Windenergie

Angesichts der sich abzeichnenden Verknappungstendenzen bei dem bisher am meisten verwendeten Primärenergieträger, dem Erdöl, kommt der Frage nach alternativen Energiequellen ein zunehmend größeres Gewicht zu. Wie unterschiedlich die Auffassungen über Ausmaß und Struktur der zukünftigen Energieversorgung auch immer sein mögen, Einigkeit besteht bei den meisten Fachleuten darüber, daß die Energieversorgung der 90er Jahre deutlich diversifizierter als die der 70er Jahre sein muß. Da nur wenige Energieträger so universell verwendbar sind wie die traditionellen Energiequellen Kohle und Erdöl und zudem eine rasche Expansion der Kohleproduktion aus einer Vielfalt von Gründen nicht realisierbar erscheint, wird die zunehmende Verknappung des Erdöls durch andere, verbrauchsspezifischere und bisher nur wenig entwickelte Energiequellen aufgefangen werden müssen.

Zentrale Determinanten der Windenergienutzung sind die meteorologischen Gegebenheiten, die Möglichkeiten der Standortwahl, die Technologie der Umwandlung der kinetischen Energie in elektrische Energie, ihre Einbindung in die allgemeine Energieversorgung sowie Wirtschaftlichkeitsüberlegungen.

Bisher wurden in den zwei einleitenden Kapiteln nur qualitativ die mögliche Bedeutung der Windenergie sowie die bei ihrer Nutzung wichtig werdenden natürlichen Gegebenheiten, technischen Probleme und Wirtschaftlichkeitsfragen geschildert. In den folgenden Kapiteln des Berichts wird es nun darum gehen, eine möglichst exakte quantitative Antwort zu geben auf die Frage, ob eine großtechnische Nutzung der Windenergie mit Einspeisung in das Verbundnetz der Bundesrepublik Deutschland überhaupt sinnvoll erscheint. Insbesondere ist dabei zu klären, in welchem Umfang und an welchen Standorten eine derartige Windenergienutzung wirtschaftlich von Nutzen ist und wie dieser Nutzen, nach verschiedenen Effekten aufgeschlüsselt, quantitativ sich bemißt.

Der Deutsche Wetterdienst hat an seinen Meßstationen ein sehr umfangreiches Datenmaterial stündlicher Mittelwerte von Windgeschwindigkeiten und -richtungen über Jahrzehnte zusammengetragen. Diese Daten sind wesentliches Ausgangsmaterial aller Analysen für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland. Der Deutsche Wetterdienst hat selbst die Windverhältnisse für zwei klimatisch unterschiedliche Gebiete ausgewertet. In einem 1. Teil wurden vom Zentralamt in Offenbach die Windverhältnisse im Hinblick auf die Nutzung der Windkraft im Binnenland [10] untersucht und in einem 2. Teil vom Seewetteramt Hamburg die Windverhältnisse im Küstenvorfeld [5]. Infolge von zeitlichen Überschneidungen mit unserem Projektauftrag konnten die Ergebnisse der Studien nicht direkt verwendet werden, sie wurden jedoch zum Vergleich und als wichtige Ergänzung zu unseren eigenen ausführlichen Untersuchungen herangezogen.

Die Bewegungsenergie (kinetische Energie) einer bewegten Masse m steigt mit dem Quadrat ihrer Geschwindigkeit y nach der Formel

Eine realistische Abschätzung der Auswirkungen der Integration von Windenergie in ein bestehendes nationales oder regionales Energieversorgungssystem setzt zunächst eine genaue Kenntnis über das Systemverhalten heutiger Energieversorgungssysteme voraus.

Der Kapazitätseffekt von Windkraftwerken gibt an, welche konventionelle Kraftwerksleistung ohne Verminderung der Versorgungssicherheit ceteris paribus durch den Bau von Windkraftwerken eingespart werden kann.

Die den Berechnungen zugrunde liegenden Annahmen seien hier nochmal wie folgt zusammengefaßt:

Der Wert von Windkraftwerken ergibt sich als Summe der eingesparten Barwerte an Brennstoffkosten, variablen Betriebskosten, Investitionskosten und festen Betriebskosten. Die eingesparten Barwerte an Brennstoffkosten und variablen Betriebskosten ergeben sich, indem die Brennstoffeinsparung durch die spezifischen Brennstoffkosten und die von der Menge der erzeugten Kilowattstunden abhängigen spezifischen Betriebskosten bewertet wird. Entsprechend können die eingesparten Barwerte an Investitionskosten und festen Betriebskosten bestimmt werden, indem die eingesparte konventionelle Kraftwerksleistung mit den spezifischen Investitionskosten sowie den von der Menge der erzeugten Kilowattstunden unabhängigen spezifischen Betriebskosten bewertet wird.

In Kapitel 11 wurde der Wert von Windkraftwerken bestimmt. Der Wert von Windkraftwerken gibt an, wie groß der Barwert der Investitions-und Betriebskosten von Windkraftwerken maximal sein darf, so daß Windenergie im Vergleich zu alternativen Energieformen wirtschaftlich genutzt werden kann. Dieser Barwert der Investitions- und Betriebskosten wird häufig als anlegbare Bau- und Betriebsausgaben bezeichnet. Die anlegbaren Bau- und Betriebsausgaben schließen den Barwert der Investitionskosten sowie den der Betriebs- und Wartungskosten im üblichen Umfang während der Lebensdauer der Windkraftwerke ein.

Entsprechend der Projektbeschreibung hatte die Untersuchung zum Ziel, die technischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten einer großtechnischen Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie im Bereich von 300 MW und darüber unter besonderer Berücksichtigung des benötigten Reserve- und Speichersystems abzuschätzen.