Windkraft an Land

Die Windbranche erlebte in den beiden letzten Jahrzehnten eine starke Weiterentwicklung. Die Materialien haben sich verändert und die Konstruktionen. Hatten wir früher starre Gebilde, ist heute die Gondel am Mast drehbar gelagert. Auf diese Weise stehen die Rotoren immer im Wind. Da die einzelnen Rotorblätter um ihre Längsachse verstellbar sind, kann die Drehzahl auch bei wechselnden Windgeschwindigkeiten weitgehend konstant gehalten werden. Ganz grob kann man sagen, dass sich die Nennleistung der Windenergieanlagen durch den technischen Fortschritt und die baulichen Innovationen in den vergangenen zehn Jahren verdoppelt hat. Aufgrund der technischen Weiterentwicklung der Windenergieanlagen können Windparks inzwischen sanft angefahren und abgeschaltet werden. Hierdurch kann Windenergie als wichtiger Baustein in einem Energieversorgungssystem eingesetzt werden, in dem der Anteil der fluktuierenden Erzeugung weiter steigen wird.

Die EnBW Energie Baden-Württemberg AG ist bestrebt, regionale Unternehmen in den Bau der Windparks einzubinden. Dadurch können Arbeitsplätze z.B. in den Bereichen Baustoffe, Wegebau und sonstige Bauarbeiten, Rodungen, Erstellung von Gutachten sowie Gastronomie geschaffen werden.

Windenergie in Deutschland hat sich mittlerweile zu einem eigenständigen Industriezweig entwickelt. Zahlreiche Unternehmen schaffen durch die Weiterentwicklung, die Produktion, den Aufbau und den Betrieb von Windenergieanlagen sichere Jobs in Deutschland. Im Jahr 2012 arbeiteten rund 117.900 Menschen in der Windenergieerzeugung an Land, bis 2030 können hierzulande rund 40.000 neue Jobs entstehen.

Quelle: BWE Bundesverband Windenergie

Die meisten Untersuchungen kommen zum Ergebnis, dass Windenergieanlagen (WEA) keinen dauerhaft negativen Einfluss auf Immobilienwerte haben und in keinem empirisch nachweisbaren Zusammenhang mit Grundstückswerten stehen:

• „Das Geschehen auf dem Immobilienmarkt wird […] von vielen verschiedenen Einflussfaktoren bestimmt. Die Komplexität der Wirkungszusammenhänge erschwert es, Kaufpreisschwankungen […] methodisch auf einen einzelnen Einflussfaktor zurückzuführen.“
• „Die demografische Entwicklung wirkt als primär wertbeeinflussender Faktor insbesondere im ländlichen Raum […], in dem der Ausbau der Windenergie vornehmlich stattfindet. Die Abwanderung in die Städte führt zu einer abnehmenden Nachfrage nach Immobilien auf dem Land und lässt die Preise sinken.“
• „Auf die Preisentwicklung von Immobilien kann allein die Annahme, dass Windenergieanlagen ein wertminderndes Risiko darstellen können, auf die Preisbildung von Grundstücken und Immobilien wirken. Baulichen Veränderungen im Umfeld, die kurzzeitige Kaufpreisschwankungen auslösen können, gehören zum zyklischen Geschehen des Marktes.“
• „Die bisherigen Untersuchungen lassen nach derzeitigem Stand dennoch die Aussage zu, dass Windenergieanlagen keinen dauerhaft negativen Einfluss auf die Immobilienwerte haben.“

Aus: „Faktencheck Windenergie und Immobilienpreise: Dokumentation der Veranstaltung“ (S. 8) der EnergieAgentur.NRW von 2017 – u. a. mit Prof. Dr. Günter Vornholz (seit 2011 Professor für Immobilienökonomie an der Bochumer Hochschule „EBZ Business School“, Spezialgebiet: Volkswirtschaftliche Analyse von Immobilienwirtschaft und -märkten).

Nähere Erläuterungen finden Sie hier: EnergieAgentur.NRW

Eine Zusammenfassung des derzeitigen Wissenstands finden Sie hier: Windenergie und Immobilienpreise | Klimawissen Naturwind

Die EnBW Energie Baden-Württemberg AG wird Windenergieanlagen nur bauen, wenn die Wirtschaftlichkeit gegeben ist. Windmessungen sind dabei ein wesentlicher Baustein, um zu klären, ob der Standort für die Errichtung von Windenergieanlagen geeignet ist. Dazu wird i.d.R. ein Windmessmast errichtet, mit dem die Windgeschwindigkeit auf verschiedenen Messebenen gemessen wird. Zusätzlich werden Windrichtung, Turbulenz, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Dichte aufgezeichnet. Am Ende dieses Untersuchungsprozesses werden die Rohdaten an zwei unabhängige und zertifizierte Windgutachter weitergegeben, die die Daten überprüfen, auswerten und eine Wirtschaftlichkeitsberechnung vornehmen.

Rote Warnstreifen an den Rotorblättern und weiße Blinklichter an der Gondel machen Flugzeuge tagsüber frühzeitig auf einen Windpark aufmerksam. Nachts leuchten auf jeder Windenergieanlage rote Warnleuchten. Die Vorgaben dazu werden von den Genehmigungsbehörden festgelegt. Die Lichter sind in Nabenhöhe installiert, so dass sie das Sichtfenster der Menschen in ihrem Alltag am Boden nicht tangieren. Durch das Vorbeistreifen der Rotorblätter an der Leuchte der Windkraftanlage kann bei bestimmten Windrichtungen für den Betrachter ein Blinken entstehen. Die Anlagen innerhalb eines Windparks sind synchron geschaltet, so dass aus Sicht des Betrachters alle Anlagen gleichzeitig blinken.

Neue gesetzliche Bestimmungen und innovative Technologien beenden jetzt die dauerhafte Beleuchtung der Windkraftanlagen in Deutschland. Auch bei den Windrädern der EnBW bleiben die roten Lichter künftig aus. Einzige Ausnahme: Es nähert sich ein Flugobjekt, das im Radius von sechs Kilometern rund um eine Windkraftanlage niedriger als ungefähr 600 Meter fliegt. Dann gehen die auf den Gondeln oder an den Türmen montierten Blinklichter als Hinderniskennzeichnung an, bis das Flugobjekt einen Radius von rund sechs Kilometern wieder verlassen hat oder höher fliegt. Bis Ende 2022, so fordert es die Bundesnetzagentur, muss ein BNK-System an allen Windkraftanlagen in Deutschland installiert sein, die höher als 100 Meter sind. Damit sind nahezu alle Anlagen betroffen. (Quelle:Bedarfsgerechte Nachtkennzeichnung bei Windkraftanlagen)

Deutschland hat seit 30 Jahren Erfahrungen mit der Windenergie. An den Standortgemeinden gibt es keinen einzigen Hinweis auf vermehrt auftretende Gesundheitsschäden. Das ist auch an der Akzeptanz der Windkraftanlagen erkennbar: In den Regionen, die die größte Erfahrung mit Windkraft haben, ist die Zustimmung am höchsten.

Windenergieanlagen unterliegen dem immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsverfahren. Die EnBW errichtet und betreibt ihre Anlagen so, dass keine schädlichen Umwelteinwirkungen sowie Gefahren oder erhebliche Nachteile und Belästigungen für die Allgemeinheit und die Nachbarschaft entstehen.
Nach heutigem Stand der Wissenschaft sind grundsätzlich schädliche Wirkungen durch Infraschall bei Windenergieanlagen nicht zu erwarten. Verglichen mit Verkehrsmitteln wie Autos oder Flugzeugen ist der von Windenergieanlagen erzeugte Infraschall gering.
Zu diesem Ergebnis ist auch die LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg) gekommen. Bisherige Zwischenergebnisse des Messprojekts „Tieffrequente Geräusche und Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen“ zeigen, dass der Infraschallpegel in der Umgebung von Windkraftanlagen bereits im Nahbereich zwischen 150 und 300 Metern deutlich unterhalb der menschlichen Wahrnehmungsschwelle liegt. Festgestellt wurde auch, dass sich beim Einschalten einer in 700 Metern Abstand befindlichen Windenergieanlage der gemessene Infraschall-Pegel nicht mehr nennenswert erhöht. Der Infraschall wird dann im Wesentlichen vom Wind selbst erzeugt und nicht vom Betrieb der Anlage.
„Die bisherigen Untersuchungen der LUBW belegen, dass das Thema Infraschall dem Ausbau der Windkraft nicht entgegen steht“, so Umwelt- und Energieminister Franz Untersteller.
_{Quelle: https://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/}

Generell muss zwischen hörbarem Schall und tieffrequentem, also nichthörbarem Infraschall unterschieden werden.

In unmittelbarer Umgebung von Windrädern kann man im laufenden Betrieb das „Rauschen“ der Rotoren hören. Die Schallabstrahlung einer Windenergieanlage ist nicht konstant, sondern stark von der Drehzahl des Rotors und weiterer rotierender Bauteile abhängig. Die Schallemissionen ändern sich daher mit Windgeschwindigkeit und Windrichtung.
Der immissionsrelevante Schalleistungspegel (nahezu maximaler Schalleistungspegel) einer WEA wird nach der FGW-Richtlinie (Fördergesellschaft Windenergie und andere Erneuerbare Energien) bei einer Windgeschwindigkeit von 10 m/s vermessen. Im Gutachten wird dann von einer ungehinderten Schallausbreitung im flachen Gelände ausgegangen. In der Realität ist eine solche ungehinderte Schallausbreitung kaum anzutreffen und bildet somit den „Worst-Case“ ab.
Erreichen die Windenergieanlage ihre Nennleistung und damit die maximale Geräuschimmission sind auch die windinduzierten Umgebungsgeräusche an den Immissionsstandorten lauter und überdecken i.d.R. die Anlagengeräusche.
Für die Schallprognose bei Windenergieanlagen wird vom ungünstigsten Fall ausgegangen der sich bei der lautesten Nachtstunde bei Mitwindbedingungen,10 °C Temp. und 70 % Luftfeuchte ergibt.
Nach der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm müssen je nach Gebietsklassifizierung Richtwerte eingehalten werden. Die folgende Tabelle zeigt die Immissionsrichtwerte je Nutzungsgebiet. Diese Grenzwerte dürfen nicht überschritten werden.

Um welche Gebietsnutzung es sich im Einzelfall handelt, legt der Bebauungsplan fest.

Infraschall liegt definitionsgemäß zwischen 0,1 und 20 Hz (Herz), tieffrequenter Schall unterhalb von 100 Hz.

Der Schattenwurf wird bereits im Genehmigungsverfahren berücksichtigt. Dabei bewertet ein unabhängiger Gutachter den Standort bei Sonnenschein. Deutschlandweit gelten gesetzliche Grenzwerte, die eingehalten werden müssen. Der Schattenwurf durch Windenergieanlagen auf Wohnhäuser sollte demnach jeweils nicht mehr als 30 Std./Jahr und 30 Min./Tag betragen. Bei den Werten handelt es sich um theoretische Größen. In der Praxis scheint die Sonne jedoch nicht so häufig wie in der theoretischen Betrachtung. Daher treten bei „normalen“ Bedingungen tatsächliche Belastungen von nur rund einem Viertel der theoretisch berechneten Größen auf.

Im Falle einer prognostizierten Überschreitung der o.g. Immissionsrichtwerte können die Anlagen mit einer sonnenstands- und wetterabhängigen Schattenwurfregelung ausgerüstet werden. Sie schalten sich dann bei einer Überschreitung automatisch ab.

Standardmäßig erkennt jede Anlage aufgrund einer schlechteren Aerodynamik, ob sich Eis an den Rotorblättern gebildet hat, da dann die Leistungskennlinie der Anlage vom Standard abweicht. Weisen sowohl die meteorologischen Messwerte als auch die veränderte Leistungskennlinie der Windenergieanlage auf Eisbildung hin, schaltet die Anlage automatisch ab. Sie kann erst wieder vor Ort durch den Parkbetreuer gestartet werden, wenn dieser per Sichtprüfung die Eisfreiheit festgestellt hat.

Ein Eisabwurf von laufenden Anlagen ist durch die installierte Eis-Sensorik ausgeschlossen.

An stehenden Anlagen kann sich ähnlich wie bei Straßenlaternen Raureif bilden der sich dann von den Rotorblättern lösen kann.

Die EnBW gibt projektspezifisch folgende Gutachten in Auftrag. Einige dieser Gutachten sind gesetzlich vorgeschrieben.

• Wind-/Ertragsgutachten
• Avifaunistisches Gutachten (Gutachten, bei dem Verhaltensmuster gefährdeter Vogelarten betrachtet werden)
• Faunistische Gutachten (Gutachten, bei dem Verhaltensmuster gefährdeter Tierarten betrachtet werden)
• Fledermausgutachten
• Landschaftspflegerischer Begleitplan
• Flora,- Fauna,-Habitat-Verträglichkeitsprüfung mit Vorprüfung
• Visualisierungsgutachten / Sichtverschattungsanalyse (Begutachtung der Anlagen in Bezug auf das Landschaftsbild)
• Umweltverträglichkeits-Vorprüfung / UVS – Studie (falls benötigt)
• Eingriffs-Ausgleichs-Bilanzierung
• Schallgutachten
• Schattenwurfgutachten
• Turbulenzgutachten
• Standsicherheitsnachweis
• Eiswurfgutachten
• Boden- / Baugrundgutachten
• Angaben zum Brand- und Arbeitsschutz
• Archäologisches Gutachten/Baubegleitung
• Ökologische Baubegleitung

Je nach Art der Nutzung sind Waldgebiete ebenso wertvolle Naturräume wie Offenlandgebiete. Zu Bann- und Schonwäldern gilt für Windkraftanlagen generell ein Mindestabstand von 200 Metern. Auch sind Naturschutzgebiete oder Wälder mit bestimmten Schutzfunktionen nur eingeschränkt nutzbar. In einem naturnahen Wald wie dem Brüchlinger Wald, der seit Generationen wirtschaftlich genutzt wird, können Windenergieanlagen gebaut werden. Voraussetzung ist eine genaue Standortauswahl und -prüfung. Das passiert im Moment.

Gerade in den südlichen Bundesländern (Baden-Württemberg, Hessen, Rheinland-Pfalz) werden immer mehr Windenergieanlagen im Wald errichtet. Die Ursache liegt in der technischen Entwicklung. Neue Anlagen überragen meist den Baumbestand (über 200 m Gesamthöhe), wodurch es zu keinem Konflikt zwischen Anlagen und Bäumen kommt. Darüber hinaus sind Wälder meist weiter entfernt von Wohnbebauungen, wodurch die nötigen Abstände eingehalten werden können. Ein weiteres Konfliktpotenzial, die windenergiesensiblen Vogelarten (wie z.B. der Rotmilan), tritt im Wald seltener auf, da diese Vögel tendenziell im offenen Land (z.B. Feldern) jagen. Dafür sind häufiger Fledermäuse anzutreffen (siehe Themenkompass Windenergie im Wald / Quelle: umweltbundesamt.de).

Auch das Vorhaben im Wald muss im Rahmen der immissionsschutzrechtlichen Genehmigung geprüft werden. Dabei werden auch waldrechtliche Belange wie Ersatzaufforstungen oder Ausgleichsmaßnahmen berücksichtigt. (siehe Windenergie im Wald / Quelle: Fachagentur Windenergie)

Für die Fundamente und die Kranstellflächen sind Rodungen erforderlich. Pro Anlage inklusive Zuwegungen handelt es sich erfahrungsgemäß um 0,5 – 1,0 Hektar zu rodender Fläche. Selbstverständlich steht der Naturschutz bei der EnBW im Vordergrund. Deshalb wird schon bei der Layoutplanung eines Windparks ein möglichst geringer Eingriff in den Waldbestand vorausgesetzt. Für die gerodete Fläche muss ein forstrechtlicher Ausgleich nach dem Landeswaldgesetz im selben Naturraum stattfinden.

Für den Fundamentbereich einer Windenergieanlage werden je nach Anlagentyp und Hersteller ca. 350-600 Quadratmeter benötigt. Diese führen zu einer dauerhaften Beeinträchtigung der Bodenfunktion. Sichtbar versiegelt sind dabei jedoch nur ca. 100 Quadratmeter auf denen der Turm errichtet wird. Die restliche Fläche wird in der Betriebsphase wieder mit Oberboden bzw. Schotter bedeckt. Zusätzlich wird eine teilversiegelte bzw. geschotterte Kranstellfläche von zirka 0,15 Hektar pro Anlage benötigt, die sowohl bei der Errichtung der Anlagen als auch bei Reparaturen benötigt wird. Darüber hinaus werden weitere 0,25 Hektar für die Zuwegung benötigt, wobei hier wenn möglich auf bereits bestehende Straßen und Wege zurückgegriffen wird. Für eine Windenergieanlage werden in der gesamten Lebensphase zirka 16,5 Hektar Fläche benötigt, wobei nur 3 % dieser Fläche (weniger als ein halber Hektar) dauerhaft voll- und teilversiegelte Flächen sind. (Wortmeldung zum Flächenbedarf der Windenergie / Quelle:Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende)

Tiere wie etwa Reh, Fuchs und Hase werden durch die Windenergieanlagen nicht beeinträchtigt. Zu diesem Ergebnis kam eine dreijährige Studie der Hochschule Hannover. Vor der Genehmigung eines Windparks müssen umfassende Gutachten zu Umwelt- und Naturschutz am möglichen Standort erstellt werden. So führen spezialisierte Gutachter eine Beurteilung der Fauna vor Ort durch. In regelmäßigen Begehungen analysieren sie das Areal. Bereits im Vorfeld der Planungen werden die Abstände zu besonders schützenswerten Flächen wie Vogel- oder Naturschutzgebieten berücksichtigt. Dies gilt auch für Fledermäuse und den Roten Milan. Bei gefährdeten Fledermaus-Arten erteilt die Genehmigungsbehörde oftmals die Auflage, dass die Anlagen zu bestimmten Nachtzeiten ausgeschaltet werden müssen. In den Zugzeiten betroffener Zugvögel werden die Anlagen auch tagsüber abgeschaltet.

Die dezentrale Energieerzeugung ist eines der erklärten Ziele zur Energiewende. Weil es sinnvoll ist, möglichst viel Strom dort zu erzeugen, wo er gebraucht wird. Das erhöht die Versorgungssicherheit und minimiert den Ausbau von Transportleitungen.

Windenergieanlagen bestehen im Wesentlichen aus einem Turm, den Rotoren und der Gondel, in der ein Generator installiert ist. Durch den anströmenden Wind werden die speziell hierfür konstruierten Rotorblätter in Bewegung gesetzt. So ähnlich funktionierten schon früher die alten Getreidemühlen. In der Rotornabe (das ist der Punkt, in dem sich die Rotorblätter vereinen) wird die Drehbewegung der Rotoren genutzt, um einen Generator anzutreiben, der Strom erzeugt. Ähnlich funktioniert auch die Stromerzeugung in einem Fahrraddynamo. Die Anlagen schalten sich bei einer Mindestwindgeschwindigkeit zwischen 3 und 4,5 Meter pro Sekunde ein, je nach Typ. Bei einer Nenngeschwindigkeit von 10 bis 14 m/sec erreichen sie ihre höchste Leistung. Bei Sturm dreht die Anlage automatisch ihre Rotoren aus dem Wind und schaltet sich ab. Die Rotoren drehen sich dann dennoch im Trudelbetrieb abgekoppelt vom Generator langsam weiter.

Generell gehört Windkraft zu den effizientesten Möglichkeiten, Strom zu produzieren. Der „Rohstoff Wind“ ist unerschöpflich und kostenlos. Etwa 50 Prozent der Energie, die auf die Rotorblätter trifft, wird in Strom umgewandelt. Ein Ottomotor im Auto setzt nur maximal 40 Prozent der Energie um.

Da der Luftdurchsatz proportional und die Energie des Windes vom Quadrat der Windgeschwindigkeit abhängig ist, ist die Leistung des Windes von der dritten Potenz der Geschwindigkeit abhängig.

PWind= 0,5 * ρ * π * R2 * v3

Somit ist der entscheidende Faktor für die Leistung des Windes seine Geschwindigkeit.
Nimmt die Windgeschwindigkeit um das 3 fache zu, so wird die Leistung um 3x3x3 = 27 Mal größer.

Die Dichte der Luft hat einen linearen Einfluss auf die Leistung. Kalte Luft ist dichter als warme Luft, somit liefert eine Windenergieanlage bei gleicher Windgeschwindigkeit z.B. bei -10°C ca. 11% mehr Energie als bei +20°C. Da die Dichte der Luft auch vom Umgebungsdruck abhängig ist, haben Hoch- und Tiefdruckgebiete sowie die Höhenlage des Standorts einen Einfluss auf den Ertrag eines Windrades.