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Windenergie – der erneuerbare Treiber der Energiewende

Windkraft war 2024 – wie auch in den Vorjahren – die wichtigste erneuerbare Energiequelle im deutschen Strommix – Tendenz steigend. Die Windräder in Deutschland erzeugten vergangenes Jahr etwa 136 Milliarden Kilowattstunden, das sind laut Statistischen Bundesamt (Destatis) 31,5 % der gesamten deutschen Stromproduktion. Mit dem Anteil von 59,4 % stammte der inländisch erzeugte und ins Netz eingespeiste Strom mehrheitlich aus erneuerbaren Energiequellen. Insgesamt stieg die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen gegenüber dem Vorjahr um 2,3 % auf 256,4 Milliarden Kilowattstunden und erreichte damit einen neuen Höchstwert.

Das erfahren Sie alles hier:

Windenergie – zweitwichtigster erneuerbarer Energieträger

Laut Statistiken des Bundesumweltamtes ist Windenergie nach Biomasse weiterhin der zweitwichtigste erneuerbare Energieträger – über alle Sektoren gerechnet. Die Nutzung von Sonnenenergie durch Photovoltaik und Solarthermie macht nur etwas mehr als die Hälfte davon aus, 16 Prozent. Schlüsselt man diese Sektoren weiter auf, zeigt sich, dass Windenergie mit Abstand die wichtigste Form erneuerbarer Energien bei der Stromerzeugung ist. Das verdeutlicht, wie wichtig der Ausbau von weiteren Windenergieanlagen ist, um die Energiewende voranzutreiben. Windenergie spielt dabei eine bedeutende Rolle, da sie erheblich zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen beiträgt und sich so die Abhängigkeit von Kohle, Erdöl und Erdgas zu verringert.

Windenergie: Was ist das eigentlich genau?

Windenergie, auch bekannt als äolische Energie (abgeleitet vom griechischen Gott des Windes, Äolus), ist die Umwandlung der kinetischen Energie des Windes in nutzbare elektrische Energie. Dies geschieht mithilfe von Windkraftanlagen, die die Bewegungsenergie des Windes in eine Drehbewegung umwandeln, um einen Generator anzutreiben. Windenergie ist eine Form der erneuerbaren Energien, da der Wind eine unerschöpfliche Ressource darstellt.

Doch die Windenergie kann man nicht nur für die Stromerzeugung nutzen. In der Vergangenheit wurde Windenergie beispielsweise auch für mechanische Anwendungen wie das Mahlen von Getreide, das Pumpen von Wasser und den Antrieb von Schiffen eingesetzt. Heutzutage nutzt man Windenergie jedoch hauptsächlich, um Strom zu gewinnen.

Video: Geschichte und Zukunft der Windenergie

In unserer Episode 1 schauen wir auf das Thema Windkraft in Deutschland. Und warum ist die Winkraft so wichtig für die Energiewende?

Wo stehen Windkraftanlagen in Deutschland

In Deutschland stehen die meisten Windkraftanlagen in Niedersachsen, gefolgt von Brandenburg, Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein. Die leistungsstärksten Windkraftwerke befinden sich nicht an Land, sondern in der Nord- und Ostsee. Die leistungsstärksten Windräder stehen an Land in Mecklenburg-Vorpommern, Niedersachsen und Rheinland-Pfalz. In Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein befinden sich sogar jeweils mehr als circa zehn Prozent des Leistungsbestands. Übertragen auf die Landesfläche können Schleswig-Holstein und Bremen mit über 450 Kilowatt pro Quadratkilometer (kW/km²) jeweils so die höchste Leistungsdichte vorweisen. In Bayern, Baden-Württemberg, Sachsen und Berlin liegt die Leistungsdichte jeweils unter 100 kW/km².

Warum stehen Windräder häufiger in ländlichen Gegenden

Windräder können in Wäldern oder auf Feldern deutlich mehr Energie erzeugen als in städtischen Gebieten. Der Grund dafür ist die sogenannte Windscherung: Der Wind verwirbelt stark in Bodennähe und über unebenem Gelände wie in Städten, da hier meist viele unterschiedlich hohe Gebäuden stehen. Diese Verwirbelungen senken die nutzbare Energie, da der Wind weniger kräftig und gleichmäßig weht.

Wie viele Windkraftanlagen gibt es in Deutschland

Die Windkraft ist die die wichtigste Energiequelle in der inländischen Stromerzeugung. Im Jahr 2024 sorgten an Land 28.766 sogenannte Onshore-Windenergieanlagen und in deutschen Gewässern rund 1.639 Offshore-Windenergieanlagen für Strom, der in das Netz eingespeist wurde. 635 Windenergieanlagen mit 3.251 MW Leistung wurden an Land im vergangenen Jahr neu installiert. Die Offshore-Windkraftleistung ist gegenüber der Onshore-Gesamtleistung bislang in Deutschland verhältnismäßig gering, aber der geplante Offshore-Ausbau soll in den kommenden Jahren vorangetrieben werden. Bis 2030 soll der Windenergie-Anteil in Deutschland auf 80 Prozent steigen, es sollen insgesamt 115 Gigawatt Windkapazität an Land und mindestens 30 GW Wind auf See installiert sein, um die Energiewende weiter zu beschleunigen. Das wurde von der Bundesregierung im Windenergie-auf-See-Gesetz festgehalten, bis 2035 soll die Offshore-Gesamtleistung auf 40.000 MW steigen, bis zum Jahr 2045 sind 70.000 MW geplant.

Video: Windkraft an Land

Vom Aufstellen der Anlagen über die Energieerzeugung bis zum Recycling –  In Episode 2 dreht sich alles um die Windenergie an Land.

Seit wann gibt es Windkraftwerke

Die Windenergie ist eine der ältesten Energieformen, die vom Menschen genutzt wird. Schon in der Antike wurden Windmühlen zur Wasserförderung und Getreideverarbeitung genutzt. Im Mittelalter wurden in Europa große Windmühlen zur landwirtschaftlichen Nutzung gebaut. Mit der Industrialisierung verlor die traditionelle Windmühle an Bedeutung.

In Deutschland wird die Windkraft erst seit den 1980er Jahren gezielt genutzt. 1978 wurde eine große Versuchsanlage im Auftrag des Bundesforschungsministeriums gebaut, die „Große Windenergieanlage“ oder kurz „Growian“ befand sich von 1983 bis 1987 im Kaiser-Wilhelm-Koog an der Nordseeküste in Schleswig-Holstein. Mit ihren rund 100 Metern Rotordurchmesser und einer Nennleistung von drei MW war sie damals die weltweit größte Windkraftanlage. Aufgrund von technischen Problemen war sie allerdings nicht lang im Einsatz. Doch die Entwicklung ging weiter.

Was sind Windkraftanlagen

Windkraftanlagen oder auch Windkraftwerke genannt, nutzen die Windenergie zur Stromerzeugung, sie wandeln die Bewegungsenergie des Winds in elektrischen Strom um. Die Luftströmung bewegt die Flügel der Turbine und erzeugt eine Drehbewegung, die ein Generator in elektrischen Strom umwandelt. Dieser Generator ist im Maschinenhaus am oberen Ende des Turms, in der sogenannten Gondel. Grundsätzlich hängt die Menge des produzierten Stroms von der Windgeschwindigkeit ab: Je stärker der Wind die Rotorblätter der Windräder antreibt, desto mehr Strom kann die Windkraftanlage erzeugen. Deshalb liegen Offshore-Anlagen auch oft in besonders windreichen Gebieten, was eine hohe Effizienz der Windkraftanlagen ermöglicht. Die unterschiedlichen Windkraftwerke lassen sich an Land und auch auf See installieren.

Wie funktionieren Windkraftanlagen im Detail

Die Aufgabe eines Windrads ist es, aus Wind elektrischen Strom zu erzeugen. Physikalisch ausgedrückt wird die kinetische Energie des Luftstroms in elektrische Energie umgewandelt. Windkraft ist nach Biomasse die größte erneuerbare Ressource für die nachhaltige Gewinnung von Energie. Bezogen auf die Stromerzeugung sogar mit Abstand die wichtigste.

Strömt der Wind vorbei an den aerodynamisch geformten Rotorblättern, entsteht ein Auftrieb, der das Rotorblatt in eine Drehbewegung versetzt. Das funktioniert im Grunde ähnlich wie das Auftriebsprinzip beim Flugzeug. Um die Windverhältnisse optimal auszunutzen, ist die gesamte Gondel drehbar und passt sich automatisch der jeweiligen Windrichtung an.

Die Rotationsenergie treibt über eine Antriebswelle einen Generator an. Dieser erzeugt elektrische Energie, die über eine Leitung direkt ins Stromnetz eingespeist wird. Eine Übersetzung durch ein Getriebe stellt sicher, dass die Drehzahl des Rotors auf die erforderliche Drehzahl des Generators angepasst wird. Ein Steuerungssystem überwacht kontinuierlich die Windgeschwindigkeit und Leistung der Anlage, um die optimale Leistung zu gewährleisten und Schäden bei zu starkem Wind zu vermeiden. Der Turm, der den Rotor und den Generator trägt, ist aufgrund der hohen Belastungen in der Regel aus Stahl oder Beton gefertigt. Um den ehrgeizigen Klimazielen der EU gerecht zu werden, wird angestrebt, die Kapazität der Windparks weiter zu erhöhen und den Ausbau zu beschleunigen.

Grafik: Aufbau eines Windrades

Warum müssen Windräder nach 20 Jahren abgebaut werden

Windenergieanlagen müssen nach etwa 20 bis 30 Jahren zurückgebaut werden, da sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. Alte Windkraftanlagen können meist zu großen Teilen recycelt werden, oft entstehen an den Standorten neue und leistungsstärkere Anlagen – dieser Prozess wird als Repowering bezeichnet.

Vorteile von Windenergie

Erneuerbare Energiequelle

Windenergie ist eine erneuerbare Energiequelle. Im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Öl, die begrenzt und endlich sind, kann Wind zeitlich unbegrenzt zur Stromerzeugung genutzt werden.

Keine Emission von Treibhausgasen

Bei der Stromerzeugung mit Windenergieanlagen werden keine Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid (CO₂) oder Stickoxide (NO_X) freigesetzt. Windenergieanlagen sind deshalb umweltfreundliche Alternativen zur konventionellen Stromerzeugung.

Geringe Betriebskosten

Einmal gebaut, haben Windkraftanlagen relativ geringe Betriebskosten im Vergleich zu anderen Energieerzeugungsanlagen. Wind ist eine kostenlose Energiequelle, und es gibt keine Kosten für Brennstoff oder Abfallentsorgung.

Arbeitsplätze

Schaffung von Arbeitsplätzen

Die Errichtung und der Betrieb von Windkraftanlagen schafft Arbeitsplätze, was Vor- und Nachteil zugleich ist. Bau, Planung und Wartung der Anlagen schaffen einerseits neue Jobs, allerdings werden im Gegenzug Stellen in anderen Bereichen (beispielsweise im Zusammenhang mit dem Energieträger Kohle) tendenziell wegfallen. Es bleibt abzuwarten, wie sich das Verhältnis entwickelt – da der Sektor der erneuerbaren Energien jedoch wesentlich zukunftsträchtiger ist, ist die Entwicklung eher positiv zu bewerten.

Dezentrale Energieerzeugung

Windkraftanlagen können lokal installiert werden und tragen so im Gesamtnetz zur dezentralen Energieerzeugung bei. Dadurch verringern sie die Abhängigkeit von zentralisierten Stromversorgungsnetzen und schaffen Versorgungssicherheit.

Nachteile von Windenergie

Das ressourcenschonende Potenzial erneuerbarer Energien, speziell von Windkraft ist offensichtlich, allerdings gibt es auch einige Nachteile, die nicht von der Hand zu weisen sind.

Inkonsistenz und Speicherproblem

Wind weht nie konstant, deshalb lässt sich mit der Stromproduktion von Windkraftanlagen nur schwer planen. An windstillen Tagen wird so nur wenig bis gar kein Strom produziert, während an stürmischen Tagen eine Überproduktion stattfindet. Diese Überproduktion trifft auf das technische Problem, dass der Strom derzeit noch nicht in Zwischenspeichern effektiv für die spätere Nutzung vorgehalten werden kann.

Flächendefizit

Ein großes Problem für die Installation neuer Windkraftanlagen ist das Flächenproblem. Die Anlagen sind groß, verhältnismäßig laut und visuell nicht sonderlich ansprechend – das macht die ohnehin knappen Flächen auf dem Land zu einem raren Gut. Off-Shore-Anlagen sind hier gegenüber der Installation auf dem Land klar im Vorteil: Der Wind weht hier wesentlich konstanter und auch die Flächennutzung ist hier deutlich einfacher.

Flora und Fauna

Umweltschützer kritisieren, dass der Bau von Windkraftanlagen zu stark in das Ökosystem eingreift und eine Gefahr für Tiere – vor allem Vögel darstellt. Hinzu kommt, dass zu stark in das Landschaftsbild eingegriffen wird – was auch häufig zum Ärgernis vieler Menschen in der Umgebung wird. Viele Anwohner fühlen sich durch das visuelle Erscheinungsbild und den Lärm belästigt.

Offshore Windkraftanlage

Windkraft für Zuhause

Bei all den Vorteilen, die die Stromproduktion mit Windkraft bietet, stellt sich schnell die Frage: Sollten Privatpersonen, wenn möglich, auch auf Windkraft zurückgreifen? Prinzipiell ist das möglich: Kleinwindkraftanlagen (KWA) können für Privatpersonen besonders dann sinnvoll sein, wenn sie in Regionen leben, die nicht von starker Sonneneinstrahlung profitieren – wo also Solarenergie wenig Ertrag bringt. KWA sind Windräder, die durch einen Rotor Gleichstrom erzeugen. Sie werden auf dem Hausdach oder auf dem Grundstück installiert. Mithilfe eines Wechselrichters kann der Strom umgewandelt und anschließend genutzt werden.

Es gibt vier verschiedene Varianten für Hausbesitzer:innen, die sich für den Heimbetrieb eignen:

KWA mit Darrieus- und Savonius-Rotoren – diese Anlagen sind verhältnismäßig leise. Ihre Rotoren drehen sich um die eigene Achse.

Horizontalachsen-Windturbinen (HAWT): Die Rotorblätter drehen sich um eine horizontale Achse.

Vertikalachsen-Windturbinen (VAWT): Die Rotorblätter drehen sich um eine vertikale Achse.

Vor der Installation entsprechender Anlagen ist es unbedingt notwendig, die Windverhältnisse am Standort genau zu überprüfen, damit die Anlagen wirtschaftlich arbeiten. Als Richtwert für eine profitablen Betrieb gilt die Windstärke 3. Sie können die Windmessung auch professionell durchführen lassen und mit dem Hersteller Kalkulationen anstellen, um herauszufinden, ob sich die Installation lohnt.

Vertikale Kleinwindkraftanlage

Nachteile von Kleinwindkraftanlagen

Der Betrieb einer KWA kann sich durchaus für Privatpersonen lohnen, allerdings müssen dazu gewisse Voraussetzungen am Standort gegeben sein. Da die Leistung und damit auch die Amortisationszeit von den Windverhältnissen abhängen, ist es sehr wichtig, schon vor der Anschaffung genau zu kalkulieren, unter welchen Bedingungen sich eine Anlage lohnt. Je nach Gesetzeslage am Installationsort kann darüber hinaus ein Genehmigungsverfahren notwendig sein, was unter Umständen mit einigem bürokratischen Aufwand verbunden ist. Im Vergleich zu Photovoltaik fallen sowohl die laufenden Kosten als auch die Anschaffungskosten von Kleinwindkraftanlagen höher aus.

Die Rolle der Windenergie für die Energiewende

Die Energiewende zielt darauf ab, fossile Brennstoffe durch erneuerbare Energien zu ersetzen, um die CO₂-Emissionen zu reduzieren und den Klimawandel zu bekämpfen. Windenergie ist hierbei ein zentraler Baustein. Sie ermöglicht eine emissionsfreie Stromerzeugung. Mit einem Anteil von etwa 26 Prozent an der gesamten Stromproduktion aus erneuerbaren Energien ist Windkraft nach Biomasse die zweitwichtigste Ressource und bei der Stromerzeugung sogar führend. Je schneller der Ausbau der Windkraft voranschreitet, desto effizienter kann die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert werden. So können wir ein nachhaltiges Energiesystem schaffen, den Anteil erneuerbarer Energien am Strommix erhöhen und die Treibhausgasemissionen des Energiesektors senken.

Darüber hinaus trägt die Windenergie zur Diversifizierung der Energieversorgung bei. Denn durch die Nutzung verschiedener erneuerbarer Energieträger lässt sich die Abhängigkeit von einzelnen Energiequellen verringern und die Versorgungssicherheit erhöhen. So kann Windenergie in Kombination mit anderen erneuerbaren Energien wie Solarenergie, Wasserkraft und Geothermie ein robustes und nachhaltiges Energiesystem bilden.

So nutzt Vattenfall das Potenzial der Windkraft

Wir denken Energie weiter, und treiben deshalb den Ausbau erneuerbarer Energien aktiv voran. Dabei stehen Großprojekte genauso in unserem Fokus wie kleine, regionale Umsetzungen. Als Energieunternehmen unterstützen wir Interessent:innen deshalb mit unserer Expertise bei der Planung und Realisierung von Windparks oder Solarparks auf privaten Flächen.

Windparks und Anlagen für Privatpersonen und Kommunen

Wenn Sie darüber nachdenken, Ihre Fläche für die Nutzung eines Windparks zur Verfügung zu stellen, prüfen wir dies für Sie gern ganz unverbindlich. Darüber hinaus helfen wir Ihnen bei der Entwicklung, dem Bau und dem langfristigen Betrieb eines Windparks – egal ob Sie sich als Privatperson oder als Kommune für die nachhaltige Flächennutzung interessieren. Im Gegenzug profitieren Sie von Pachteinnahmen und werden selbst Teil der Energiewende – mit uns als zuverlässigem Partner an Ihrer Seite.

Windparks On- und Offshore

Wind- und Solarenergie sind oft die billigsten Formen der erneuerbaren Energieerzeugung. Das gesamte Energiesystem befindet sich im nachhaltigen Wandel, und die Windenergie ist eine der wichtigsten Energiequellen, um diesen Wandel zu unterstützen. Aus diesem Grund forcieren wir den Bau neuer Anlagen und Windparks – On- und Offshore. Zu unseren größten und wichtigsten Projekten gehören beispielsweise der Windpark Hollandse Kust, der erste nicht subventionierte Offshore-Windpark der Welt; der Offshore-Windpark Kriegers Flak und der bislang größte Windpark Blakliden Fäbodberget von Vattenfall in Nordschweden. Wir verfolgen damit einen Wachstumsplan, der vorsieht, die Kapazität der erneuerbaren Energien bis 2030 zu vervierfachen.

Vattenfall Ausblick

Kleinwindkraftanlagen für den privaten Gebrauch stehen – vor allem im Vergleich zu Photovoltaik – noch relativ weit am Anfang ihrer Entwicklung. Sie sind teurer im Betrieb und auch in der Anschaffung und lohnen sich gegenwärtig deshalb nur für Nutzer:innen, die von extrem guten Windbedingungen vor Ort profitieren können, und für die eine Solaranlage keine Option ist. Das kann mangels Platzes oder Sonneneinstrahlung der Fall sein. Zukünftig wird sich jedoch auch diese Technologie weiterentwickeln und für eine noch effektivere Nutzung im Privatbereich einsatzfähig sein.

Wir arbeiten an der Fossilfreiheit

Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Um innerhalb einer Generation ein Leben frei von fossilen Brennstoffen zu ermöglichen, arbeiten wir daran unsere CO₂-Emissionen über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg reduzieren. Um die globale Erderwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen, sind vereinte Anstrengungen notwendig. Daher entwickeln wir in Zusammenarbeit mit anderen Industrien innovative Lösungen, um ganze Industriezweige zu dekarbonisieren.

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