Grosswindanlagen
Um die Windenergie optimal nutzen zu können, braucht es nicht nur günstige Windverhältnisse, sondern auch die Erreichbarkeit der Anlage, eine Netzanbindung und die Wirtschaftlichkeit müssen gegeben sein. Bei der Erstellung einer Windanlage muss berücksichtigt werden, dass der Wind in den unterschiedlichen Höhen unterschiedlich stark weht und dass die Windrichtung wechselt. Windmessungen über einen längeren Zeitraum helfen daher bei der Entscheidung mit, wie hoch eine Anlage sein soll und wie sie ausgerichtet wird.
Grosswindanlagen sind sehr leistungsstark. Eine einzige Anlage erzeugt pro Jahr bis zu 10 Gigawattstunden Strom. Damit können bis zu 5000 Elektroautos jährlich 15’000 Kilometer fahren, und das 30 Jahre lang. Oder sie kann den Haushaltsstrom von 10’000 Personen für 30 Jahre produzieren. Würde in der Schweiz jede zweite Gemeinde eine Windenergieanlage bauen, könnten damit 15 Prozent des Schweizer Strombedarfs gedeckt werden.
Die Nutzung der Windenergie gehört, zusammen mit der Wasserkraft, zu den ökologischsten Arten der Stromgewinnung. Zwar geht es auch bei der Windkraft nicht ohne Produktion von CO2. Pro Kilowattstunde Strom liegt das CO2-Äquivalent bei einer Grossanlage bei 8 bis 20 g. Der Gestehungspreis (Kosten für die Erstellung, den Betrieb, die Wartung und die Entsorgung von Energieerzeugungsanlagen) für eine Kilowattstunde Strom liegt aktuell bei 8 bis 15 Rappen.
Für die Herstellung, die Montage, die Nutzung und die Entsorgung einer Grosswindanlage wird Energie benötigt. Diese so genannte graue Energie ist aktuell nach rund sechs Monaten Betriebszeit kompensiert. Rechnet man mit einer Laufzeit von 20 bis 25 Jahren pro Anlage, erzeugt sie mindestens 40mal mehr Energie, als sie für die Herstellung und Montage benötigt. Wird ein Anlage nach Erreichen ihrer Lebenszeit abgebaut, lassen sich 99 Prozent der verwendeten Materialien wiederverwerten.
In den vergangenen 40 Jahren hat die Technik bezüglich Windanlagen enorme Fortschritte gemacht. Die ersten Anlagen in den 1980er Jahren hatten eine maximale Nabenhöhe von 30 Metern und einen Rotordurchmesser von maximal 15 Metern. Die Jahresleistung lag bei 35 Megawattstunden. Die heutigen Windanlagen sind 150 Meter hoch und haben einen maximalen Rotordurchmesser von maximal 220 Meter. Die Jahresleistung liegt bei bis zu 67’000 Megawattstunden.
Im Vergleich zu Kleinwindanlagen, haben Grosswindanlagen tiefere Auswirkungen auf die Umwelt, da sie eine grössere Effizienz aufweisen. Je höher der Turm der Anlage gebaut wird, desto besser können Winde genutzt werden, die nicht durch Gebäude oder Hügel gebremst werden. Einen grossen Einfluss hat die Windfangfläche der Rotorblätter. Doppelt so lange Rotorblätter bestreichen die vierfache Fläche und erreichen ihre maximale Leistung schon bei weniger Wind. Sie sind also effizienter. Das wiederum heisst, dass es für den gleichen Windstromertrag weniger Anlagen benötigt.
Bewilligungsprozess:
Das Planungs- und Bewilligungsverfahren, um in der Schweiz einen Windpark zu realisieren, dauert im Moment rund 25 Jahre.
In der ersten Phase, die rund zehn Jahre dauert, erstellt der Bund ein Windenergiekonzept. Die Kantone legen in einem Richtplan den Standort für den Windpark fest. Dieser Richtplan muss durch den Bund validiert werden.
In einer nächsten Phase geht es um die Erstellung eines Nutzungsplans. In dieser Zeit sind Rekurse bei den Gemeindebehörden sowie beim Kantons- und Bundesgericht möglich. Wenn der Nutzungsplan Rechtskraft erlangt hat, startet das eigentliche Bewilligungsverfahren. Auch dabei sind wieder Rekurse bei den Gemeindebehörden sowie beim Kantons- und Bundesgericht möglich. Durch die Anpassung in der Energieverordnung, dem so genannten Windexpress, wird der Rechtsweg für die Erteilung der Baubewilligung auf eine kantonale Instanz eingeschränkt, sofern der Nutzungsplan rechtskräftig ist. Das heisst, dass das Verfahren um etwa zwei Jahre abgekürzt werden kann.
Im Vergleich dazu: Die EU fordert von den Mitgliedsstaaten, dass für das Planungs- und Bewilligungsverfahren maximal zwei Jahre Zeit gebraucht werden.
Warum grosse Windräder?
Grosse Windräder sind kein Selbstzweck – sie sind der Schlüssel zu einer effizienten und nachhaltigen Stromproduktion aus Windenergie.
Der entscheidende Punkt ist: Die Energieausbeute wächst mit der Grösse der Anlage überproportional.
Physik: Energie wächst mit der Fläche, nicht mit dem Durchmesser
Die Leistung einer Windturbine hängt von der Fläche ab, die der Wind durchströmt. Diese Fläche steigt mit dem Quadrat des Rotordurchmessers:
Wenn der Rotordurchmesser verdoppelt wird, vergrössert sich die überstrichene Fläche – und damit die mögliche Energieausbeute – um den Faktor vier.
Windstärke nimmt mit der Höhe zu
In grösseren Höhen ist der Wind stärker und gleichmässiger. Schon wenige Meter mehr Nabenhöhe bedeuten deutlich höhere und stabilere Windgeschwindigkeiten.
Da die Energie im Wind mit der dritten Potenz der Windgeschwindigkeit (v³) zunimmt, führt ein kleines Plus an Windgeschwindigkeit zu einem grossen Zuwachs an Energie.
Beispiel:
Wenn der Wind im Schnitt statt 5 m/s auf 6 m/s weht (+20 Prozent), steigt der Energieertrag um rund 73 Prozent.
Wirtschaftlichkeit und Ressourcenschonung
Ein grosses Windrad kann also mehrere kleine Anlagen ersetzen – bei deutlich geringerem Material- und Flächenbedarf pro erzeugter Kilowattstunde.
Das bedeutet:
- weniger Fundamente,
- weniger Verkabelung,
- weniger Eingriffe ins Gelände,
- und gleichzeitig mehr Energie aus derselben Windressource.
Fazit
Grosse Windräder sind effizienter, leiser und nutzen die Ressource Wind optimal aus.
Sie sind ein wichtiger Baustein für eine nachhaltige Energiezukunft im Toggenburg – mit möglichst wenig Anlagen und möglichst viel sauberem Strom.