Windenergie: Überblick über die regenerative Energiequelle.
Windenergie gilt als wichtige Säule der Energiewende – genauso wie Wasserkraft. Wir zeigen, wie Strom aus Windkraft erzeugt wird und welche Vor- und Nachteile das mit sich bringt.
So arbeiten Windenergieanlagen
Wir Menschen nutzen Windenergie seit sehr langer Zeit, und zwar als Antrieb für Segelschiffe, zum Mahlen von Getreide oder zum Wasserpumpen in Windmühlen. Heute wird Windenergie in modernen Anlagen in elektrischen Strom umgewandelt. Damit aus Wind Strom wird, muss die Strömungsenergie der Luft in Bewegungsenergie umgewandelt werden. Das gelingt über Rotorblätter, die an einem hohen Turm angebracht sind. Sobald Wind darauf trifft, beginnen sie sich zu drehen. Durch diese Umdrehungen wird ein Generator angetrieben, der schließlich die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt. Je größer die Rotorblätter und je höher der Turm der Anlage, desto mehr Strom kann erzeugt werden.
Das funtioniert aber auch im Kleinen: Windkraft fürs Eigenheim kann unter bestimmten Voraussetzungen die heimische PV-Anlage unterstützen und so zur persönlichen Enegiewende beitragen.
Windenergie in Deutschland und weltweit
Der Anteil an Windenergie steigt stetig, sowohl in Deutschland als auch weltweit. Mit einer Bruttowindenergieerzeugung von 131 Terawattstunden im Jahr 2020 liegt Deutschland global betrachtet auf Rang 3. Nur China und die USA haben mehr Strom aus Windkraft erzeugt. In Deutschland wird der Großteil der Windenergie an Land, also durch sogenannte Onshore-Windanlagen, erzeugt. Im Jahr 2020 lag die Erzeugung an Land bei 103,7 Terawattstunden – die übrigen 27,3 Terawattstunden wurden offshore, also in Windparks, die mehrere Kilometer jenseits der Küste im Meer stehen, erzeugt.
Die Rolle der Windenergie in der Stromerzeugung in Deutschland
Bis etwa zum Jahr 2000 wurde der meiste grüne Strom in Deutschland aus Wasserenergie gewonnen. Dann lösten Photovoltaik-, Windkraft- und Biomasseanlagen die Wasserkraft ab. Heute liefert Windenergie mit Abstand den meisten erneuerbaren Strom, so das Umweltbundesamt: Rund 40 Prozent des Stroms für Deutschland wurden 2022 mittels Windenergie an Land erzeugt, rund 10 Prozent auf See.
Warum ist Windenergie wichtig für die Energiewende?
Die wichtige Rolle von Windenergie bei der Energiewende zeigt sich unter anderem im Vergleich zum bundesweiten Bruttostromverbrauch. Dieser lag im Jahr 2020 bei 552,9 Terawattstunden. 23,6 Prozent, fast ein Viertel des Bruttostromverbrauchs in Deutschland, wurde also durch Windenergie erzeugt.
Der Ausbau geriet durch geänderte gesetzliche Bestimmungen allerdings im Jahr 2017 ins Stocken. So ist der bisher erreichte Anteil von Windenergie am gesamten Stromsee zwar vergleichsweise hoch, doch die jährlichen Zuwachsraten haben sich inzwischen stark verringert. Neben aufwendigen Bau- und Genehmigungsverfahren in den einzelnen Bundesländern werden neue und leistungsfähige Stromtrassen benötigt, um den erzeugten Strom über lange Strecken transportieren zu können.
Vor- und Nachteile von Windenergie
Die Windenergie hat Vor-, aber auch Nachteile, die wir kurz erläutern wollen.
Vorteile: Deshalb lohnt sich Windenergie
Insbesondere gegenüber konventionellen Energien hat Windenergie zahlreiche Vorteile. So gilt Wind als unerschöpfliche Energiequelle, die weltweit genutzt werden kann. Bei der Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie entstehen darüber hinaus keine schädlichen Emissionen.
Dies sorgt auch für eine vorbildliche Energiebilanz, denn bereits nach etwa sechs Monaten hat eine Windkraftanlage so viel Strom erzeugt, wie für ihren Bau, Betrieb und den späteren Rückbau benötigt wird. Die durchschnittliche Laufzeit einer Anlage liegt bei etwa 20 Jahren, von denen also rund 19,5 Jahre klimafreundliche Energie erzeugt wird.
Wind steht außerdem unabhängig von Jahres- und Tageszeiten zur Verfügung. Die Anlagen können bei Tag und Nacht, im Sommer wie im Winter gleichermaßen Strom erzeugen.
Aktuell können sie sogar oftmals mehr Strom erzeugen als gerade verbraucht werden kann. Deshalb müssen manche Windräder häufig stillstehen, obwohl Wind weht. Doch nicht jedes Windrad muss angehalten werden, wenn der Stromverbrauch gerade zu niedrig ist. Denn überschüssige Windenergie lässt sich auch weiternutzen, etwa beim sogenannten Power-to-Gas-Verfahren. Dabei wird überschüssig produzierter Strom genutzt, um Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff umzuwandeln. Dieser so entstandene grüne Wasserstoff kann anschließend ins Gasnetz eingespeist werden und den Gasmix umweltfreundlicher machen.
Nachteile: Was spricht gegen Windenergie?
Als Nachteile werden bei Windenergie häufig zwei Aspekte thematisiert. So empfinden einige Menschen die Optik von Windparks in der Landschaft als störend. Ob dies tatsächlich exklusiv auf Windenergie zutrifft ist oder generell für Industrieanlagen gilt, ist eher abhängig von persönlichen Geschmäckern.
Konkret auf Windenergie bezogen, haben insbesondere Anwohnerinnen und Anwohner in Siedlungsnähe zu Windkraftanlagen Bedenken hinsichtlich Lärm- und Lichtemissionen. So empfinden manche Menschen die durch die Rotationen verursachten Schallwellen als störend. Rotorschatten können auf Dauer ebenfalls zu einer Belastung werden. Dieser potenzielle Nachteil lässt sich allerdings mittels einer durchdachten Standortplanung vermeiden. Deshalb werden Windenergie-Anlagen im Normalfall weit genug entfernt von Wohnsiedlungen errichtet und bei der Planung auch der Tierschutz bedacht.
Eine Herausforderung bei der Nutzung erneuerbarer Energien ist die soganennte Dunkelflaute. Das bedeutet, dass kein Wind weht und keine Sonne scheint – und damit nicht ausreichend Strom aus Erneuerbaren erzeugt werden kann; der sogenannte Flatterstrom droht. Es gibt aber Maßnahmen, um die Dunkelflaute zu verhindern.
Fazit zur Windenergie
Bei kluger und nachhaltiger Planung lassen sich Windparks also beinahe überall einsetzen und klimafreundlich betreiben. Das Potenzial ist längst noch nicht erschöpft. So zeigt eine Studie von Oktober 2020, dass allein durch Repowering, also die Erneuerung von alten Windkraftanalgen an bestehenden Standorten durch größere und modernere Anlagen bis zum 2030 die Windstromerzeugung verdoppelt werden könnte.