Zukunft Windkraft: Die Energie aus dem Meer - Technische Möglichkeiten und ökologische Rahmenbedingungen - Greenpeace
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Zukunft Windkraft:
Die Energie aus dem Meer
Technische Möglichkeiten und
ökologische Rahmenbedingungen
Studie/Kurzfassung
EnergieHerausgeber Greenpeace e.V., Große Elbstr. 39, 22767 Hamburg, Tel. 040 /306 18 - 0, Fax 040/306 18-100, Email: mail@greenpeace.de, Politische Vertretung Berlin, Marienstr. 19-20, 10117 Berlin, Tel. 030 / 30 88 99 - 0, Fax 030 / 30 88 99 - 30, Internet: www. greenpeace.de Kurzfassung der Studie Zukunft Windkraft – Die Energie aus dem Meer. Technische Möglichkeiten und ökologische Rahmenbedingungen. Deutsches Windenergie Institut (DEWI), Ebertstr. 96, D-26382 Wilhelmshaven. Autoren Dipl.-Ing. Holger Soeker, Dr. Knud Rehfeldt, Dipl.-Ing. Fritz Santjer, Dipl.-Phys. Martin Strack, Dr. Matthias Schreiber, Schreiber Umweltplanung. Im Auftrag von Greenpeace Deutschland (GPD) in Zusammenarbeit mit Greenpeace Niederlande (GP NL), Greenpeace Belgien (GPB), Greenpeace Nordic (GPN), Greenpeace England (GP UK) und Greenpeace International (GPI). Der Text der Kurzfassung wurde von Greenpeace redaktionell bearbeitet. Internationale Studienleitung und Redaktion Dipl.-Ing. Sven Teske, GPD, Hamburg, unter Mitarbeit von Dr. Karl Mallon, GPI, Amsterdam, M.Sc. Christine Algera, GP NL, Amsterdam, Ir. Bernhard Huberlant, GPB, Brüssel, Tarje Haarland, GPN, Kopenhagen, Ian Taylor, GP UK, London. Vielen Dank an Kathleen McCaughey, John Saul, Claudia Teichmann und Rotraud Hänlein. Übersetzung Nicole Neumann, Holger Soeker. Gestaltung Horses for Courses, Hamburg. Druck edp, Virchowstr. 12, 22767 Hamburg. Auflage 1.000 Exemplare, V.i.S.d.P. Sven Teske Stand 10/2000; Gedruckt auf 100% Recyclingpapier. Zur Deckung der Herstellungskosten bitten wir um eine Spende: Postbank Hamburg, BLZ 200 100 20, Konto-Nr. 97 338 - 207
Inhaltsverzeichnis Vorwort von Greenpeace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 1. Einleitung vom Deutschen Windenergie Institut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 1.1 Entwicklung der Windenergienutzung in Europa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 1.2 Rolle der Windenergienutzung für Klimaschutz und Ressourcenerhalt . . . . . . . . . . .7 1.3 Motivationen für die Offshore-Windenergienutzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 2. Potenzial der Offshore-Windenergienutzung in der Nordsee . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 2.1 Offshore-Windressourcen in der Nordsee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 2.2 Wassertiefe und Wellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 2.3 Einschätzung des Offshore-Windenergiepotenzials in der Nordsee . . . . . . . . . . . . .10 3. Offshore-Windenergietechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 3.1 Offshore-Windenergieanlagen und Tragkonstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 3.2 Offshore-Windparkauslegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 3.3 Netzanbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 4. Wirtschaftlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 5. Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 5.1 Strategische Betrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 5.2 Gesetzlicher Hintergrund der UVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 5.3 Umfang der Umweltverträglichkeitsprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 5.4 Empfehlungen für die Durchführung der UVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 6. Sozioökonomische Auswirkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 7. Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 8. Literaturangaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
4 Zukunft Windkraft Vorwort
Vorwort von Deutschland schon jetzt rund 4,8 Millionen
Tonnen CO2-Emissionen pro Jahr. Bereits im
Greenpeace Jahr 2005 könnten es 12,71 Millionen Ton-
nen jährlich weniger sein, wie die vorliegen-
Die nordeuropäischen Länder nutzen die de Studie belegt.
Nordsee seit Jahrzehnten zur Energiegewin- Noch sind die Bemühungen für den Aus-
nung. Auf über 400 Öl- und Gasbohrplattfor- bau von Offshore-Windparks in den einzel-
men werden jährlich Hunderte Millionen nen EU-Ländern sehr unterschiedlich. Mit
Tonnen fossile Brennstoffe gefördert. Bohr- Abstand am weitesten fortgeschritten in den
schlämme und Ölleckagen verseuchen den Planungen ist Dänemark. Speziell im
Meeresboden. Die Nordsee ist längst zum Bereich der Offshore-Windenergienutzung
Industriegebiet geworden – mit verheeren- gibt es organisatorische und technische Hin-
den Auswirkungen für die Meeresflora und dernisse. Beispielsweise fehlt in den euro-
-fauna, aber auch für das Klima. Durch Ver- päischen Ländern ein einheitliches Geneh-
brennung bei der Öl- und Gasförderung wer- migungsverfahren. Innerhalb der einzelnen
den große Mengen von Kohlendioxid (CO2) Staaten sind die Kompetenzen für die
freigesetzt, das die Erde zum Treibhaus Genehmigung oft nicht klar geregelt.
macht. Das Abschmelzen der Gletscher und Offshore-Windenergieanlagen sind zur
vermehrte extreme Wetterlagen sind Vorbo- Zeit noch etwa 60 Prozent teurer als Onshore-
ten der Klimakatastrophe. Anlagen, weil die Kosten für Fundamente
Die Nutzung der Atomenergie ist keine und Netzanschluss erheblich höher liegen.
Lösung für das Klimaproblem. Noch immer Die Länge des Kabels ist der ausschlagge-
gibt es kein Endlager für hoch radioaktiven bende Kostenfaktor. Ein küstennaher Off-
Müll. Die atomaren Wiederaufarbeitungsan- shore-Windpark mit relativ hoher Anschlus-
lagen Sellafield und La Hague verseuchen sleistung in flachem Gewässer ist deshalb
durch radioaktive Abwässer die Nordsee. Der besonders wirtschaftlich. Kleinere Wind-
Ausstieg aus der gefährlichen Atomenergie parks, die in größerer Entfernung von der
und die Reduzierung der klimaschädlichen Küste und damit meist in tieferem Gewässer
Treibhausgase sind substanziell für den Auf- stehen, sind teurer. Eine sinnvolle Größe der
bau einer nachhaltigen Energieversorgung. Offshore-Windparks liegt derzeit bei etwa
Windkraftanlagen auf See, so genannte 100 Anlagen, die jeweils zwischen 2,5 und 5
Offshore-Windparks, sind eine vielverspre- Megawatt Leistung erbringen. Damit würde
chende neue Technologie. Erste positive der Windpark eine Fläche von circa 40 bis 80
Erfahrungen mit Demonstrationsprojekten Quadratkilometern benötigen. Dies ent-
konnten in Dänemark gemacht werden. Auf- spricht einem Feld von 6,3 bis 8,9 Kilome-
grund der erheblich stärkeren Winde auf See tern Kantenlänge.
können bis zu 40 Prozent mehr Energie Neben technischen Anforderungen müs-
gewonnen werden als bei vergleichbaren sen auch eine Reihe von ökologischen Rah-
Anlagen an der Küste. Und das Potenzial ist menbedingungen bei der Planung, dem Bau
riesig: Bei Nutzung aller erschließbaren und dem Betrieb eines Offshore-Windparks
Energiemengen könnte Europa seinen berücksichtigt werden. Im Spannungsfeld
gesamten Strombedarf aus Offshore-Wind- zwischen Ökologie und Ökonomie von Off-
energie decken: Allein in Deutschland ließe shore-Windkraftanlagen sind verlässliche
sich gut die Hälfte des benötigten Stromes und international abgestimmte Rahmenbe-
„aus der Nordsee“ beziehen. dingungen erforderlich.
Um die auf internationalen Konferenzen Um eine umweltfreundliche und effektive
vereinbarten Klimaschutzziele zu erreichen, Planung und Genehmigung für Offshore-
muss Windenergie dringend ausgebaut wer- Windkraftanlagen in der gesamten Nordsee
den. Die Nutzung der Windkraft erspart zu ermöglichen, hat Greenpeace in Zusam-Vorwort Zukunft Windkraft 5
menarbeit mit dem Deutschen Windenergie 3. Ein nordseeweites Einspeisungsgesetz
Institut die Struktur für eine erforderliche oder vergleichbare Markteinführungspro-
Umweltverträglichkeitsprüfung erarbeitet. gramme für Offshore-Windparks.
Das Deutsche Windenergie Institut hat Infor- 4. Alle neuen Offshore-Energieprojekte
mationen über den neuesten technischen in und an der Nordsee dürfen nur auf
Stand, das Klimaschutz-Potenzial sowie die Grundlage einer Strategischen Umweltver-
zur Zeit erzielbare Wirtschaftlichkeit zusam- träglichkeitsprüfung genehmigt werden.
mengetragen. Greenpeace hat die Strukturen Damit wird eine globale und regionale
der zur Zeit vorliegenden Umweltverträg- Umweltverträglichkeitsprüfung zwingend
lichkeits-Prüfungen international verglichen vorgeschrieben. Besonderen Wert wird auf
und den vorliegenden Datenbestand über die die Klimawirksamkeit des beantragten Pro-
Flora und Fauna der Nordsee analysiert. jektes gelegt.
Als Ergebnis dieser Arbeit schlägt Green- 5. Start eines europäischen Meeresfor-
peace eine Strategische Umweltverträglich- schungsprogramms mit dem Ziel, mehr
keitsprüfung (SUVP) vor. Ihr Kernpunkt ist, Standort- spezifische Daten zu erhalten.
dass der standortspezifischen Umweltver- 6. Start eines europäischen Offshore-
träglichkeitsprüfung eine Technologieprü- Windmessprogramms.
fung vorgeschaltet wird. Technologien, die 7. Internationale Koordinierung von
den Treibhauseffekt ankurbeln und chemi- Offshore-Windpark-Projekten, um mehrfa-
sche oder radioaktive Substanzen freisetzen, che Kabelquerungen innerhalb eines kurzen
sind generell nicht genehmigungsfähig. Da- Zeitabschnittes oder parallele Kabellegun-
rüber hinaus sollten bei einer strategischen gen in den Grenzregionen der Nordseelän-
Planung Flächen ausgewiesen werden, die der zu vermeiden.
für die Windenergienutzung im Nordsee- 8. Die Regierungen der Nordseestaaten
raum Vorrang haben. müssen ein Strukturhilfeprogramm für den
International und regional bestehen erheb- Umbau der Regionen, die von der Öl- und
liche Unterschiede in der Qualität der verfüg- Gas-Offshore-Industrie abhängig sind aufle-
baren Daten aus den Bereichen Ökologie, gen. Die Zukunft gehört den regenerativen
Naturschutz und Nutzungsstruktur der Nord- Energien auf See und an Land.
see. Aus diesem Grund sollten die Regierungen 9. Offshore-Windenergie ist eine regene-
der Nordseestaaten dringend in entsprechende rative Energiequelle und muss Teil der Kli-
Forschungsprogramme investieren. Um eine maschutzprogramme der Nordseeländer
zügige und gleichzeitig umweltfreundliche sein. Erneuerbare Energien und Energieeffi-
Entwicklung der Offshore-Windenergie zu zienz sollten dem Handel mit Verschmut-
erreichen, hat Greenpeace einen 10-Punkte zungsrechten eindeutig vorgezogen werden.
Plan erarbeitet. Greenpeace fordert: 10. Die Regierungen der Nordseestaaten
1. Die Regierungen der Nordseestaaten müssen erneuerbare Energien auch interna-
dürfen keine weiteren Lizenzen für neue Öl- tional als wichtige Zukunftstechnologie för-
und Gasfördergebiete in ihren Hoheitsge- dern.
wässern ausgeben. Im Seegebiet dürfen Greenpeace ist davon überzeugt, dass die
zukünftig nur Offshore-Windparks geneh- fünfte Nordseeschutzkonferenz im März
migt werden. 2002 eine gute Gelegenheit bietet, ein Über-
2. Die Regierungen der Nordseestaaten einkommen für den Umbau der fossilen
müssen veranlassen, dass das Stromnetz bis Energiewirtschaft zur regenerativen Energie-
zum Offshore-Windpark ausgebaut wird. wirtschaft in der Nordsee zu erzielen.
Die Kosten müssen die Betreiber der Strom-
netze als einen Beitrag zum Ausbau der
Infrastruktur für eine nachhaltige Energie- Dipl.-Ing. Sven Teske
versorgung tragen. Greenpeace im Oktober 20006 Zukunft Windkraft Einleitung
1. Einleitung vom bedingungen erfüllen: langanhaltende Res-
sourcen, technische und ökonomische Ver-
Deutschen Wind- fügbarkeit, Umwelt- und Sozialverträglich-
energie Institut keit. In Bezug auf diese Bedingungen hat
Windenergie bewiesen, dass sie eine lebens-
fähige Option für die nahe Zukunft ist.
Die Debatte über Umwelt- und Klimaschutz,
die seit den achtziger Jahren kontinuierlich 1.1 Entwicklung der
geführt wird, hat zur Veränderung der Ener- Windenergienutzung in Europa
giepolitik in vielen Industrieländern beige- 1999 ist die Zuwachsrate der Windenergie-
tragen. Insbesondere der exzessive Gebrauch nutzung weltweit und in Europa bemerkens-
von fossilen Energieträgern und der damit wert angestiegen. Mit einer neu installierten
verbundene massive Ausstoß von CO2 ist als Windkraftkapazität von 3.924 Megawatt
Windenergie ist eine Hauptursache für den Treibhauseffekt weltweit, wurden die Installationszahlen des
wichtige Option für erkannt worden, der möglicherweise zu Vorjahres um 51 Prozent [2] übertroffen.
eine umweltverträg- einer weltweiten Klimaveränderung führen
liche und nachhaltige wird. Als Antwort darauf haben viele Regie- Tabelle 1.1:
Windenergienutzung Summe der Installierte Prognosen
Energiepolitik. rungen Ziele zur Verringerung des CO2-Aus- in Europa (Stand Installatioen Kapazitäten bis 2004
31.12.99) und bis Ende 1999 in 1999
stoßes aufgestellt. Auf der Suche nach Prognosen bis 2004 [1] Megawatt Megawatt Megawatt
Lösungen zur Neuorganisation der nationa- Österreich 34 9 214
len Energieversorgungen ist klar geworden, Belgien 11.2 3.1* 220*
dass eine umweltfreundliche und nachhalti-
Dänemark 1.738 326 3.338
ge Energiepolitik nur durch die Mobilisie-
Finnland 39 21 244
rung aller Energiesparmöglichkeiten in
Kombination mit einem intensivierten Frankreich 25 4 725
Offshore-Anlage Gebrauch von erneuerbaren Energiequellen Deutschland 4.442 1.568 10.540
Tunoe Knob: erreicht werden kann. Um zu einer wahrhaf- Griechenland 158 103 808
ein Beispiel für tig nachhaltigen Energiepolitik zu gelangen, Irland 74 10 329
Windenergienutzung müssen sämtliche Energiequellen, die im
Italien 277 80 1.477
auf See Energiemix einfließen, bestimmte Schlüssel-
Niederlande 433 54 1.208
Norwegen 13 4 963
Portugal 61 10 261
Spanien 1.812 932 9.912
Schweden 220 44 1.145
Schweiz 3 0 123
Türkei 9 0 579
Großbritannien 362 24 1.312
Andere europ. Länder 27.8 4 219
Summe Europa 9.739 3.193 33.617
* Schätzung auf der Basis von Informationen
von Greenpeace Belgien
© Wolfgang Steche/Visum
Die Steigerung der in Europa im Jahr 1999
neu installierten Leistung um 80,08 Prozent
auf 3.193 Megawatt im Vergleich zu 1998
zeigt deutlich ein wachsendes Interesse an
der Windenergienutzung auf dem Konti-Einleitung Zukunft Windkraft 7
nent. Diese Steigerung wird umso deutli- 1.2 Rolle der Windenergienutzung
cher, wenn man sich die Prognosen der Ent- für Klimaschutz und Ressourcenerhalt
wicklung der Windenergienutzung in Euro- Die Rolle der Windenergienutzung für den
pa [1] ansieht. Bis 2004 werden ungefähr Klima- und Ressourcenschutz wird im fol-
33.400 Megawatt installierte Kapazitäten genden Abschnitt an Hand der beschriebe-
erwartet. Ausgehend von 9.739 Megawatt nen Entwicklung der Windenergie aufge- Windenergienutzung
Ende 1999, ist ein Zuwachs von nahezu zeigt. Es ist das Ziel, die Rolle und den Bei- reduziert die CO2-
23.650 Megawatt notwendig, dies bedeutet trag herauszustellen, den die Windenergie im Emission erheblich.
eine jährliche Zuwachsrate von 4.732 Mega- Kontext von Klima- und Ressourcenschutz
watt in den nächsten fünf Jahren. Tabelle 1.1 leisten kann. Die Auswirkungen der Wind-
weist Deutschland, Spanien und Dänemark energienutzung werden hier als Anteile an
als die führenden Länder des europäischen den jährlichen CO2-Reduzierungszielen der
Marktes aus, die 2.826 Megawatt der 1999 betrachteten Länder ausgedrückt, die durch
neu ausgebauten Kapazitäten von insgesamt den Ersatz von Strom aus Kohle-, Öl-, Gas-
3.193 Megawatt bereitstellen. In anderen und Atomkraftwerken erreicht werden kön-
europäischen Ländern ist der Ausbau von nen. Die spezifischen Zahlen für Nordseean-
Windenergienutzung etwas weniger dyna- rainerstaaten sind in Tabelle 1.2 aufgeführt.
misch oder hat gerade erst begonnen, wie in Die insgesamt 21,3 Millionen Tonnen
Norwegen und der Türkei. CO2-Emissionen im Jahr, die durch die auf-
geführten Nordseeanrainerstaaten bis 2004
Tabelle 1.2:
Anteil der CO2-Reduzierung durch Windenergienutzung in Jährliches Jährliche Anteil an den
den Nordseeanrainerstaaten, unter Anwendung der natio- Energie Reduzierung der nationalen
nalen spezifischen CO2 Reduzierungsfaktoren [3, 4, 5, 6, 7] Potenzial CO2-Emission Zielen
Belgien 24.3 GWh 7.095 Tonnen 0,08 %
(31.12.1999)
Nationale Ziele: 478 GWh 139.000 Tonnen 1.6 %
7.5 % Reduzierung der CO2-Emission 1990 (Installation von
der Energieversorgung bis 2010 220 Megawatt)
Dänemark 3,800 GWh1) 2.82 Mill. Tonnen 24.7 %1)
(31.12.1999)
Nationale Ziele: 7,310 GWh1) 5.42 Mill. Tonnen 47.5 %1)
1) 20 % Reduzierung der CO2-Emission 1998 (Vorschau bis 2004)
der Energieversorgung bis 2005
2) Energy Plan 21 12,045 GWh2) 8.93 Mill. Tonnen 31.3 %2)
(5,500 Megawatt by 2030)
Deutschland 8,251 GWh 4.79 Mill. Tonnen 1.9 %
(31.12.1999)
Nationale Ziele: 21,906 GWh 12.71 Mill. Tonnen 5.0 %
25 % Reduzierung der CO2-Emission 1990 (Vorschau bis 2005)
der Energieversorgung bis 2005
Niederlande 945 GWh 0.55 Milli. Tonnen 5.3 %
(31.12.1999)
Nationale Ziele: 2,635 GWh 1.54 Mill. Tonnen 14.8 %
6 % Reduzierung der CO2-Emission 1990 (Vorschau bis 2004)
der Energieversorgung bis 2010
5,999 GWh 3.49 Mill. Tonnen 33.4 %
(2.750 Megawatt by 2020)
Großbritannien 606 GWh 0.32 Mill. Tonnen 0.1 %
(31.12.1999)
Nationale Ziele: 2,873 GWh 1.5 Mill. Tonnen 4.5 %
20 % Reduzierung der CO2-Emission 1990 (Vorschau bis 2004)
der Energieversorgung bis 2010
7,555 GWh 3.95 Mill. Tonnen 11.8 %
(3,450 Megawatt by 2010)8 Zukunft Windkraft Einleitung
native. Dies betrifft die Situation in allen
Nordseeanrainerstaaten, obwohl festgehal-
ten werden muss, dass die Gründe für die
Knappheit von Onshore-Standorten sich von
Land zu Land unterscheiden. Offensichtlich
ist die bereits eingetretene oder erwartete
Standortverknappung der Onshore-Wind-
parks ein erster wichtiger Grund für die Ver-
lagerung auf die offene See.
Die Tatsache, dass die Windgeschwindig-
keiten auf See im Vergleich zu Standorten an
Land bedeutend höher sind, stellt einen wei-
Gasabfackelung auf teren wichtigen Grund für die Offshore-Wind-
Ölplattformen verur- energienutzung dar. Mit Windgeschwindig-
sacht Klimaschäden keiten von weit über 8 Meter pro Sekunde in
einer Höhe von 60 Metern über den meisten
nördlichen europäischen Seen kann an Off-
shore-Standorten jährlich 40 Prozent mehr
Energieausstoß erzielt werden als an guten
küstennahen Onshore-Standorten in Däne-
mark, Belgien, den Niederlanden und
Deutschland. Dennoch wird geschätzt, dass
die Kosten pro installierter Leistung bei der
© Fred Dott/Greenpeace
Verlegung auf die offene See um 60 Prozent
steigen [8]. Deshalb wird die technische Ver-
fügbarkeit der Windenergieanlagen zu einer
sehr wichtigen Frage.
Ein dritter Grund für die Offshore-Wind-
energienutzung besteht darin, die vorhande-
eingespart werden könnten, zeigen die nen Konflikte im Zusammenhang mit dem
bemerkenswerte Rolle der Windenergienut- Ausbau von Onshore-Windparks auszuräu-
zung für den Klima- und Ressourcenschutz. men. Durch Verlegen der Windparks auf die
Für eine eingehendere Beschreibung von offene See wird im Allgemeinen erwartet,
nationalen Zielen der CO2-Reduzierung und den Eingriff der Windenergienutzung in die
von nationalen Strategien zur Umsetzung Landschaft und die Umwelt zu minimieren,
dieser Ziele sei der Leser/die Leserin auf den vorrausgesetzt, es handelt sich um echte
vollständigen Abschlussbericht der vorlie- Offshore-Windparks, d.h. sie werden in
genden Studie verwiesen. einer Entfernung von mehr als 12 Kilome-
tern aufgebaut. Bei einer solchen Distanz
1.3 Motivationen für die kann man davon ausgehen, dass die Wind-
Offshore-Windenergienutzung parks die meiste Zeit unsichtbar sind [9].
Nach Darlegung des erheblichen Anteils an Ein vierter Grund besteht in der Tatsache,
der Verringerung des CO2-Ausstoßes, der dass die Windenergieindustrien Dänemarks,
durch die Nutzung von in erster Linie On- der Niederlande und Deutschlands neue
shore-Windenergie erreicht werden kann, Märkte entwickeln müssen. Selbst wenn der
und angesichts des Problems, Platz für den Offshore-Markt in der Nordsee begrenzt ist,
weiteren Ausbau von Onshore-Windenergie wird er Herstellern und Windparkplanern/
zu finden, ist die Verlagerung auf Offshore- -betreibern ermöglichen, unschätzbare Er-
Windenergienutzung eine zwingende Alter- fahrungen zu sammeln und wird ebenfallsOffshore-Windenergienutzung in der Nordsee Zukunft Windkraft 9
als Vorzeigeobjekt der hiesigen Industrie 2.1 Offshore-Windressourcen
dienen, wenn es in Zukunft darum geht, wei- in der Nordsee
tere Offshore-Märkte zu erschließen. Die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit des
Windes über der gesamten Nordsee wird in
einer Höhe von 60 Metern auf über 8 Meter
pro Sekunde geschätzt, d. h. 8 bis 9 Meter
2. Potenzial der pro Sekunde im südlichen Teil und 9 bis 10
Offshore-Wind- Meter pro Sekunde im nördlichen Teil. Diese
Zahlen beschreiben die Windgeschwindig-
energienutzung in keit lediglich überblicksweise. Wenn man
der Nordsee jedoch bedenkt, dass die ökonomische Trag-
fähigkeit jedes einzelnen Windparkprojektes
Die wichtigste Frage im Zusammenhang mit sehr sensibel auf Veränderungen in der
dem verfügbaren Potenzial einer möglichen Annahme des Jahresmittels der Windge-
Offshore-Windenergienutzung ist die nach schwindigkeit von nur wenigen Zehntel
den in dem betreffenden Gebiet vorhande- Meter pro Sekunde abhängt, wird die Not-
nen Windressourcen. Aber es gibt auch eine wendigkeit einer möglichst genauen stand-
Anzahl anderer Einschränkungen, die das ortspezifischen Ermittlung der jeweiligen
ausbaufähige Potenzial begrenzen. Die wich- Windressourcen deutlich. Es gibt unter-
tigsten Parameter, die es zu bedenken gilt, schiedliche Ansätze, um die Offshore-Wind-
sind der Jahresdurchschnitt der Windge- ressourcen zu beschreiben.
schwindigkeit, die Wassertiefe und die Ent- Die bei weitem genaueste Methode ist,
fernung zur Küste neben anderen Ein- meteorologische Messungen am jeweiligen
schränkungen wie Wellenhöhen, Zustand Standort selbst vorzunehmen. Dazu muss
des Meeresbodens und andere Nutzungen, man einen meteorologischen Messmast
die die Verfügbarkeit interessanter Flächen errichten und ihn über einen Zeitraum von
begrenzen. Solche anderen Nutzungen sind: mindestens einem Jahr betreiben. Da die
• Natur- und Landschaftsschutz Durchführung dieser Messungen mit hohen
• militärische Nutzung Kosten verbunden ist, werden langfristige
• Ausbaggerungs- und Bergbau- Schätzungen der Windgeschwindigkeit mit
konzessionen Hilfe der MCP- (Measure Correlate Predict:
• Ablagerung von Ausbaggerungsmaterial messen – korrelieren – vorhersagen) Metho-
• Fischfang de [11] ermittelt, wobei Offshore-Messdaten
• Verkehr einer Messkampagne mit Onshore-Langzeit-
• Pipelines und Kabel daten korreliert werden. Zur Zeit gibt es nur
• Erholung. sehr wenige Daten aus dezidierten Messun-
Eine umfassende Beschreibung der Wind- gen an Offshore-Standorten [11, 12].
energie-Potenziale zu liefern, ist im Rahmen Eine andere Technik beruht auf der
der vorliegenden Arbeit nicht beabsichtigt. Schätzung von Offshore-Windgeschwindig-
Daher wird das Augenmerk auf eine kurze keiten mit Hilfe der Europäischen Wind
Beschreibung der Windressourcen, der Wind- Atlas Methode (WasP) [14] auf der Basis von
eigenschaften und dem Zusammenhang von Langzeit-Windmessdaten oder auf der Basis
Wassertiefe und Wellen gelegt. Eine aktuelle von Daten des atmosphärischen Drucks auf
Untersuchung der Nutzungsfunktionen der Meereshöhe. In diesem Verfahren werden
Nordsee ist im Rahmen der Pilotstudie von Langzeitdaten landgestützter Windmessun-
Oranjewoud durchgeführt worden [10], aber gen dazu genutzt, den geostrophischen
auch in [19] wird die Frage der Flächenein- Wind zu schätzen (d. h. den Wind in ca.
schränkungen für die Offshore-Windener- 1500 Meter Höhe frei von Bodeneinflüssen).
gienutzung bereits diskutiert. Ausgehend vom geostrophischen Wind kann10 Zukunft Windkraft Offshore-Windenergienutzung in der Nordsee
die Windgeschwindigkeit in Ober- 2.2 Wassertiefe und Wellen
flächennähe am betreffenden Standort Die Wassertiefe, ein weiterer wichtiger
bestimmt werden, wobei Informationen natürlicher einschränkender Parameter des
über die lokalen topologischen Gegebenhei- möglichen Offshore-Windenergie Potenzials,
ten und die Rauheit der Geländeoberfläche hat immensen Einfluss auf die Konstruk-
einfließen. Während diese Methode dem tionslösung und die Kosten für im Seeboden
Stand der Technik für die Entwicklung von gründende Fundamente der Offshore-Wind-
Onshore-Standorten entspricht, gibt es eini- energieanlagen. Nicht nur die Ausmaße und
Die moderate ge Diskussionen über die Anwendbarkeit das Gewicht der Tragkonstruktionen steigen
Wassertiefe der dieser Methode unter Offshore-Bedingun- mit der Wassertiefe, sondern auch deren
Nordsee verbessert gen. Untersuchungen zeigen, dass es spezifi- Belastung durch Wellen. Denn die Wellen-
Möglichkeiten für scher Korrekturen für die speziellen Klimata höhen steigen mit zunehmender Wassertie-
Offshore-Wind- in Küstennähe und dem auf offener See fe, und gleichzeitig ergibt sich mit dem ver-
energieanlagen. bedarf [15, 16, 17]. Ebenso können Langzeit- längerten Hebelarm vom Angriffpunkt der
daten des Luftdrucks auf Meereshöhe dazu Welle an der Wasseroberfläche bis zum Mee-
genutzt werden, um geostrophische Winde resboden ein größeres Kippmoment, dem
über der offenen See zu berechnen [18]. die Fundamente widerstehen müssen. Große
Da es nur sehr wenige physikalische Mes- Teile der Nordsee haben eher moderate Was-
sungen von Offshore-Windgeschwindigkei- sertiefen von bis zu 50 Metern. In der Deut-
ten und Wellenhöhen gibt, wurde von Mat- schen Bucht geht die Wassertiefe sogar bei
thies et. al. [19] ein Ansatz gewählt, der eine Entfernungen von bis zu 70 Kilometern von
große Anzahl von Beobachtungen der Volun- der Küste nicht über 40 Meter hinaus. In der
tary Observation Fleet (VOF) auswertet. Die zentralen und nördlichen Nordsee können
VOF ist eine Flotte aus kommerziell betrie- Tiefen von 75 bis 500 Meter erreicht werden.
benen Schiffen, die ihre meteorologischen
Beobachtungen in regelmäßigen Zeitabstän- 2.3 Einschätzung des Offshore-Wind-
den (alle drei Stunden) melden. Die Heran- energiepotenzials in der Nordsee
gehensweise der VOF- Mitglieder besteht aus Um eine Einschätzung des erreichbaren
kodierten Beobachtungen der meteorologi- Potenzials in der Nordsee geben zu können,
schen und Seezustandsparametern. Aus die- wird Bezug auf die „Study of Offshore-Wind
sen wird die notwendige Windgeschwindig- Energy in the EC“ [19] genommen. Tabelle
keit abgeleitet. Auch wenn dieser Ansatz 2.1 gibt absolute Zahlen für das Offshore-
nicht als der genaueste erscheint, gewährlei- Potenzial für die Nordseeanrainerstaaten
stet er dennoch eine gleichbleibende Metho- und relative Zahlen in Relation zum spezifi-
dologie und Qualität der Beobachtungen im schen nationalen Stromverbrauch wieder. Es
gesamten abgedeckten Seebereich. Für die ist wichtig festzuhalten, dass eine installier-
Nordsee wurden Schätzungen der mittleren te Leistung von 6 Megawatt pro Quadratkilo-
Jahreswindgeschwindigkeit für 12 Orte ent- meter angenommen und die folgenden Ein-
lang der Küste abgeleitet. Jede einzelne schränkungen berücksichtigt wurden:
Schätzung beruht auf mehreren tausend • Maximale Wassertiefe von 40 m
Beobachtungen. In der Vergangenheit wur- • Maximale Distanz zur Küste von 30 km
den eine Reihe von Studien durchgeführt, • Ausschluss von Gebieten mit Meeres-
um die Windressourcen und das erreichbare bodenneigung von über 5°
Windenergie-Potenzial auf den europäischen • Ausschluss von Verkehrszonen
Meeren zu berechnen. Ein Überblick über • Pipelines und Kabel wurden mit einem
diese Studien ist der noch immer aktuellsten Sicherheitsabstand von 2 km
und umfassenden „Study of Offshore-Wind ausgeschlossen
Energy in the EC“ von Matthies et. al. zu • Ausschlussflächen mit einem Durch-
entnehmen 1995 [19]. messer von 10 km um ÖlplattformenOffshore-Windenergietechnologie Zukunft Windkraft 11
• Ausschluss von Naturschutzgebieten chen als die Errichtung eines gleich großen
(lediglich das Naturschutzgebiet Parks, der aber aus einer größeren Anzahl
Wattenmeer). kleinerer Einheiten besteht. Ebenso erscheint
es ökonomischer, größere Einheiten pro Fun-
Tabelle 2.1: dament aufzustellen, wenn man davon aus-
Offshore-Potenzial ab- Max. Relativer
solute und relative Zahlen Offshore- Jährlicher Anteil am
geht, dass die Belastungen durch Wellen- und
in Relation zum nationa-
len Stromverbrauch.
Potenzial Verbrauch nationalen Eisgang die Stärke und das Gewicht der Fun-
TWh/a TWh/a Verbrauch %
damente zu einem viel größeren Ausmaß
Großbritannien 986 321 307
bestimmen als die Größe der Turbine selbst
Belgien 24 63.2 38
[20, 23, 24]. Zusammen mit den Entwicklun-
Niederlande 136 75.5 180 gen in der Onshore-Windenergietechnologie
Deutschland 237 431.5 55 verlangen die vorangestellten Überlegungen
Dänemark 550 32.2 1708 den Einsatz von Multi-Megawatt Maschinen
bei Offshore-Projekten. Die Anlagengrößen
Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, könn- auf dem gegenwärtigen Stand der Technik
te ein bemerkenswerter Anteil an Energie rangieren zwischen 2 bis 2,5 Megawatt. Die
durch Offshore-Windenergienutzung ge- nächste Generation der Offshore-Windturbi-
wonnen werden. Dennoch sollten die absolu- nen, die gegenwärtig entwickelt werden, Bodenmontierte
ten Zahlen mit Bedacht interpretiert werden, zeichnet sich vermutlich durch Leistungen Tragkonstruktion
da den Autoren von [19] möglicherweise zwischen 3 bis 5 Megawatt aus. Tunoe Knob
nicht sämtliche Einschränkungen bekannt
waren oder sich nach Abschluss der Studie
verändert haben können.
3. Offshore-Wind-
energietechnologie
3.1 Offshore-Windenergieanlagen
und Tragkonstruktionen
Die größte Herausforderung in der Entwick-
lung der Offshore-Windenergietechnologie
ist es, die Zusatzkosten für den Umzug auf
die offene See zu minimieren. Die Seeverka-
© Wolfgang Steche/Visum
belung und die speziellen Gründungstechni-
ken stellen die Hauptinvestitionskostentrei-
ber mit hoher Sensibilität gegenüber Wasser-
tiefe und Entfernung zur Küste (siehe
Abschnitt 5. Finanzierung), aber geringer
Sensibilität bezogen auf die Größe der Wind-
energieanlagen dar. Wenn man annimmt,
dass die Kosten für die Verkabelung auf dem Um für den Gebrauch gerüstet zu sein,
Meeresboden stärker von der Kabellänge als müssen sich Windenergiesysteme zunächst
von ihrer Leistungsfähigkeit bestimmt wer- einer „Marinisierung“ unterziehen, bevor sie
den, kann man davon ausgehen, dass eine auf offnerer See eingesetzt werden können.
kleinere Anzahl von großen Windenergiean- In diesem Zusammenhang werden Anlagen-
lagen in einem Windpark mit einer bestimm- entwürfe mit Optionen im Bereich der Blatt-
ten Gesamtleistung weniger Kosten verursa- spitzengeschwindigkeit, der Anzahl der12 Zukunft Windkraft Offshore-Windenergietechnologie
Rotorblätter sowie Betriebsführungsstrate- Die Tragkonstruktionen der Offshore-
gien (Betrieb mit variabler versus fester Windenergieanlagen lassen sich in zwei
Drehzahl) diskutiert. Man braucht speziellen Hauptgruppen unterscheiden:
Schutz gegen das aggressive Seeklima. • Bodenmontierte Tragkonstruktionen:
Außerdem sind im Offshore-Bereich weitere auf Schwerkraft basierende Gründungen,
Vorsorgemaßnahmen erforderlich, wie um- Einpfahlgründungen und Dreibein-
fassende Kontrollmöglichkeiten durch Fern- strukturen
bedienungs- und Überwachungssysteme, • Schwimmende Tragkonstruktionen.
Schiffs- oder Helikopterlandemöglichkeiten Offensichtlich ist der Vorzug der einen
und an Bord installiertes Hebezeug. oder der anderen Variante von der Wasser-
Wie bereits oben erwähnt (siehe tiefe abhängig. Da die Gebiete der Nordsee,
Abschnitt 1.3 Motivationen für die Offshore- von denen erwartet wird, dass sie in naher
Windenergienutzung) muss die technische Zukunft zur Windenergienutzung gebraucht
Verfügbarkeit der Offshore-Windenergie- werden, eine eher moderate Wassertiefe von
parks auf dem selben hohen Niveau liegen 40 bis 50 m aufweisen, kommen vor allem
wie die von Onshore-Windparks. Dort wer- bodenmontierte Tragkonstruktionen in Fra-
den typischerweise Verfügbarkeiten von ge. In bereits existierenden Offshore-Wind-
mehr als 95 Prozent erreicht. Es ist sehr parks wurden nur bodenmontierte Tragkon-
wahrscheinlich, dass die gegenwärtigen War- struktionen des auf Schwerkraft basieren-
tungsstrategien von Onshore-Windenergie- den Typs (z. B. Vindeby und Tunoe Knob,
anlagen, die sowohl präventive als auch kor- Dänemark) und Einpfahlgründungen (z. B.
rigierende Wartung beinhalten, mit einigen Bockstigen, Schweden und Blyth Harbour,
Anpassungen an die Offshore-Situation bei- UK) benutzt. Der ausführliche Bericht zu der
behalten werden . vorliegenden Studie gibt Auskunft über dieOffshore-Windenergietechnologie Zukunft Windkraft 13
technischen Eigenschaften aller genannten terbedingungen für die Offshore-Installati-
Tragkonstruktionslösungen. onsarbeiten beginnt Ende April und dauert
bis Anfang Oktober, d.h. an ungefähr 100 bis
3.2 Offshore-Windparkauslegung 120 Tagen sind Offshore-Aktivitäten mög-
Die Windturbinen in einem Offshore-Wind- lich.
park können in Reihen oder in Gruppen auf-
gestellt werden. Verglichen mit heutigen 3.3 Netzanbindung
Onshore-Parks wird empfohlen, dass diese Die Netzanbindung von Offshore-Windener-
Parks mit einer größeren minimalen Distanz gieparks hängt zunächst vor allem von den
von bis zu 8 bis 10 Rotordurchmesser zwi- Parametern „installierte Windparkleistung“
schen den einzelnen Windturbinen angelegt und „Entfernung zur Küste“ ab. Innerhalb
werden sollten. Um eine optimale Anord- des Offshore-Windparks werden die Wind-
nung zu erreichen, gilt es in erster Linie, drei energieanlagen vermutlich durch Mittel-
Effekte in Betracht zu ziehen: spannungskabel wie bei Onshore-Windparks
1. den geringeren Energieertrag der Wind- verbunden. Bei kleinen Offshore-Windparks
energieanlagen, die in der Mitte des Wind- nahe der Küste kann die Verbindung vom
parks stehen, durch niedrigere mittlere Windpark zum Netz durch eine oder mehre-
Windgeschwindigkeiten im Windschatten re Mittelspannungsleitungen erfolgen. Die
von voranstehenden Windenergieanlagen, zukünftigen Offshore-Windparks haben ver-
2. die Zunahme der Ermüdungslasten auf mutlich sehr viel größere Kapazitäten von
Windenergieanlagen in der Mitte des Wind- bis zu 1000 Megawatt und werden in deut-
parks aufgrund erhöhter Turbulenzen im lich größerer Entfernung zur Küste entste-
Windschatten der vorstehenden Windener- hen. Diese Windparks müssen mit Hoch-
gieanlagen und oder Höchstspannungsleitungen an das Netz
3. die Kosten der Verkabelung der einzel- angeschlossen werden. Damit werden Offs-
nen Windenergieanlagen untereinander. hore-Umspannwerke auf separaten Plattfor- Offshore-Windparks
Die optimale Größe eines Offshore-Wind- men an den Windparkstandorten notwen- müssen mit Hoch-
parks wird aufgrund der sehr viel höheren dig, um die Mittelspannung der Wind- spannungsleitungen
Kosten für den Netzanschluss sehr viel energieanlagen in Hoch- oder Höchstspan- an das Netz ange-
größer sein als die eines Onshore-Wind- nung umzuwandeln. Bei Entfernungen von schlossen werden
parks. Da die Kosten für die Verlegung der
Seekabel entscheidend von der Länge der
Kabel und weniger von deren Leistungs-
fähigkeit abhängt, werden die Gesamtkosten
bei einer größeren Windfarm günstiger aus-
fallen [20, 21]. Die aktuellen Zahlen von
Maschinen, die in einem einzigen Windpark
in einer Ausbaustufe aufgestellt werden kön-
nen, wird auf 100 Turbinen geschätzt, was
dem jährlichen Ausstoß einer einzelnen
Windenergieanlagen-Fabrik entspricht. Und
© Paul Langrock/Zenit/Greenpeace
es wird davon ausgegangen, dass sie inner-
halb einer Saison aufgestellt und in Betrieb
genommen werden kann [22]. Ein Park die-
ser Art erstreckt sich auf an die 40 Quadrat-
kilometer unter Verwendung von 2 bis 2,5
Megawatt Turbinen und 80 Quadratkilome-
ter, wenn 5 Megawatt Turbinen aufgestellt
werden. Die Bausaison mit akzeptablen Wet-14 Zukunft Windkraft Wirtschaftlichkeit
mehr als 50 Kilometern sind Wechselstrom- ren. Es ist gleichfalls möglich, die HGÜ
verbindungen sehr problematisch oder sogar direkt zu Gebieten mit großem Energiever-
unmöglich. Alternativ könnte Hochspan- brauch zu führen.
nungsgleichstromübertragung (HGÜ) benutzt
werden [25].
Die Seekabel innerhalb des Windparks
müssen nicht notwendigerweise in den See-
4. Wirtschaftlichkeit
boden eingelassen sein, vorausgesetzt, dass In einer Fallstudie über die Wirtschaftlich-
der Schiffsverkehr innerhalb des Windparks keit der Offshore-Windenergienutzung in
eingeschränkt bzw. vollständig untersagt ist. Deutschland sind die wesentlichen Grundbe-
Die Seekabel zwischen dem Windpark und dingungen aufgestellt worden, die für die
der Küste sollten im Seebett vergraben sein, Einschätzung der Kostensituation im Off-
um mögliche Schäden durch Ankern, shore-Bereich notwendig sind. Diese Unter-
Schiffsverkehr oder Fischfanggeräte zu ver- suchung basiert auf der relevanten Literatur
meiden. Es existieren mehrere Techniken, [21, 26, 27], die in den letzten Jahren zu die-
um die Kabel zu vergraben: u.a. Einschwem- sem Thema veröffentlicht wurde, sowie
men, jet trenching (Wasserstrahlpflügen) Informationen von privaten Firmen, die an
und andere. Um magnetische und elektri- der Entwicklung von Offshore-Windenergie-
sche Felder in der Umgebung der Kabel zu projekten in Deutschland beteiligt sind. Auf-
verhindern, müssen entsprechende Techni- grund der den Autoren zugänglichen Qua-
ken genutzt werden, d. h. bipolare Verbin- lität der Informationen beschränkt sich die
dungen im Fall der HGÜ und Dreifachkabel detaillierte Kostenabschätzung im folgenden
für die AC Verbindungen. Abschnitt auf die Situation in Deutschland.
Die vorhandenen Onshore- Windenergie- Es wird darauf hingewiesen, dass die absolu-
anlagen und Windparks sind hauptsächlich ten Werte nicht auf andere nationale Situa-
auf die Küstenregionen beschränkt, wo das tionen übertragen werden können, da die
existierende elektrische Hochspannungsnetz ihnen zugrunde liegenden Basisbedingun-
hauptsächlich aus 110 oder 150 Kilovolt Span- gen abweichen können.
nungssystemen besteht. Daher muss für sehr Bei der Auswertung der Informationen
große Offshore-Windparks eine separate wurden erhebliche Unterschiede in Bezug
Verbindung zu den Höchstspannungssyste- auf die vermuteten zusätzlichen Investitions-
men eingerichtet werden. Für die HGÜ wird kosten festgestellt, die in Relation zu der
die Länge der Kabel nicht durch die techni- Entfernung der Offshore-Windparks zur
schen Möglichkeiten eingeschränkt. Es ist Küste gesetzt wurden. Insbesondere Schät-
vom technischen Standpunkt aus nicht not- zungen bezüglich der Gründungs- und der
wendig, das Wechselrichtersystem (zum Netzanbindungskosten variieren auffällig
Übergang von Gleichstrom auf Wechsel- (siehe Tabelle 4.1). Die Schätzungen zeigen
strom)unmittelbar an der Küste zu installie- sehr deutlich, dass die Gesamtzusatzaus-
gaben in großem Maße von den Kosten für
Tabelle 4.1:
Zusatzinvestitionsausgaben als Prozentangabe vom WEA Preis
(869 Euro/kW) im Verhältnis zur Entfernung von der Küste
Entfernung von der Küste 30 Kilometer 50 Kilometer 70 Kilometer
Fundamente 35.3% - 38.2% 43.5% - 51.2% 38.8% - 47.5%
Installationen 8.8% - 13.3% 10.9% - 18.5% 9.7% - 23.3%
Netzanschluss 31.2% - 67.2% 44.3% - 82.8% 57.2% - 113.5%
Andere Ausgaben 7.4% - 23.9% 7.4% - 23.9% 7.4% - 23.9%
Summe der Zusatzinvestitionen 82.7% - 142.6% 106.1% - 176.4% 113.1% - 208.2%Wirtschaftlichkeit Zukunft Windkraft 15
die Netzanbindung abhängen, welche wie- nerierten Strom anzugeben, wird in der
derum stark von der Entfernung der Offshore- durchgeführten Kostenanalyse die minimale
Parks zur Küste abhängen. Standortqualität ermittelt, ausgedrückt in
Weitere Annahmen für die Berechnung Volllaststunden, mit der ein bestimmtes Ge-
der Energiegewinnungskosten sind in Tabel- biet entwickelt werden kann, die mittlere
le 4.2 aufgeführt: Einspeisevergütung gemäß dem Gesetz zur
Förderung erneuerbarer Energien in Deutsch-
Tabelle 4.2: land [28] vorausgesetzt. Diese Regularien Offshore-Windenergie
Grundlegende Bedingungen
für die Kosteneinschätzung sehen eine Einspeisevergütung von 9,1 Euro- spart langfristig
WT Preis 869,- Euro/kW Cent pro Kilowattstunde bei Offshore-Parks erhebliche Kosten ein.
Brechnete Zinsen 7.8% (30% eigene und
innerhalb der ersten 9 Jahre vor und von 6,1
70% externe Finanzierung) EuroCent pro Kilowattstunde in den folgen-
Oberflächenrauhigkeit 0,003 m den Jahren. Die mittlere Einspeisevergütung
Techn. Verfügbarkeit 95%
für eine Laufzeit von 20 Jahren berechnet
sich demzufolge zu 7,5 EuroCent pro Kilo-
Windpark-Effizienz 95%
wattstunde. Die folgende Tabelle zeigt die
Betriebskosten 7.5%
optimistischsten Resultate für die geforder-
Preissteigerung 2% pro Jahr ten Volllaststunden im Breakeven-Point:
Wiederanschaffungskosten 35% des WEA Preises
in der 2. Dekade
Tabelle 4.4:
Lebernsdauer 20 Jahre Volllaststunden und mittlere Jahreswind-
geschwindigkeit im Breakeven-Punkt.
Entfernung 30 km 50 km 70 km
In der Kostenberechnung sind drei ver- von der Küste
schiedene Entfernungen betrachtet worden: Volllaststunden 3280 Std. 3520 Std. 3585 Std.
30, 50 und 70 Kilometer. Die Schätzungen im Breakeven-
Point
beruhen auf der aktuellen Windenergieanla-
gentechnologie, d. h. Windenergieanlagen in Windgeschwindig- 8.5 m/s 8.9 m/s 9 m/s
einer Größenordnung von 2 und 2,5 Mega- keit in Höhe von 60 m
watt, die bereits gebaut wurden und in den
nächsten zwei Jahren für die Offshore- Wenn eine Nutzung der Offshore-Wind-
Anwendung angeboten werden. Als mittlere energieressourcen in Deutschland in groß-
Jahreswindgeschwindigkeit über der Nord- technischem Maßstab durchgeführt wird,
see werden zwischen 7 und 10 Meter pro ähnlich der, wie sie z. B. in Dänemark geplant
Sekunde in einer Höhe von 60 Metern über und teilweise umgesetzt worden ist [26], wer-
dem Meeresspiegel angenommen [19]. Mit den große Kosteneinsparungspotenziale er-
Hilfe dieser Annahmen sind Werte für die wartet, vergleichbar mit der Kostenentwick-
jährlichen Volllaststunden erstellt worden, lung im Onshore-Bereich. Insbesondere bei
wie in Tabelle 4.3 aufgeführt: Netzanbindung, Gründung und Kontrollsy-
stemen ist mit großen Kosteneinsparungen
Tabelle 4.3: zu rechnen. Außerdem kann mit Windener-
Volllaststunden in Relation zur mittleren Jahreswind-
geschwindigkeit in einer Höhe von 60 m gieanlagen in der Größenordnung von bis zu
Mittlere 7.2 7.7 8.0 8.3 8.8 9.0 9.5 5 Megawatt Leistung pro Turbine eine erheb-
Jahreswindge- liche Reduktion der spezifischen Zusatzko-
schwindigkeit
auf 60m, (m/s) sten der Offshore-Windenergienutzung im
Volllaststunden 2484 2800 3020 3175 3460 3580 3830 Vergleich zu den in der vorliegenden Arbeit
pro Jahr angenommenen Zusatzkosten erreicht wer-
den. Demzufolge werden die Kosten der
Anstatt den abgeschätzten Verkaufspreis Energiegewinnung durch Offshore-Wind-
einer Kilowattstunde für Offshore-windge- energie auf lange Sicht deutlich sinken.16 Zukunft Windkraft Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP)
5.Umweltverträglich Meeresbodens, und mehr als 400 Bohrplatt-
formen, in der Nordsee [29], stören die Zug-
keitsprüfung (UVP) vögel. Wie die Vergangenheit gezeigt hat,
birgt der Transport von Öl auf Schiffen die
5.1 Strategische Betrachtungen Gefahr von Schiffskollisionen und Unfällen
In der Diskussion, ob man Offshore-Wind- mit der Folge katastrophaler Ölverschmut-
energie nutzen sollte oder nicht, entsteht zungen. Bei der Anbindung von Produkti-
häufig die Erwartung, dass durch ihren Ein- onsorten an Verbrauchsgebiete durch Gaspi-
satz Konflikte mit dem Natur- und Land- pelines (vgl. Europipe von Norwegen nach
Umweltschäden der schaftsschutz minimiert werden können. Die Deutschland) ist es oft notwendig, interna-
fossilen Energie- Erfahrung mit Onshore- und ersten Offshore- tionale Naturschutzzonen zu durchqueren.
förderung werden Windenergieprojekten in Küstennähe hat Selbst wenn man von der Möglichkeit eines
durch die Wind- jedoch verdeutlicht, dass man diese Themen vernichtenden Reaktorunfalls absieht,
energienutzung aus- stets mit großer Umsicht behandeln muss, bedeutet der Gebrauch von Atomenergie
geschaltet. um den Landschafts- und Naturschutzfragen Eingriffe in die Natur, sowohl durch die Kon-
gerecht zu werden. taminierung der Abluft und Abwässer von
Die Auswirkungen, die Offshore-Wind- Atomanlagen als auch durch die Notwendig-
energie auf die Umwelt hat, muss im Ver- keit von Transport und Lagerung hoch radio-
hältnis zu den Auswirkungen anderer For- aktiver Abfälle.
men der Energieversorgung gesehen wer- Bei der Bewertung der möglichen
den: Weiterer Gebrauch von fossilen Ener- Umweltschäden durch Windenergienutzung
Windenergienutzung gieträgern führt zwangsläufig zu einer glo- ist besonders zu berücksichtigen, dass die
hilft, die Lebensräume balen Klimaveränderung. Außerdem bewirkt Möglichkeit besteht, o.g. Umwelteinflüsse zu
für Tiere im Meeres- die Öl- und Gasförderung in der Nordsee verringern.
bereich zu erhalten eine Verschmutzung des Wassers und des Bei einer strategischen Herangehenswei-
se an die UVP von Offshore-Windenergie-
projekten ist es von großer Bedeutung, diese
Überlegungen mit einzubeziehen. Darüber
hinaus ist eine sorgfältige Beurteilung der
möglichen Auswirkungen auf die Umwelt zu
einem Teil der Projektplanungsaktivitäten
zu machen. Der folgende Exkurs soll in die-
sem Zusammenhang einen Beitrag zur Eta-
blierung einer sinnvollen Praxis leisten.
5.2 Gesetzlicher Hintergrund der UVP
Der rechtliche Rahmen der UVP im Bereich
der Nordsee wird durch die UVP-Direktive
der EU (Council Directive 85/337/EEC, Neu-
fassung in der Council Directive 97/11/EC)
festgelegt, unabhängig von der nationalen
Gesetzgebung der EU-Mitgliedsstaaten.
© Armin Maywald/Greenpeace
Laut Annex II der Direktive erfordern
Anlagen, die der Stromerzeugung durch
Windenergie dienen (d. h. Windparks; 4. (a)
des Annexes), die Durchführung einer UVP.
Ziel der UVP ist es, die zuständigen
Behörden mit notwendigen Informationen
zu versorgen, um ihnen die Entscheidungs-Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) Zukunft Windkraft 17
findung in voller Kenntnis der für das Pro- Umwelteinflüsse durch den Ausbau von
jekt spezifischen Auswirkungen auf die Offshore-Windenergie besteht. Es muss
Umwelt zu ermöglichen. Das Verfahren ist jedoch angenommen werden, dass Offshore-
ein grundlegendes Instrument der Umwelt- Windparks ungünstige regionale Umwelt-
politik, wie in Artikel 130r des EU-Gemein- einflüsse nach sich ziehen, die nicht gänzlich
schaftsvertrages und des 5. Rahmenpro- durch technische Maßnahmen vermieden
gramms für Umweltpolitik und nachhaltige werden können. Eine Anzahl von Punkten
Entwicklung definiert. Es basiert auf dem bedürfen einer fundierten wissenschaftli-
Prinzip der Vorbeugung und Verhinderung. chen Forschung in größerem Umfang und
Vorrangig ist die Reduzierung der Umwelt- über einen längeren Zeitraum (wie z. B. die
schäden an der Quelle. Darüber hinaus muss horizontale und vertikale Verteilung der
der Verursacher möglicher Umweltschäden Zugvogelbewegungen über der Nordsee, die
die Kosten für Vorsorge- und/oder Wieder- genaue Festlegung der Grenzen für bedeu-
herstellungsmaßnahmen tragen. tende Vogelgebiete oder der Bereiche, die
Weitergehende Betrachtungen müssen unter die Habitats Direktive fallen, wichtige
angestellt werden, wenn Offshore-Wind- Gebiete der Wale, die Sensibilität der Meeres-
parks in besonderen Schutzgebieten wie den fauna gegenüber Lärm – ausführliche Bei-
Special Protection Areas (SPA) im Rahmen spiele befinden sich im vollständigen
der Vogelrichtlinie (Council Directive Bericht und in [30], [10]). Die Umwelteinwir-
79/409/EEC vom 2. April 1979 zum Schutz kungen eines individuellen Windparkpro-
von Wildvögeln Birds Directive) oder den jektes können ohne dieses Basiswissen nicht
Special Areas of Conservation (SAC) im Rah- vollständig erfasst werden.
men der Habitatrichtline (Council Directive Es muss hier jedoch darauf hingewiesen
92/43/EEC vom 21. Mai 1992 zum Schutz der werden, dass einige der fehlenden Informa-
natürlichen Lebensräume, Wildpflanzen und tionen allein durch Forschungsarbeit und
Wildtiere) geplant werden. ökologisches Monitoring an ersten Demon-
strationswindparks der Größenordnung, wie
5.3 Umfang der Umwelt- sie in Dänemark und anderswo geplant wer-
verträglichkeitsprüfung den, erhalten werden können.
Laut UVP-Direktive müssen die Umweltein- Ein gut organisiertes und strukturiertes
wirkungen eines Offshore-Windenergiepro- Programm zur Klärung dieser Fragen kann
jektes in allen Phasen seines Lebenszyklus dabei helfen, ein strategisches und effektives
geprüft werden. Solche Umwelteinwirkun- Verfahren zur Ermittlung von Vorranggebie-
gen können vom Windpark selbst, von sei- ten für die Offshore-Windenergienutzung
ner Errichtung, von der Netzanbindung, von anzustoßen. Eine solche Ausweisung von
dem Betrieb oder von seinem Abbau nach Vorranggebieten sollte wenn möglich der
Ende der Nutzungsdauer ausgehen. Für eine Entwicklung neuer individueller Projekte
detaillierte Diskussion der Auswirkungen vorausgehen. Wegen des öffentlichen Inter-
auf die Umwelt sei hier auf den vollständi- esses, des Umfangs und der Art dieser not-
gen Bericht dieser Studie verwiesen. wendigen Forschungsarbeiten kann diese
Aufgabe nicht den Windparkentwicklern
5.4 Empfehlungen für die einzelner Offshore-Projekte aufgebürdet
Durchführung der UVP werden.
Die positiven Auswirkungen von Offshore- Eine UVP für Offshore-Windparks sollte
Windenergieanlagen zur Reduzierung der deshalb in zwei getrennten Stufen erfolgen:
Treibhausgas-Emissionen wurden in Kapitel In einem ersten Schritt nach der politi-
1.2 ausführlich dargestellt. Im Rahmen der schen Entscheidung, Offshore-Windenergie
Studie wurde festgestellt, dass ein Wissens- in der Nordsee zu nutzen, sollten in einem
defizit über die möglichen regionalen kooperativen, internationalen Rahmen unter18 Zukunft Windkraft Sozioökonomische Auswirkungen
der Beteiligung der Öffentlichkeit (vgl. [31], 6. Sozioökonomische
[32], [33]) Gebiete mit den niedrigsten ökolo-
gischen Auswirkungen identifiziert und zur
Auswirkungen
Offshore-Windenergienutzung ausgewiesen
werden (z. B. Gebiete mit einer nur geringen Um einen Eindruck der sozioökonomischen
Anzahl an Seevögeln, Fischen und Seesäuge- Auswirkungen der Offshore-Windenergie-
tieren, mit stark gestörtem Grund durch nutzung zu geben, stellt der folgende
Fischfang, mit guten Bedingungen für die Abschnitt die Effekte auf die Arbeitsplatz-
Netzanbindung, mit geringen Zugvogelbe- situation heraus. Wieder wird beispielhaft
wegungen). Eine geeignete Ebene hierfür die erwartete Entwicklung in Deutschland
wäre ein europäisches Untersuchungspro- betrachtet. Die Effekte sind nur allgemein
gramm. Ein erster Überblick über mögli- quantifiziert ohne detaillierte Analyse der
cherweise geeignete Flächen ist in [10] ent- erforderlichen Arbeitsplatzqualifikationen.
halten. Insbesondere der Ausschluss der Anhand des in Kapitel 1.1 dargelegten
SACs und SPAs oder möglichen SACs und Ausbaus der installierten Kapazitäten kann
SPAs von möglichen Vorrangflächen kann das zu erwartende Gesamtvolumen von Inve-
eine Verzögerung und/oder Verhinderung stitionen in die Windenergienutzung in
konkreter Windparkprojekte vermeiden hel- Deutschland errechnet werden. Diese Berech-
fen. nung nimmt ein Absinken der spezifischen
Parallel zu einer solchen Überprüfung Investitionen pro installiertem Kilowatt an.
der potenziellen Gebiete müssen die fehlen- 1990 lagen die spezifischen Investitionen bei
den ökologischen und biologischen Daten ungefähr 1.400 Euro pro Kilowatt. Dieser
(siehe oben) erhoben werden. Erste Erfah- Wert sank bis 1999 auf 1.120 Euro pro Kilo-
rungen mit den Offshore-Windparks in watt. Hierbei ist die Inflationsrate nicht mit-
Dänemark und mit weiteren Demonstra- berücksichtigt worden. Das Gesamtvolumen
tionsprojekten müssen ausgewertet und die der Investitionen in die Windenergienutzung
Untersuchung der ungelösten Fragen inten- in Deutschland wurde basierend auf den
siviert werden. Zudem ist ein koordiniertes Werten für die spezifischen Investitionen zu
Vorgehen notwendig, um die negativen Aus- 51 Millionen Euro in 1990 ermittelt. Bis 1998
wirkungen durch die Netzanbindungskabel, stieg das Gesamtvolumen der Investitionen
die Naturschutzzonen, die das Wattenmeer auf 892 Millionen Euro an. 1999 verdoppelte
kreuzen, möglichst gering zu halten. Einige sich das Gesamtvolumen auf 1.760 Millionen
wenige ausgesuchte Routen sind höchst- Euro. Ein Großteil dieser Gesamtinvestition
wahrscheinlich akzeptabel, eine separate floss in die ökonomisch schwachen Gegen-
Anbindung jedes einzelnen Offshore-Wind- den Norddeutschlands.
parks möglicherweise aber nicht.
In einem zweiten Schritt müssen die
individuellen Auswirkungen der jeweiligen
Windparkprojekte aufgenommen und tech-
nische Lösungen zu deren Reduzierung oder
Quelle: DEWI / © MedienMelange/GP
Vermeidung gefunden werden. Es sollte
ebenfalls Teil der UVP sein, gegebenenfalls
geeignete Kompensationsmaßnahmen zu
finden. Weitere Informationen zum konzep-
tionellen Rahmen, zu Umfang und Kosten
einer standortspezifischen UVP finden sich
in [33].Sie können auch lesen
