Raumforschung und Raumordnung | Spatial Research and Planning 0034-0111 1869-4179 oekom 10.14512_rur_48_0209 Marktdurchsetzung von Windenergie in Norddeutschland: Standorte und Einspeisepreise Jarass Lorenz Prof. Dr. Gustav-Adolf-Straße 56200 Wiesbaden Deutschland 48 2 123 130 1990 by the RuR Editors; re-published by oekom 2023 Zusammenfassung

Bei den guten Windverhältnissen in Norddeutschland ist die Marktdurchsetzung von Windenergie im wesentlichen von der Verfügbarkeit von Standorten (“technisches Potential“) sowie der Höhe der bezahlten Einspeisepreise (“wirtschaftliches Potential“) abhängig.

Die vorliegenden Windmessungen zeigen, daß jedenfalls im langjährigen Durchschnitt Hauptwindrichtungen nicht so stark ausgeprägt sind, daß eine Konzentration der Windkraftanlagen senkrecht zur Hauptwindrichtung und damit eine bessere Ausnutzung der Standorte möglich ist. Erste Messungen in norddeutschen Windparks zeigen, daß beim üblichen Anlagenabstand von zehn Rotordurchmessern eine abschattungsbedingte Verminderung der Windstromproduktion von über 10% zu erwarten ist.

Erste systematische Abschätzungen ergeben ein Standortpotential für 30 000 bis 60 000 Anlagen der derzeit gebauten Standardklasse mit 25 m Rotordurchmesser und 250 kW installierter Leistung. Eine vollständige Ausschöpfung dieses Potentials bedeutet eine Windstromproduktion von 10 bis 20 TWhe, also 15 % bis 30 % des derzeitigen Stromverbrauchs in Norddeutschland.

An besonders windgünstigen Standorten sind Windkraftanlagen bereits heute einzelwirtschaftlich konkurrenzfähig mit Produktionskosten von rund 0,25 DM/kWhe. Die derzeit für Windstrom bezahlten Einspeisepreise von 0,10 DM/kWhe entsprechen nur etwa der Hälfte der Stromkosten in neuen Kernoder Kohlekraftwerken.

Die Bundesregierung gewährt derzeit im Rahmen des “100-MW-Windprogramms“ einen Zuschuß von 0,08 kWhe Windstrom, der als Vergütung für seine geringeren Umweltkosten aufgefaßt werden kann. Sobald die großen Energieversorgungsmonopole eine marktwirtschaftlich gebotene Einspeisevergütung von rund 0,20 DM/kWhe bezahlen, kann sich Windenergie am Markt durchsetzen: Eine Abdeckung von 15 % des norddeutschen Stromverbrauchs erfordert rund 30 000 Anlagen mit 25 m Rotordurchmesser bei etwa 15 Mrd. DM Investitionskosten.

 Anmerkungen Vgl. hierzu Jarass, L.: Strom aus Wind. – Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag 1981. Zu einer sehr profunden Darstellung der Technik von Windkraftanlagen siehe Molly, Jens P.: Windenergie. – Karlsruhe: C.F. Müller Verlag, 2. Aufl. 1989 und Hau, Erich: Windkraftanlagen – Grundlagen, Technik, Einsatz und Wirtschaftlichkeit. – Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag 1988 Betz bewies bereits 1926 dieses für die Windkraftnutzung zentrale Theorem; vgl. Betz, A.: Windenergie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen. In: Aus Naturwissenschaft und Technik, Heft 2. – Göttingen: Vandenhoeck und Ruprecht 1926 Vgl. etwa die europaweite (v. a. für dänische und niederländische Anlagen) des Fraunhofer Instituts für solare Energiesysteme; dargestellt etwa in Windkraft-Journal 4/88, S. 178 ff. Vgl. auch die im Windkraft-Journal seit 1/89 enthaltene Leistungsstatistik für deutsche Anlagen. Rotorfläche = (d/2)2 * π; Abstandsfläche pro Anlage (vgl. Abb. 2) = (k * d)2 * √/3/2; damit ist das Verhältnis Rotorfläche/Abstandsfläche gegeben durch 0,91/k2. Mit dominierender Hauptwindrichtung können ohne zusätzliche Abschattung bis zu 0,87 * k so viele Windkraftanlagen installiert werden (k * d gibt den benötigten Mindestabstand als k‑faches des Rotordurchmessers d an). Vgl. das Verhältnis der beiden Formeln in den Abbildungen 2 und 3. Vgl .Jarass, L. et. al.: Windenergie. Eine systemanalytische Bewertung des technischen und wirtschaftlichen Potentials für die Stromerzeugung in der Bundesrepublik Deutschland, durchgeführt im Auftrag der Internationalen Energie-Agentur. – Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag, berichtigter Nachdruck 1981, S. 65/66 (auch in englischer und russischer Ausgabe verfügbar) Vgl. etwa Statistik der Energiewirtschaft 1987/88, Vereinigung Industrielle Kraftwirtschaft, Essen Nur 4 %‑Punkte lagen in der Nähe von Hochspannungsleitungen. Bei der vorsorglichen Flächensicherung für Windenergiefarmen in Regionalplänen des Ministers für Natur, Umwelt und Landesentwicklung des Landes Schleswig-Holstein werden derzeit z.B. folgende Mindestabstände diskutiert: zu Siedlungen und Einzelhäusern 500 m; zu Städten 1 000 m; zu Straßen, Bahnlinien und Hochspannungsleitungen 200 m; eine Nichtnutzung der Marsch-Geest-Grenze von insgesamt 1 500 m. Vgl. etwa Koch, Till: Landesplanerische Probleme von Windenergieanlagen und Windenergieparks. In: Seminarbericht Sonnen- und Windenergienutzung in der räumlichen Planung. Hrsg.: Institut für Städtebau und Landesplanung an der Universität Karlsruhe, 1988 Davon ca. 1 800 km2 mit Jahresdurchschnittswindgeschwindigkeiten in 10 m Höhe von 5–6 m/s und nur 20 km2 mit 6–7 m/s. Vgl. Jarass, A. et.al.: Potential of Wind Energy in the Federal Republic of Germany. In: Wind Energy, Series G, Vol. 1 D. – Dordrecht, Boston, Lancaster: Reidel Publishing Company 1983, S. 32 ff. Im Offshore-Gebiet kommt ein weiteres Potential von über 50 TWhe/a hinzu, das aber derzeit wegen der hohen Baukosten aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht in die Betrachtung miteinbezogen wird. Darstellung realistischer Regionen für die Errichtung insbesondere großer Windenergieanlagen in der Bundesrepublik Deutschland. Lahmeyer International, Frankfurt. BMFT, Forschungsbericht T85-053, Mai 1985 Mit Jahresdurchschnittsgeschwindigkeiten in Nabenhöhe (ca. 40 m) von über 7 m/s Hinweis 1: Der Autor, vom ruhigen Regensburg in die angeblich ruhige Kurstadt Wiesbaden vor einigen Jahren umgezogen, weiß, wovon er spricht: Zwar fliegen normalerweise die Flugzeuge vom Frankfurter Flughafen nicht direkt über die Stadt Wiesbaden, aber sie überfliegen pausenlos die umliegenden Erholungsgebiete der Taunushänge. Damit wird sichergestellt, daß der Lärmpegel in den grundsätzlich relativ ruhigen Erholungsgebieten rund um Wiesbaden nicht wesentlich niedriger liegt als in der Innenstadt und so der erholungssuchende Wiesbadener keinen abrupten Lärmschwankungen unterworfen wird.Hinweis 2: Der Autor hatte Anfang der 80er Jahre eine elektrisch betriebene Wärmepumpe in einem ruhigen Wohngebiet installiert. Ein Betrieb im Freien war nachts wegen des Lärms den Nachbarn und der Ehefrau nicht zuzumuten. Daraufhin wurde die Wärmepumpe in die Garage verlegt. Nun wurde zwar das Auto im Sommer immer gut gekühlt, von wenigen heißen Sommerwochen abgesehen, neigte der Kondensator der Wärmepumpe nun aber zur Vereisung. Der Energiekoeffizient der Anlage war im Durchschnitt etwa genauso hoch wie der einer elektrischen Direktheizung. Nach zwei Jahren waren 10 000,– DM und viel guter Wille zum Fenster hinausgeschmissen: Mann und Frau kehrten reumütig zur Gasheizung zurück. Siehe Koch, Til, a.a.O., S. 88. Derzeit führt die Norddeutsche Naturschutzakademie im Verbund mit dem Verein Jordsand im Auftrag des Bundesministeriums für Forschung und Technologie eine entsprechende Studie durch; man kann auf die Ergebnisse gespannt sein. Z.B. mit alternierend niedrigen und hohen Türmen, um so die wechselseitige Abschattung zu vermindern und die Windstromproduktion zu erhöhen. Möglicherweise könnte langfristig der Fahrtwind von ICE-Zügen in Tunnelstrecken zur Windstromerzeugung genutzt werden? Vgl. hierzu auch Jarass, L. et al.: Von der Sozialkostentheorie zum umweltpolitischen Steuerungsinstrument. – Baden-Baden: Nomos Verlag 1989 (v. a. Kapitel 4). Hier wurde der Einfluß von dichtgepackten Hochspannungsleitungen bei unterschiedlichen Masthöhen auf die Vogelwelt untersucht. Es zeigte sich, daß eine erhebliche Auswirkung auf Vogelflug und Wahl der Nistplätze nachzuweisen ist und insbesondere ein nicht unwesentlicher Teil insbesondere der Großvögel durch dichtgepackte Hochspannungsleitungen verletzt und letztendlich getötet wird. Inwieweit diese Überlegungen auf Windkraftanlagen mit Drehbewegungen übertragen werden kann, ist unklar. Es wäre einmal interessant, diese Verfahren auf Windenergie anzuwenden. Zu Erfahrungen bei den Nibe-Anlagen in Jütland vgl. “Dichtung und Wahrheit über Windkraftanlagen“. In: WindkraftJournal 2/89, S. 8/9 Siehe Koch, Til, a.a.O. Es sei an dieser Stelle erlaubt, festzustellen, daß marktwirtschaftliche Rahmenbedingungen nicht notwendigerweise Privatbesitz an Produktionsmittelnbedeutet, sondern die Konkurrenz einer Vielzahl von unabhängigen Anbietern und Nachfragern. Aufgabe des Staates ist es, Rahmenbedingungen für einen nachhaltigen Wettbewerb zu schaffen. Übrigens: Eine Bundesregierung, die die Konzentration von Eigentum und insbesondere Verfügungsgewalt über Produktionsmittel in den Händen von einigen Wenigen vorantreibt, zerstört die marktwirtschaftlichen Grundvoraussetzungen und realisiert genau diejenigen sozialistischen Ideen, die sie rhetorisch so nachhaltig bekämpft. Siehe Koch, Til, a.a.O. Siehe dort auch zu erforderlichen raumordnungs-, raumplanungs- und sonstigen landesplanerischen Genehmigungsverfahren. Zur Typenprüfung von neuen Windkraftanlagen und zur baurechtlichen Behandlung von Windkraftanlagen im Außenbereich siehe Rupp, J.-J.: Genehmigungsrechtliche Anforderungen an den Bau und den Betrieb von Windenergieanlagen. In: Recht, Jg. 49(1988), Nr. 11, S. 230–235 sowie Köhl, W.: Baurechtliche Behandlung von Windkraftanlagen im Außenbereich. In: WindkraftJournal 2/88, S. 79–82 Zu den Einspeisepreisen siehe Windkraft-Journal 1/88, S. 19 ff. Dort wird auch die Berechnung des Verfügbarkeitszuschlags nach VDEW-Regelung erläutert; entsprechend dieser Regelung wird Windenergie keinerlei Kapazitätseffekt zugesprochen, obwohlWindstrom bei geringeren (< 5 %) Anteilen im Durchschnitt genauso versorgungssicher ist wie konventionell erzeugter Strom; vgl. hierzu Jarass, L.: Strom aus Wind. – Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag 1981, Kap. 5 Leider wurde in der neuen Bundestarifordnung Elektrizität ein Mindestpreis für die Stromeinsparung aus erneuerbaren Energieträgern nicht festgelegt. Dies verwundert nicht, ist doch das Bundeswirtschaftsministerium der Auffassung, daß beim derzeitigen WindstromEinspeisepreis von 0,10 DM/kWhe “der Rahmen einer kostenorientierten Vergütung ausgeschöpft ist“. Vgl. hierzu Windkraft-Journal 2/89, S. 35–37Vgl. hierzu andererseits Cronenberg, M.: Die neue Bundestarifordung Elektrizität. Städte- und Gemeindebund 11/1989, S. 467–470: “Vergütungen bis zur Höhe der langfristig eingesparten sozialen Kosten“ werden anerkannt (S. 470, 2. Spalte). “Das Bundeswirtschaftsministeriums prüft derzeit, inwieweit insbesondere im Hinblick auf die Klimaproblematik über die umfassenden F&E-Programme hinaus zusätzliche gezielte Hilfen zugunsten der erneuerbaren Energien außerhalb der BTO möglich sind“ (S. 470, 3. Spalte). Zur Quantifizierung der Umweltbelastungen s. Hohmeyer, O.: Social Costs of Energy Consumption. – Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag 1988; dort werden für die geringeren Umweltkosten der Windstromproduktion 0,08 DM/kWhe angegeben. Gipe, P. gab bei seinem Vortrag vor der Versammlung der amerikanischen Elektrizitätsgesellschaften im November 1988 ähnliche Abschätzungen an; vgl. hierzu Windkraft-Journal 2/89, S. 4/5. Dieses Programm ist als Forschungsprogramm beschränkt auf einige Dutzend Anlagen je Anlagentyp, auf deutsche Anlagen und auf eine Gesamtinstallation vom 100 MW; vgl. Windkraft-Journal 1/89, S. 27. Eine systematische Kenntlichmachung der niedrigeren Umweltbelastung steht noch aus, weil das Bundeswirtschaftsministerium sich aus völlig falsch verstandenen ordnungspolitischen Gründen sowohl gegen Umweltsteuern als auch gegen Umweltsubventionen stellt. Dieses Nichts-Tun bedeutet eine Diskriminierung von Sonnen- und Windenergie und eine Subventionierung von Kohle- und Kernkraftwerken. Übrigens ist in Jarass, L.: Strom aus Wind, a.a.O. bereits 1981 eine anzustrebende Weiterentwicklung der Windenergienutzung nachzulesen, die mit etwa fünfjähriger Verspätung nun in der Bundesrepublik Deutschland realisiert wird.