Wer A sagt, der muss auch B sagen – der Spruch passt bestens auf die aktuelle Entwicklung im Erneuerbare-Energien-Sektor.
Seit im vergangenen Jahr der Entwurf zum inzwischen verabschiedeten EEG 2021 vorgelegt worden war, kritisierten unabhängige Experten, dass die Annahmen des Bundeswirtschaftsministeriums zum Strombedarf der Zukunft viel zu klein angesetzt gewesen seien. Das hat Minister Peter Altmaier (CDU) kürzlich korrigiert.
Was aber bedeutet das für die zur Stromproduktion nötigen Kraftwerkskapazitäten – und damit verbunden für den Flächenbedarf für neue Windparks?
Bislang stand stets die Zahl von zwei Prozent der Landesfläche im Raum, die für die Windenergie herangezogen werden sollen, damit – neben Offshore-Wind und Photovoltaik – auch die Windkraft an Land einen angemessenen Anteil zum Gelingen der Energiewende leisten kann. Werden die genannten zwei Prozent der Landesflächen auch bei einem stark erhöhten Stromverbrauch ausreichen?
Zwei Prozent der Landesflächen, das entspricht in Deutschland unterm Strich gut 7.000 Quadratkilometern. Bisher ist eine Fläche von rund 3.100 Quadratkilometern als Windfläche ausgewiesen, was umgerechnet 0,9 Prozent der Landesfläche gleichkommt. Aktuell ist es also noch lange hin, bis die bislang diskutierten zwei Prozent ausgeschöpft sein werden.
Was auf den angestrebten Flächen eines Tages verfügbar gemacht werden könnte, wurde vielfach errechnet. Das Umweltbundesamt ging 2013 in einer Studie von einer installierbaren Leistung von durchschnittlich 24 Megawatt je Quadratkilometer und einem möglichen Jahresertrag von 58 Millionen Kilowattstunden aus.
Damit ergäbe sich bei 7.000 Quadratkilometern verfügbarer Fläche eine zu installierende Leistung von rund 170.000 Megawatt, was zu einem Jahresertrag von rund 410 Milliarden Kilowattstunden führen kann. Je nach angenommenem Gesamtstrombedarf und dem zusätzlichen Beitrag der Photovoltaik und der Windenergie auf See wäre – zumindest rechnerisch – eine Deckung des Strombedarfs mit erneuerbaren Energien möglich.
Zumal der Ertrag der Anlagen bezogen auf die genutzte Landesfläche in den letzten Jahren nochmals deutlich gestiegen ist. Der Projektierer Juwi rechnet bei heutigen Neuanlagen je Quadratkilometer mit bis zu 44 Megawatt installierter Leistung und rund 120 Millionen Kilowattstunden Nettoertrag. Dabei sind die in Windparks auftretenden Abschattungseffekte bereits herausgerechnet und es darf auf den betreffenden Flächen keine Restriktionen für den laufenden Betrieb geben.
Zudem gilt die Kalkulation für Standorte, an denen auch die Flügelspitzen die Grenzen des betreffenden Areals nicht überschreiten und ein Abstand der Anlagen vom Vierfachen des Rotordurchmessers in Hauptwindrichtung und des Dreifachen in Nebenwindrichtung besteht.
Ausschlaggebend für die gestiegenen Erträge sind vor allem die größeren Nabenhöhen. Auch die größeren Rotordurchmesser haben einen positiven Effekt, wobei dieser natürlich durch den zugleich größeren Abstand zum Teil kompensiert wird.
Technische und rechtliche Grenzen
Wie enorm die technischen Fortschritte in der Vergangenheit waren, rechnet auch Alexander Koffka vom Projektierer Abo Wind vor: Die Anlagen neuester Generation könnten auf der gleichen Fläche grob überschlagen das Zwei- bis Dreifache dessen erzeugen, was die Anlagen der Generation vor zehn Jahren vermochten. Gemessen an den Anlagen von vor 20 Jahren liege der Ertrag sogar um den Faktor vier bis fünf höher.
Allerdings halten unabhängige Experten es für ausgeschlossen, dass sich die Anlagenleistung künftig in ähnlichem Maß weiter steigern lässt, wie das in den zurückliegenden Jahren der Fall war.
Ganz entscheidend für den Bedarf an auszuweisenden Flächen ist auch die Frage, ob sich nur der Mastfuß oder auch die Rotorblattspitze innerhalb der Grenzen der Konzentrationszone befinden muss. Mit dieser Frage hatte sich schon 2015 das Deutsche Windenergie-Institut (Dewi) in Wilhelmshaven beschäftigt. Es kam dabei zu dem Ergebnis, "dass sich ein im Durchschnitt um 20 Prozent erhöhter Flächenbedarf ergibt", wenn auch die Flügel die ausgewiesene Zone nicht verlassen dürfen.
Bei Zugrundelegung zukünftiger Technik sei "zu erwarten, dass sich dieser Wert sogar noch weiter erhöht", so das Dewi. Das Ergebnis der damaligen Untersuchungen lag bei rund 28 Megawatt pro Quadratkilometer im Szenario "Rotor außerhalb" und 23 Megawatt im Szenario "Rotor innerhalb".
Somit sind die technischen Entwicklungen und die planerischen Vorgaben sehr entscheidend für den Bedarf an Wind-Vorrangflächen.
Als wiederum limitierender Aspekt kommen hingegen die zunehmenden Restriktionen im Genehmigungsverfahren hinzu. Denn Auflagen, die Anlagenbetreiber immer öfter zu zeitweiligen Abschaltungen zwingen, mindern die Erträge der betroffenen Parks und führen damit in der Tendenz zu einem steigenden Flächenbedarf.
Ein Grund, der immer öfter zu solchen verordneten Stillstandszeiten führt, sind Auflagen des Individuenschutzes – etwa um bestimmte geschützte Vogelarten nicht zu gefährden.
Mit Blick auf die anderen Faktoren, die den Ertrag je Quadratkilometer definieren, waren Abschaltungen lange Zeit nur ein Randaspekt. Betreiber quantifizieren die Erzeugungsverluste durch Auflagen im unteren einstelligen Prozentbereich – sei es aus Gründen des genannten Artenschutzes oder weil es darum geht, Schallemissionen, Eis- oder Schattenwurf zu minimieren.
Die dadurch erzwungenen Abschaltungen führen zu Ertragsverlusten, für die es keine Ausgleichszahlungen gibt. Das kann erhebliche Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit eines Projektes haben. Schlimmstenfalls werden einzelne Projekt komplett verhindert, was wiederum auf Kosten der Akteursstruktur gehen kann. Kleinere Projektierer müssen schließlich mit Kostenrisiken deutlich vorsichtiger umgehen.
Unzählige offene Fragen
Doch welche Windkraft-Leistungen sind in Deutschland nun angepeilt? Die Stiftung Klimaneutralität betont, dass auf dem Weg zur Klimaneutralität die Windenergie zur wichtigsten Energiequelle in Deutschland werde. Der Bedarf an installierter Windleistung an Land steige auf 80.000 Megawatt im Jahr 2030 – das EEG 2021 war noch von 71.000 Megawatt ausgegangen. Für das Jahr 2050, wenn der gesamte Strom erneuerbar erzeugt werden soll, hat die Stiftung einen Bedarf von 130.000 Megawatt errechnet.
Für diese Werte könnten die genannten zwei Prozent der Landesfläche wohl ausreichen. Grundsätzlich könne man von bis zu 180.000 Megawatt ausgehen, die auf den oft zitierten 7.000 Quadratkilometern installiert werden können, sagt Carsten Pape vom Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE in Kassel.
Die Beratungsfirma Deutsche Windguard rechnete in einer Studie vom vergangenen Herbst auf Basis der aktuellen Anlagentechnik bereits mit 200.000 Megawatt installierter Leistung und daraus resultierend mit einer möglichen Jahreserzeugung an Land von etwa 500 Milliarden Kilowattstunden.
Was dies für den Windkraft-Ausbau bedeutet, zeigen folgende Zahlen: Im Jahr 2020 belief sich in Deutschland die gesamte installierte Leistung der Windenergieanlagen an Land auf 54.400 Megawatt. Diese erzeugen zusammen rund 104 Milliarden Kilowattstunden pro Jahr.
Für Ende 2023 rechnet die Stiftung Klimaneutralität mit einer installierten Gesamtleistung von 56.800 Megawatt. Das entspricht einem sehr geringen Zubau von weniger als 1.000 Megawatt pro Jahr.
Anschließend müsste es aber erheblich schneller vorangehen, wenn man das Ziel – einen Erneuerbaren-Anteil von 65 Prozent am deutschen Bruttostromverbrauch im Jahr 2030 – erreichen will. Bei angenommenen 80.000 Megawatt Windkraft an Land im Jahr 2030 ergibt sich dann ab 2024 – bei 23.000 Megawatt in sieben Jahren – ein erforderlicher Netto-Zubau von durchschnittlich 3.300 Megawatt jährlich.
Aufgrund des Abbaus von Altanlagen wird daraus ein notwendiger Brutto-Zubau von 4.800 Megawatt pro Jahr allein an Land. Das würde dann etwa jenem Ausbautempo entsprechen, das es in Deutschlands Windkraftgeschichte bislang nur ziemlich kurz gegeben hat, nämlich in den Spitzenzeiten der Jahre 2014 bis 2017 – einer Periode, in der die zuständigen Behörden auch bei den erforderlichen Genehmigungen der neuen Windparks erstaunlich schnell waren.
Außerdem geht die Flächenbedarfs-Rechnung auch nur dann auf, wenn der Grünstrombedarf der Zukunft nicht noch weitaus höher liegt als derzeit veranschlagt: Beim Thema Grüner-Wasserstoff-Import gibt es unzählige offene Fragen, die Sanierungsquote im Gebäudebestand ist hierzulande kläglich und der Strombedarf im Mobilitäts- und Industriesektor gigantisch.
