzsteigerung eine deutliche Steigerung des Anteils der erneuerbaren Energieträger notwendig.

Das Deutsche Windenergie-Institut ermittelte zum 31.12.2002 die Aufstellungszahlen für die neuinstallierten Windenergieanlagen (WEA) in Deutschland. Zum 31.12.2002 waren in Deutschland insgesamt 13.759 WEA mit 12.001,22 MW installierter Leistung errichtet.

Gegenüber der Neuinstallation im Jahr 2001 von 2.658,96 MW bedeutet dies ein Zuwachs von 22 %. Die in den beiden Jahren erbaute durchschnittliche WEA-Größe erhöhte sich um ca. 9 % von 1.279 auf 1.395 kW, d.h. die WEA mit 1.500 kW und mehr installierter Leistung haben mit etwa 78 % Marktanteil die dominierende Rolle übernommen. Der gesamte Jahresumsatz der Windbranche auf dem deutschen Markt liegt damit bei über 3,5 Mrd. Euro. Mit dieser installierten Leistung ist die Windenergie in der Lage etwa 4,7 % des elektrischen Energieverbrauchs in Deutschland zu decken.¹

1.2. Das Erneuerbare - Energien - Gesetz

Das Erneuerbare - Energien - Gesetz (EEG), vom 1. April 2000, verpflichtet Stromnetzbetreiber, Elektrizität aus Sonne, Wasser, Wind, Geothermie und Biomasse abzunehmen und dafür Mindestvergütungen zu zahlen. Das Gesetz verpflichtet, die jeweils nächstgelegenen Netzbetreiber, Strom aus erneuerbaren Energien aufzunehmen und zu vergüten. Die Mindestvergütungen an die Einspeiser sind abhängig von der Sparte der erneuerbaren Energien, von der Größe der Anlagen und von ihrem Standort. Sie orientieren sich an den tatsächlichen Stromgestehungskosten und sind degressiv, um die technische Entwicklung zu fördern.² 

Die Höhe der Vergütung richtet sich danach, wie hoch die Herstellungskosten der Elektrizität sind. So gibt es für die Betreiber von Windrädern je nach Standort zunächst fest mit 9 Cent/kWh für die ersten 5 Jahre (Anfangsvergütung) und später mit 6,10 Cent/kWh.³

Die Kosten legt das Gesetz auf alle Stromkunden in der Republik um. So werden die regionalen Unterschiede ausgeglichen und die Belastung für den Einzelnen bleibt gering. Gegenwärtig verteuert sich eine Kilowattstunde für die Endkunden um etwa 0,1 Cent, in einigen Jahren ist mit rd. 0,2 Cent zu rechnen. Wenn man allerdings berücksichtigt, dass die Nutzung von erneuerbaren Energien die Kosten vermeidet, die durch Umwelt- und Klimaschäden der konventionellen Energien entstünden, dann sind die erneuerbaren Energien volkswirtschaftlich kostengünstiger.⁴

1.3. Das Kyoto – Protokoll

Das Kyoto – Protokoll fordert eine Reduktion der sechs Treibhausgase (Kohlendioxid, Methan, Distickstoffoxid, teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe, perfluorierte Kohlenwasserstoffe, Schwefelhexalfluorid) um 21 Prozent bis zur Periode 2008 – 2012 gegenüber 1990. Darüber hinaus hat die Bundesregierung weitere ziele für den Einsatz von Technologien und Energieträgern zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen festgelegt:

• Verdoppelung des Anteils der erneuerbaren Energien
• Ausbau der Kraft-Wärme-Kopplung
• Steigerung der Energieeffizienz in den kommenden Jahren
• Minderungsvorhaben für private haushalte und Gebäude, Energiewirtschaft, Industrie und Verkehr⁵

2. Die horizontale Windenergieanlage

WEA mit horizontaler Lage der Drehachse werden nahezu ausschließlich in der Propellerbauart verwirklicht.

[....]

1 vgl. BMU, Themenpapier: Windenergie (2002), S. 3 - 4

2 vgl. BMU, Umweltbericht (2002), S. 63

3 vgl. BMU, Themenpapier: Windenergie (2002), S. 3

4 vgl. Greenpeace (2002), www.greenpeace.org/deutschland

5 vgl. BMU, Damit weniger in die Luft geht (2000), S. 6 - 7