Unterscheidung nach Standort
Offshore-Anlagen
Eine zusätzliche Unterscheidungsebene für die Windkraftanlagen ist der Standort. Die meisten Windenergieanlagen entstehen auf dem Festland. Allerdings nimmt der Anteil der Windkraftanlagen, welche außerhalb des Festlandes errichtet werden, weiter zu. Dabei handelt es sich um sogenannte Off-Shore-Windenergieanlagen.
Da die Winde auf dem Wasser, insbesondere auf dem Meer, stetiger und stärker wehen, liegt die Zukunft der Windenergienutzung nicht nur auf dem Land sondern auch auf dem Meer. Die Energieausbeute von Windenergieanlagen auf dem Meer liegt nach Schätzungen des Bundesverbandes WindEnergie e. V. rund 40 Prozent höher als bei Anlagen auf dem Festland. Aus diesem Grund sind immer wieder Off-Shore-Windparks im Gespräch, wenn es um die zukünftige Windenergienutzung geht. Ausgehend von Schätzungen der European Energy Association (EWEA) könnten bis zum Jahr 2020 bis zu 40.000 Megawatt Off-Shore-Leistung installiert werden. Zurzeit weisen die Windenergieanlagen vor den europäischen Küsten eine Leistung von insgesamt mehr als 2.000 Megawatt auf. Im Bau befinden sich derzeit weitere Offshore-Großprojekte in Großbritannien, Belgien und Deutschland.
Das erste große deutsche Offshore-Testfeld alpha ventus wurde Ende 2009 in der deutschen Nordsee, rund 45 Kilometer von der Insel Borkum entfernt, errichtet. Das Feld umfasst insgesamt 12 Anlagen mit einer installierten Leistung von insgesamt 60 Megawatt. Die in Deutschland vorherrschenden Bedingungen begründen allerdings einen gewissen Rückstand bezüglich der Offshore-Windenergie-Nutzung. Sollen Anlagen vor den deutschen Küsten errichtet werden, müssen diese, um das Landschaftsbild nicht zu stören, weit vor der Küste in bis zu 40 Meter tiefem Wasser entstehen. Die Anforderungen sind diesbezüglich strenger als beispielsweise bei den skandinavischen Ländern. Auch die technischen Anforderungen sind höher als bei Anlagen, die direkt vor der Küste gebaut werden. Je weiter von der Küste eine Offshore-Anlage entstehen soll, desto höhere Anforderungen ergeben sich unter anderem für den Turmbau, die Kabellegung oder die Wartung.
Offshore in Nord- und Ostsee
Sowohl in der Nordsee als auch in der Ostsee besteht ein enormes Potenzial für die Stromerzeugung anhand von Windenergiekraftwerken. Derzeit sind 21 Genehmigungen für Offshore Windparks in der Nordsee erteilt. Für die Ostsee wurden drei Genehmigungen ausgegeben. Nach Experteneinschätzung sei eine Kapazität von rund 10.000 Megawatt für die beiden Gewässer zusammen genommen bis 2020 realistisch. Das bedeutet, bis zum Jahr 2020 könnten allein in Nord- und Ostsee mindestens 37 Milliarden Kilowattstunden Strom innerhalb eines Jahres erzeugt werden. Werden alle Projekte realisiert, werden rund 20.000 zusätzliche Arbeitsplätze geschaffen, die sich auf die gesamte Wertschöpfungskette erstrecken. Das bedeutet, dass nicht nur Arbeitskräfte direkt in den Windparks und an den Küsten benötigt werden. Auch Zulieferer von Bestandteilen könnten von einer weiteren Verbreitung der Offshore-Windparks profitieren.
Windenergieanlagen im Binnenland
In der Regel werden Windkraftanlagen stets in küstennahen Regionen gebaut. Diese Anlagen können entweder als Offshore-Anlagen konzipiert sein, die sich direkt im Meer befinden oder sie werden als Onshore-Anlage gebaut, die zwar in Küstennähe, jedoch auf dem Festland, errichtet werden. Die wichtigste Voraussetzung ist die Verfügbarkeit von ausreichend starkem Wind.
Geht es um Onshore-Windenergieanlagen denken allerdings die Wenigsten daran, dass derartige Kraftwerke auch durchaus im Binnenland gebaut werden können, wenn genug Wind zur Verfügung steht. Bezogen auf Deutschland bietet vor allem Süddeutschland gute Möglichkeiten der Windenergienutzung, auch wenn die Küste mehrere Hundert Kilometer entfernt ist. Durch die technischen Weiterentwicklungen und aufgrund der verbesserten Arbeitsweise der Anlagen ist es möglich, diese auch in vermeintlich windschwachen Regionen aufzustellen. Für den Betrieb im Binnenland eignen sich vor allem Anlagen, die eine Turmhöhe von 100 Metern und mehr haben. Denn selbst im Binnenland ist der Wind in dieser Höhe ausreichend stark. Ab einer gewissen Formel kommt auch die Faustregel zum Einsatz: ‚Mit jedem Höhenmeter steigt der Ertrag um bis zu ein Prozent‘. Ein weiterer Vorteil der höheren Türme ist die Möglichkeit, größere Rotorblätter anzubringen, ohne diese der Gefahr auszusetzen, in bodennahe turbulente Luftströmungen zu gelangen.
Ein doppelter Rotormesser kann eine um das Vierfache gesteigerte Stromausbeute einbringen.
Mit der steigenden Höhe einer Windenergieanlage steigt demnach auch der Ertrag. Sollen Windkraftanlagen mit einer Höhe von 120 Metern entstehen, dann eignen sich vor allem Baden-Württemberg, Bayern und Hessen als Standorte. Wie sich der Jahresertrag einer Windenergieanlage verändert, wenn die nabenhöhe erhöht wird, zeigt das folgende Beispiel. Bei einer Anlage mit einer Nennleistung von zwei Megawatt, die sich an einem Standort befindet, an welchem Windgeschwindigkeiten von 5,5 Meter je Sekunde herrschen, kann allein durch die Anhebung der Nabenhöhe von 100 auf 140 Meter der Jahresertrag um 600.000 Kilowattstunden erhöht werden. Liegt bei einer Anlage die Nabenhöhe hingegen sogar bei 180 Metern können rund 30 Prozent mehr Strom erzeugt werden als bei einer Nabenhöhe von 100 Metern. Die Voraussetzung ist jedoch, dass bei einer solchen Anlagenhöhe die Rotorblätter einen um rund 10 Meter erweiterten Durchmesser haben.
Dann können mehr als 7 Millionen Kilowattstunden Strom mit dieser Anlage erzeugt werden. Besonders gut eignen sich Standorte in Mittelgebirgen. Beispielsweise gehört das Bürgerwindrad Brandenkopf, welches sich auf dem gleichnamigen Schwarzwaldberg mit einer Höhe von 945 befindet, als eines der zehn ertragsreichsten Windräder seiner Klasse innerhalb Deutschlands. In der Möglichkeit, Windenergieanlagen auch in Mittelgebirgen zu installieren, steckt viel Potenzial, da die Erträge der Anlagen in Gebirgsregionen mit den Erträgen der küstennahen Windkraftanlagen vergleichbar sind. Nach Expertenansicht wäre der mögliche Einwand von Kritikern, zu viel Windenergieanlagen in Mittelgebirgen würden das Landschaftsbild bis hin zu einer ‚Verspargelung‘ zerstören, nicht haltbar.
Sie halten die folgende Rechnung entgegen: In Baden-Württemberg könnten mit 650 modernen Fünf-Megawatt-Anlagen rund 10 Prozent des Strombedarfs gedeckt werden. Die 650 Anlagen könnten auf 250 Standorte verteilt werden, so dass an einem Standort nicht mehr als drei Windenergieanlagen zu finden seien. Zudem weist der Bundesverband WindEnergie e. V. auf die Ansicht des Bund Naturschutz in Bayern e. V. hin, welcher sich für die Nutzung von Windenergieanlagen ausspricht. Die Standorte müssen lediglich gewissenhaft regionalplanerisch ausgewählt werden. Probleme mit dem Landschaftsschutz können ohne Weiteres umgangen werden, da die Anzahl der möglichen Standorte 20mal größer ist als die Zahl der notwendigen Standorte.
