Ökobilanzen für Onshore-Windenergieanlagen im Blick
Auf dem Weg in ein Zeitalter erneuerbarer Energiequellen nimmt die Windenergie an Land im klimaneutralen Energiemix der Zukunft eine Schlüsselstellung ein. Während sich Umweltverbände für einen forcierten Ausbau in Deutschland stark machen, zeigen Hersteller bisher kaum Interesse, mit aktuellen Ökobilanzen zu punkten.
Aktuell stehen nach Angaben des Deutschen Windenergie-Instituts knapp 22 000 Windkraftanlagen mit einer installierten Nennleistung von fast 28 000 MW in der Republik. Dass die „weißen Riesen“ einen wichtigen Beitrag zur Verminderung der Treibhausgasemissionen leisten und eine tragende Rolle bei der umweltfreundlichen Stromproduktion einnehmen, ist inzwischen unbestritten.
Ein wichtiger Faktor in den vergleichenden Emissionsbilanzen von fossilen und regenerativen Energien ist der Kumulierte Energieaufwand (KEA). Er misst alle direkten und indirekten Energieaufwendungen inklusive der Vorketten über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Dazu gehören bei fossilen Energien deren Abbau, Bereitstellung und Verfeuerung, die Entsorgung von Abfallstoffen oder der Abriss und das Recycling eines Kraftwerkes.
Grundsätzlich schneiden alle erneuerbaren Energien im Vergleich zur fossilen Konkurrenz sehr gut ab. Sie vermeiden nicht nur Emissionen und den Verbrauch von Ressourcen, sie spielen auch die zur Herstellung verbrauchte Energie sehr schnell wieder ein und produzieren über die gesamte Lebensdauer klimafreundliche Energie.
Der Erntefaktor für eine Windenergieanlage liegt um ein Vielfaches höher als der Energieeinsatz zur Herstellung
So hat sich etwa ein Windrad – je nach Energieaufwand und Standort – in drei bis sieben Monaten energetisch amortisiert. Der Erntefaktor, das heißt die Energie, die über den Lebenszyklus von der Windenergieanlage produziert wird, liegt um ein Vielfaches höher als der Energieeinsatz zur Herstellung, vor allem, wenn man noch Recycling und Weiterverwertung der Bauteile einbezieht.
So weit die Energiebilanz: Wie gut eine gesamte Ökobilanz für neue Anlagentypen über eine Lebensdauer von 20 Jahren ausfällt, lässt sich aber kaum ermitteln. Grund hierfür ist, dass die meisten Analysen von Windkraftanlagen an Land gut zehn Jahre alt sind und die Hersteller nicht nachlegen.
Zwar sind ältere Ökobilanzen nicht komplett überholt, da sich an der energetischen Amortisationszeit grundsätzlich wenig geändert hat, aber: „Der KEA wird durch neue Techniken und einen geringeren Materialaufwand in der Produktion natürlich besser. Außerdem gibt es Maschinen mit und ohne Getriebe, deren Konstruktionsprinzipien Einfluss auf die Ökobilanz haben“, erklärt Hermann-Josef Wagner, Professor für Energiesysteme und Energiewirtschaft an der Bochumer Ruhr-Universität.
Zudem berücksichtigen ältere Analysen nicht den Trend zu immer größeren Nabenhöhen und Rotordurchmessern, um mehr Strom zu ernten. „Der zusätzliche Energieaufwand für neue Turmhöhen und lange Rotorblätter wird mehr als kompensiert“, sagt Wagner.
„Entscheidend ist aber, wie hoch die Stromproduktion über die gesamte Nutzungsdauer an einem Standort ist. Optimal wäre es, wenn Hersteller automatisch Ökobilanzen liefern würden. Schließlich müssen die Produkte im Sinne des Klimaschutzes und der Ökologie nachhaltig sein“, findet Wagner.
Nur – davon ist die Branche weit entfernt. Auf Nachfrage der VDI nachrichten konnte der Bundesverband Windenergie (BWE) nur auf Enercon verweisen. Der Auricher Hersteller von getriebelosen Anlagen mit Elektromagneten hat als Einziger eine aktuelle Lebenszyklusanalyse vorzuweisen. Als Grund für dieses Engagement nannte Enercon, dass Kunden zunehmend nicht nur in ein profitables, sondern auch in ein umweltfreundliches Produkt investieren wollen.
Bilanziert wurde eine 2,3-MW-Anlage des Typs E-82 mit einem 97 m hohen Betonturm und einem Primärenergieverbrauch von 2880 MWh an drei unterschiedlichen Standorten. Danach betrug die Nettoenergieproduktion über die gesamte Lebensdauer an Inlandsstandorten 101 990 MWh, in der Nähe von Küsten 117 500 MWh und direkt an Küstenstandorten 147 000 MWh.
Somit ergibt sich für Inlandstandorte ein Erntefaktor von 35,4, das heißt: Die Anlage des Typs E-82 erzeugt während einer Nutzungsdauer von 20 Jahren 35,4-mal so viel Energie, wie sie während ihres Lebenszyklus verbraucht. Die energetische Amortisationszeit ergibt dann 6,8 Monate. Steht die Windenergieanlage küstennah, beträgt der Erntefaktor 40,8, die energetische Amortisationsdauer 5,9 Monate direkt an der Küste sind es bei einem Erntefaktor von 51 sogar nur 4,7 Monate.
Den CO2-Fußabdruck gibt Enercon bezogen auf die Standorte mit 8,9 g CO2/kWh, 7,7 g CO2/kWh und 6,1 g CO2/kWh an. „Wir müssen uns zu Recht der Diskussion stellen, wie umweltfreundlich die Technik ist, und diese Leistung auch selbst erbringen“, macht Ruth Brand von Enercon deutlich.
Ökobilanzen stehen bei den Herstellern von Windenergieanlagen nicht ganz oben auf der Agenda
Dass gute Argumente die Branche vor heiklen Fragen bewahren können, zeigte sich auf der letzten Hannover Messe. Dort war ein Fernsehteam von „Panorama“ unterwegs und wollte wissen, wie es die Hersteller mit den Arbeitsbedingungen und dem Abbau von Seltenen Erden wie dem für Permanentmagnete wichtigen Neodym in China halten.
Statt Antworten gab es vielfach nur Achselzucken. Hätten die Hersteller aktuelle Ökobilanzen vorliegen gehabt, hätten sie wahrscheinlich gewusst, was sich erst im Nachhinein herausstellte: „Dass in den meisten Windkraftanlagen bislang kein Neodym steckt. Es war deshalb handwerklich nicht in Ordnung, die Unternehmen so zu überfallen“, macht Alexander Sewohl, Pressesprecher des BWE, deutlich.
Allerdings muss Windverbandssprecher Sewohl einräumen, dass Ökobilanzen bei den Herstellern nicht unbedingt ganz oben auf der Agenda stehen. Die könnten aber helfen, um den Ausbau der Windenergie und die Akzeptanz dafür voranzutreiben. Schließlich geht es schlicht um die Frage, wie Klima- und Naturschutz bis zum endgültigen
Atomausstieg im Jahr 2022 umweltverträglich unter einen Hut passen.
Im Auftrag des BWE hatte das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Iwes) jüngst mit 189 GW ein großes Potenzial für Windkraftanlagen an Land in Deutschland ausgemacht. Damit ließen sich theoretisch 65 % des deutschen Strombedarfes decken. Dafür müssten aber 2 % der gesamten deutschen Landesfläche außerhalb von Schutzgebieten für die Windenergie geopfert werden. Außerdem müssten die planungsrechtlichen Bedingungen wie Höhenbegrenzungen oder Abstandsregeln verbessert werden.
Nabu: „Wir stehen klar zur Windenergie an Land“
Dass bei dieser Frage die deutschen Naturschutzverbände nicht gegen alles und jeden sind, unterstreicht Elmar Große Ruse, Referent für Energiepolitik und Klimaschutz beim Naturschutzbund Deutschland (Nabu): „Wir stehen klar zur Windenergie an Land und müssen den Ausbau forcieren, um die Energiewende zu schaffen“, erläutert er.
Ähnlich positive Bekundungen gibt es auch von anderen Verbänden. Alle wollen die Windenergie – aber eben nicht um jeden Preis. „Restriktionen sind immer mit konkreten Standorten verbunden. Etwa wenn es um Naturschutzgebiete oder gefährdete Vögel geht“, erläutert Große Ruse die Sicht des Nabu. Nachholbedarf sehe sein Verband vor allem in Baden-Württemberg, Nordrhein- Westfalen oder in Bayern. „Das würde auch den Ausbau der Netzinfrastruktur im Norden minimieren. Unterschiedliche Positionen gibt es in den Landesverbänden dazu, ob mehr Windkraft in Wäldern gewünscht ist oder nicht.“
Für Große Ruse sind knackfrische Ökobilanzen nicht das alleinige Argument, da sich Klimaschutz nicht von der eigentlichen Ökologie trennen lässt. „Themen wie Seltene Erden sind sicherlich eine Achillesferse für die Windkraft. Uns geht es aber auch darum, den Austausch alter gegen neue und leistungsstärkere Anlagen zu beschleunigen.“ Das würde nicht nur die Zahl der Windkraftanlagen reduzieren. „Es wäre auch charmant für den Artenschutz, da sich Sünden aus der Vergangenheit beseitigen ließen. Wir wollen keinen Wildwuchs, sondern einen gesteuerten Ausbau der Windenergie an Land“, erklärt der Nabu-Energieexperte.
Onshore-Windkraft* im Öko-Fokus
Mehr Windkraft an Land rückt Ökologie ins Blickfeld
-Energetische Amortisation: je nach Standort zwischen 4,7 Monaten und 6,8 Monaten, wobei küstennahe Standorte in der Regel windhöffiger sind. Daher wird dort mehr Strom erzeugt, die Amortisation erfolgt daher dort schneller.
-Materialaufwand: Eine 2,3-MW-Windkraftanlage benötigt rund 2100 t an Material. In der Hauptsache ist es Beton (1744 t) für das Fundament und Stahl (237 t) für Turm und Gondel.
-Treibhausgasemissionen: zwischen 6,1 g CO2-Äquivalent und 8,9 g CO2-Äquivalent pro erzeugter kWh Strom. Vergleichswert ist die kWh aus dem deutschen Strommix von 665 g CO2-Äquivalent. Offshore-Windkraftanlagen liegen bei 30 g CO2-Äquivalent/kWh.
-Ökobilanzen zu Onshore-Windkraftanlagen sind zu aktuellen Anlagen rar. Zurzeit laufen Antragsverfahren im wissenschaftlichen Umfeld für neue Ökobilanzen, denn die existierenden sind meist zehn Jahre und älter.
-Flächenverbrauch und Naturschutz: werden in einer Ökobilanz nicht erfasst. Der Konflikt geht bei der Onshore-Windkraft schon zurück bis in die 90er-Jahre. Die Naturschutzverbände befürworten inzwischen eine standortspezifische Sichtweise. swe
*am Beispiel einer getriebelosen Windkraftanlage Enercon E-82 E2 mit einer Nennleistung von 2,3 MW
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