Windenergieanlagen (WEA) haben einen vergleichsweise geringen Flächenbedarf. Durch die stetige Weiterentwicklung der Anlagentechnik und -effizienz lassen sich Mensch und Natur schützen und die Akzeptanz für diese Energieform steigern.
Funktionsweise von Windenergieanlagen
Windenergieanlagen wandeln die Bewegungsenergie des Windes über ihre Rotorblätter und einen Generator in elektrisch nutzbare Energie um. Dabei wird, wie bei einem Flugzeugflügel, das Prinzip des Auftriebs genutzt, durch das sich die Rotorblätter bewegen und so den Generator antreiben. Die Drehrichtung ist – mit Blick in Windrichtung – im Uhrzeigersinn.
Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Dieser liegt für WEA bei theoretisch maximal 59 Prozent und in der Praxis bei 45 bis 50 Prozent.
Die energetische Amortisationszeit, d.h. die Zeit, die eine Anlage laufen muss, um die für ihre Produktion benötigte Energie zu erzeugen, beträgt 2,5 bis 3,2 Monate, bei einer durchschnittlichen Laufzeit von 20 bis 25 Jahren laut Herstellerangaben. Die tatsächliche Laufzeit der in Deutschland im Jahr 2022 zurückgebauten Anlagen betrug durchschnittlich 21 Jahre.
Bauteile von Windenergieanlagen
Eine Windenergieanlage lässt sich grob unterteilen in Fundament, Turm, Gondel und Rotor. Das Fundament sorgt dafür, dass die WEA sicher steht und die Kräfte, die auf Turm und Rotor wirken, in den Boden abgeleitet werden. Der Turm ist ein hohler Zylinder, der entweder aus Stahlbeton oder aus Stahl – heute am weitesten verbreitet – gebaut wird. Die Höhe des Turms und der Durchmesser des Rotors, der üblicherweise aus drei Flügeln besteht, sind abhängig von der Leistung der Anlage und den vorliegenden Windbedingungen. Die Gondel, auch Maschinenhaus genannt, verbindet Turm und Rotor miteinander und beinhaltet unter anderem den Generator, Bremsen und Steuerungselektronik.
Entwicklung von Windenergieanlagen
In den letzten Jahren hat die Entwicklung von Windenergieanlagen erhebliche Fortschritte erzielt. So werden die Anlagen nicht nur größer, sondern auch gleichzeitig wesentlich effizienter und leistungsstärker. Heute genehmigte Windenergieanlagen in NRW erreichen bereits eine Leistung von 5 Megawatt und haben eine Volllaststundenzahl von 2.500 und mehr. So viele Stunden laufen sie also durchschnittlich auf voller Leistung und erzeugen damit jeweils etwa 12,5 Millionen Kilowattstunden pro Jahr – genug, um bilanziell 3.500 Drei-Personen-Haushalte zu versorgen.
Repowering
Unter dem Begriff Repowering versteht man den Rückbau von Altanlagen und die simultane Errichtung von neuen, leistungsstärkeren WEA. Bilanziell werden dabei mehrere kleinere Anlagen durch weniger, aber größere Anlagen ersetzt. Derzeit zurückgebaute Windenergieanlagen haben in Deutschland durchschnittlich eine Lebensdauer von 21 Jahren. Das Repowering der Anlagen kann sich lohnen, da sich Effizienz und Stromertrag von Neuanlagen in den letzten Jahren stetig verbessert haben.
Rückbau und Recycling von Windenergieanlagen
Über einen Zeitraum von 20 Jahren erhalten WEA üblicherweise eine Vergütung für den eingespeisten Strom über das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG). Nach dem Vergütungszeitraum stellt sich die Frage, ob die Anlage technisch weiterbetrieben werden kann und eine alternative Vergütung wirtschaftlich tragbar wäre. Falls dies nicht der Fall ist, wird die Altanlage fachgerecht zurückgebaut. Dabei können 81 bis 90 Prozent der Komponenten recycelt bzw. weiterverwendet werden. Im Bereich der schwer recycelbaren Rotorblätter besteht weiterhin Forschungsbedarf – diese werden zum aktuellen Zeitpunkt thermisch verwertet und bei der Zementherstellung als Zuschlagstoff eingesetzt. Ebenso bestehen bei den verbauten Seltenen Erden noch Herausforderungen beim Recycling.
