Zur Bedeutung der
Windenergie
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Die deutsche Öffentlichkeit
sieht in der Windenergie eine erneuerbare Energiequelle
von besondere Bedeutung, weil
Die 1. Aussage gilt nicht generell: Z.B. bei stabilen
Hochdrucklagen (wie Im Sommer 2018) wehte fast kein Wind
in Deutschland.
Und die Gültigkeit der 2. Aussage ist natürlich abhängig
davon, wie die Kostenanalyse durchgeführt wird, ob z.B.
nur die internen oder auch die externen Kosten
berücksichtigt werden.
Die internen Kosten beinhalten
i.W. die Kosten der Exploration, des Aufbaus, des
Betriebs und der Wartung einer Anlage. Selbst wenn
man die Kostenanalyse auf diese internen Kosten
beschränkt (und damit die externen Kosten, wie die
der Energiespeicherung, des Energietransports und
staatlicher Eingriffe - insbesondere durch das EEG
mit seinen sozialen
Auswirkungen - ausklammert), existieren in
allen der 3 fundamentalen Lebensbereichen
Alternativen, die preisgünstiger sind als die
Windenenergie, wie aus Tabelle
rechts ersichtlich ist. Und das entspricht unserer
täglichen Erfahrung, jedenfalls z.Z. noch:
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Lebens-
bereich
|
Windenergie
relat. Kosten
|
billigere
Alternative
|
relat.
Kosten
|
Elektr.
Energie
|
1.
|
Kohle
|
0.53
|
Mobilität |
1.
|
Erdöl |
0.15
|
Wärme |
1.
|
Erdgas
|
0.30
|
Kostenvergleich in 3 Lebensbereichen zwischen
der Windenergie und alternativen Energiequellen
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Für unsere Mobilität
spielen Elektrofahrzeuge weltweit praktisch keine Rolle
und Kohlekraftwerke sind weltweit immer noch die
Hauptversorger für elektrische Energie. Warum ist das so?
Weil es einen fundamentalen
Zusammenhang zwischen den Energiekosten und dem
Wohlstand einer Nation gibt. Auch Deutschland kann sich
diesen Gesetzmäßigkeiten nicht entziehen, und das wird
besonders dann deutlich, wenn man seine Stellung innerhalb
anderer Nationen bezüglich der Windenergienutzung
betrachtet.
Die Subventionen durch das EEG
waren der Grund, dass Deutschland um die Jahrtausendwende
in der Nutzung der Windenergie führend war.
Aber diese Zeiten sind
längst vorüber: Im Jahr 2021 betrug die in Deutschland
genutzte Windkraftleistung nur noch 6.5% der
globalen Leistung, Deutschland wurde um mehr als
das Fünffache übertroffen von der VRChina mit
33.9%, und auch die USA besaßen immer noch einen
Anteil von 20.9%.
Die Tabelle
rechts zeigt die 5 wichtigsten Länder in der
absoluten Nutzung1) der Windenergie,
wie hoch ihr prozentualer Anteil an der globalen
Nutzung war und in wie weit diese Nutzung
tatsächlich in der Lage war, den nationalen
Primärenergiebedarf PEB zu decken.
|
Land
|
Nutzung1)
(TWh/a)
|
global
%
|
PEB
%
|
1. VRChina
|
614.2
|
33.9
|
1.3 |
2. USA
|
379.8
|
20.9
|
1.5
|
3. Deutschland |
118.6
|
6.5
|
3.4
|
4.
Großbritannien
|
68.2
|
3.8
|
3.4
|
5. Indien |
68.1
|
3.8
|
0.7
|
Die 5 wichtigsten Nutzer der Windenergie im
Jahr 2021, ihr Anteil an der globalen Nutzung
und wie hoch der prozentuale Beitrag zur Deckung
des nationalen Primärenergiebedarfs PEB
(berechnet nach der Wirkungsgradmethode)
ist.
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Und daraus wird ersichtlich, dass wohl noch sehr viel Zeit
vergehen wird. bis die Windenergie tatsächlich einen
merklichen Beitrag zur Versorgung mit Primärenergie
leisten wird. Besonders interessant ist die Situation in
der VRChina, auf die ich in anderem Zusammenhang noch eingehen werde.
Die Situation in Deutschland, d.h. wie viele WKA und mit
welcher Gesamtleistung in jedem Bundesland errichtet
waren, wollen wir in einem Extrakapitel betrachten.
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Neben der installierten Leistung P enthält die obige Tabelle auch die
Menge der gewandelten Leistung Pe und den daraus sich
ergebenden Nutzungsgrad aller WKA eines
Lands. Bei der Berechnung von sollte
berücksichtigt werden, dass der maximal mögliche
Wirkungsgrad einer WKA den Wert
0.32 besitzt (siehe Energie2). Der
Nutzungsgrad beträgt daher
![](30602.gif) = Pe/ P = ![](30605.gif)
( = Pe/ P wird Kapazitätsfaktor
genannt).
Der tatsächliche Nutzungsgrad der WKA ist also etwa 5mal
größer als der von deutschen
Fotovoltaik-Anlagen, wenn die gleichen
Berechnungsmethoden verwendet werden. Ganz überraschend
ist aber natürlich nicht, dass Dänemark mit seinen großen
Küstenregionen den höchsten Nutzungsgrad für die
Windenergie erreicht. Und ähnliches
gilt für Großbritannien, aber dort wurden, verglichen mit
dem Bedarf, bis 2021 wesentlich weniger Leistung
installiert.
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Bei der Analyse
der obigen Tabelle sollte berücksichtigt werden,
dass die Windverhältnisse im Jahr 2021 über
der BRD und Europa insgesamt ungünstiger waren als
in den Jahren davor. Nur Ignoranten werden
behaupten, dass WKA jedes Jahr eine konstante,
vorhersagbare Leistung liefern. Diese ist
vielmehr gebunden an die meteorologischen
Bedingungen, die von Jahr zu Jahr schwanken. Die
Schwankungen spiegeln sich in dem
Kapazitätsfaktor
wieder, der seit 2005 für verschiedene
Länder in der Abbildung rechts gezeigt ist.
Demnach ist der Kapazitätsfaktor von WKA in
Deutschland jedes Jahr kleiner gewesen als der in
Dänemark und das ist einer der Gründe, warum dort
ein wesentlich höherer Deckungsgrad für
elektrische Energie aus Windkraft erreicht wird.
Einen grafischen Eindruck über die mittleren
Windgeschwindigkeiten in Europa vermittelt der europäische
Windatlas. |
![](3-6-01.gif)
Der
Kapazitätsfaktor von WKA in ausgesuchten Ländern
seit 2005.
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Damit ist Deutschland kein
besonders geeignetes Land für den Bau von WKA.
Geeigneter sind Länder mit einer zur gesamten Landfläche
sehr großen Küstenfläche, wie z.B. Dänemark, Holland oder
England. Und so ist nicht verwunderlich, dass Dänemark
einen relativ großen Anteil seines Bedarfs an elektrischer
Energie mithilfe von WKA wandelt, die USA aber nur einen
sehr kleinen Anteil trotz des im Mittel höheren
Kapazitätsfaktors. Weiterhin ist in Dänemark die Technik
sehr weit fortgeschritten, die WKA in den flachen
Küstengewässern zu errichten, die sog. "Offshore-Anlagen".
Dies ist eine weitere Erklärung für den relativ großen
Kapazitätsfaktor, der dort erreicht wird und der
Küstengewässer besonders attraktiv für die Errichtung von
WKA macht, vorausgesetzt, man missachtet die damit auch
verbundenen Probleme3).
Die UN
glaubt allerdings mithilfe neuerer Untersuchungen gefunden
zu haben, dass ca. 13% der Landfläche in den we-Ländern sich zur
Aufstellung von WKA eignen und damit diese
Wandlungstechnik ein großes Zukunftspotenzial in den we-Ländern besitzt.
Hierbei sollte bedacht werden, dass die Versorgung mit
elektrischer Energie aus einer WKA eine technisch hoch
entwickelte Infrastruktur voraussetzt, welche die
Energiespeicherung und den Energietransport gewährleistet,
und die in den meisten we-Ländern
wohl nicht vorhanden ist. Außerdem zeigen die Dongzhou-Konflikte
in der VRChina, dass sich die Bevölkerung nicht
widerstandslos von ihrem Land verdrängen lässt, um dort
eine WKA zu errichten.
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1) Die
Nutzung ist der Teil der installierten Leistung, der
tatsächlich in das Elektrizitätsnetz eingespeist wird. Sie
definiert den Nutzungsgrad , wie weiter unten
erläutert wird.
2) Bemerkenswert ist auch, wie Dänemark einen
derart hohen Versorgungsgrad mit Windenergie erreicht. Dies
liegt einmal an dem geringen Bedarf und dann i.W. an der
Einbindung Dänemarks in das elektrische Verbundsystem NORDEL,
über das die benötigte Energie - insbesondere aus
norwegischen Wasserkraftwerken - fließt, wenn in Dänemark
kein Wind weht. Wegen der viel größeren Anforderungen
existiert diese Lösung für Deutschland nicht!
3) Wie viel Windleistung auch bei
Offshore-Anlagen wirklich ans Netz geliefert wird, hängt
von den notwendigen Wartungs- und Reparaturarbeiten und
den Windverhältnissen ab. Normalerweise liegt der
Nutzungsgrad bei weniger als 0.1,
siehe obige Tabelle. Nicht zu übersehen ist auch die
Störanfälligkeit von Offshore-Anlagen, die dazu führte,
dass " Alpha Ventus"
im Jahr 2018 total vom Netz genommen werden musste. Unter
diesen Umständen müsste die Anzahl aller Windparks in
Deutschland mindestens verdoppelt werden, um die deutschen
Kernkraftwerke zu ersetzen, wobei aber erst noch die
zusätzlichen Probleme gelöst werden müssten, welche von
einer fluktuierenden Energiequelle verursacht werden.
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