Günter Beermann Diplom-Ingenieur

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1 Strom aus Wind eine Investition in unsere Zukunft Was kann Windenergie leisten? Vortrag anlässlich der Günter Beermann Diplom-Ingenieur Landesvorsitzender BWE Bundesverband Windenergie e.v. Landesverband Bayern Inhaber der Firma: BEERMANN ENERGIESYSTEME Ingenieurbüro für regenerative Energieanwendung Sollner Straße 10, München Tel.: 089 / FAX: 089 / Oktober info@beermann-energiesysteme.de Internet: Gliederung des heutigen Vortrages: 1. Allgemeines und Strompreisentwicklung 2. Lohnt sich Windkraft in Bayern? 3. Was sagen die Bürger zum Ausbau Windenergie? 4. Worauf kommt es bei der Planung an? Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein? Warum Energiewende? Warum Windenergie? Die aktuellen Nachrichten über die Klimaentwicklung geben darauf eine Antwort! 5. Die Windenergie und politische Ziele 29. August 2012 Satellitenfoto vom 26. August 2012 Durchschnittliche Sommerschmelze 1979 bis 2010

2 Soviel zum dringenden Erfordernis der Nachhaltigkeit, dem Thema der 12. Münchner Wissenschaftstage Was kann die Windenergie leisten? Strom aus Wind wird auch in Bayern eine wichtige Rolle spielen und zur Versorgungssicherheit sowie zur Preisstabilität beitragen. Preisstabilität durch Windenergie? Preisstabilität durch Windenergie? oder Widerspruch? Realität? Folgt man den politischen Debatten und der Mehrzahl der Pressemeldungen dann: Widerspruch! Folgt man der Datenlage und den Fakten dann: Realität! Strompreisfindung Angebot und Nachfrage bestimmen den Strompreis an der Leipziger Strombörse EEX. Der Angebotspreis richtet sich nach den Grenzkosten des anbietenden Kraftwerks. Er ist also abhängig vom Kraftwerkstyp (z.b. Grund-, Mittel- oder Spitzenlast) und vom Brennstoffpreis. Die Preisfindung erfolgt somit nach dem Merit-Order-Prinzip Merit-Order Als Merit-Order bezeichnet man die Einsatzreihenfolge der Kraftwerke. Diese wird durch die variablen Kosten der Stromerzeugung bestimmt. Beginnend mit den niedrigsten Grenzkosten werden solange Kraftwerke mit höheren Grenzkosten zugeschaltet, bis die Nachfrage gedeckt ist. An der Strombörse bestimmt das letzte Gebot, das noch einen Zuschlag erhält, den Strompreis. Der Preis für Strom wird also durch das jeweils teuerste Kraftwerk bestimmt, das noch benötigt wird, um die Stromnachfrage zu decken.

3 Merit-Order Merit-Order Erzeuger von Strom aus erneuerbaren Energien haben keine variablen Kosten für Rohstoffe, aus denen sich diese Grenzkosten vor allem zusammen setzen. Deshalb verschiebt sich die Grenzkurve nach rechts, wenn sich (grenz-)kostengünstiger Strom aus erneuerbarer Energie ins Angebot drängt und dies bedeutet, dass die Einspeisung von solchem Strom die Strompreise senkt. Merit-Order-Effekt durch Einspeisung von Windstrom Merit-Order Strompreis /MWh Nachfrage Fallender Großhandelspreis Angebot (zusätzlicher Windstrom) Entsprechend der Ausgleichsmechanismus-Verordnung wird der nach EEG eingespeiste Strom seit 2010 von den Übertragungsnetzbetreibern (ÜNB) am Spotmarkt der Leipziger Strombörse (EEX) vermarktet. Kernkraft Braunkohle Steinkohle Gas Öl Energie [MWh] Neues Gleichgewicht zusätzlicher Windstrom Gleichgewicht Dadurch tritt folgender preisreduzierender Effekt auf: Merit-Order Scheint Mittags (zu Spitzenlastzeiten) viel Sonne, dann verdrängt der Strom aus Photovoltaikanlagen teure Öloder Gaskraftwerke. Dadurch fällt der Strompreis. Insbesondere der Windstrom verdrängt große Mengen konventioneller Kraftwerke und lässt über den Merit- Order-Effekt den Stromeinkauf im Handel günstiger werden. Dies war im Jahr 2006 in einem Ausmaß der Fall, dass eine durchschnittliche Preisreduktion von 7,83 je Megawattstunde bewirkt wurde, wie eine Studie des Fraunhofer-Instituts ISI zeigt. Fazit: Bei hoher Windstromeinspeisung sinkt der Strompreis. Davon profitiert in erster Linie die stromintensive Industrie. Die stromintensive Industrie ist außerdem von der EEG-Umlage befreit und somit doppelt begünstigt. Die EEG-Umlage errechnet sich aus der Differenz des Börsenpreises und der EEG-Vergütung (Wind: ca. 9 ct/kwh) Bei hoher Windstromeinspeisung sinkt der Strompreis mit der Folge, dass sich die EEG-Umlage erhöht. Durch die Befreiung der stromintensiven Industrie wird dieser Betrag zusätzlich auf die Verbraucher umgelegt.

4 Dementsprechend haben sich die Haushaltsstrompreise entwickelt: Über die EEG- Umlage wird derzeit berichtet und diskutiert! Was beinhaltet die EEG-Umlage? Wie viel Anteil hat daran die Windenergie an Land? Soviel zum Thema Strompreise

5 Ist der Wind in Norddeutschland wirklich soviel besser? 2. Lohnt sich Windkraft in Bayern? Vergleichen wir doch einmal Windenergieanlagen gleichen Typs an der Küste und in Bayern: Vergleich Binnenland mit Küste Vergleich Binnenland mit Küste Jahresstromproduktion [kwh] Hamburg (Harburger Berge); E70; RD70; NH 65 Frankenwald; E70; RD70; NH 98 Allgäu Alpenvorland; E70; RD70; NH 98 Hallertau;E70; RD70; NH 98 Neustadt a.d. Aisch E70; RD 70; NH113; Inbetriebnahme Jahresstromproduktion [kwh] Hamburg (Harburger Berge); E40; RD40; NH50 Oberpfälzer Wald (Gipfellage); E40; RD40; NH Jahr Jahr Vergleich Binnenland mit Küste Vergleich Binnenland mit Küste Schleswig-Holstein (Geest); S70; RD70; NH65 Allgäu; S77; RD77; NH96, Bremen (Wesermarsch); E40; RD40; NH65 Hahnenkamm; E40; RD40; NH65 Fränkische Alb; E40; RD44; NH78 Jahresstromproduktion [kwh] Jahresstromproduktion [kwh] Jahr Jahr

6 Was ist der Hintergrund dieser erstaunlichen Ergebnisse? Die Entwicklung der Windenergie zu modernen, binnenlandoptimierten Anlagen und die Möglichkeit durch große Nabenhöhen die ungestörten hohen Windströmungen zu erreichen. So sieht das Windprofil in Deutschland vom Meer bis zu den Alpen aus: Windprofil vom Meer bis zu den Mittelgebirgen Windprofil von den Mittelgebirgen bis zu den Alpen Der Schlüssel liegt also in modernen, leistungsfähigen Anlagen mit großen Rotordurchmessern und in großen Nabenhöhen

7 Schauen wir uns jetzt die Erträge am konkreten Beispiel Neustadt a.d. Aisch an. Aufbau Neustadt an der Aisch Und vergleichen diese mit den Erträgen von WEA-Standorten in Deutschland. 220,00 Windkraftanlagenvergleich Monatsertrag im Vergleich mit allen Anlagen in Deutschland Datenbasis: Produktionsdaten von WKA-Standorten in Deutschland Quelle: IWET Ingenieur-Werkstatt Energietechnik spez. Monatsertrag [kwh/m²] 200,00 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40, Was sagen die Bürger zum Ausbau Windenergie? 20,00 0,00 Jan. 06 Feb. 06 Mrz. 06 Apr. 06 Mai. 06 Jun. 06 Jul. 06 Aug. 06 Sep. 06 Okt. 06 Nov. 06 Dez. 06 Jan. 07 Feb. 07 Mrz. 07 Apr. 07 Mai. 07 Jun. 07 Jul. 07 Aug. 07 Sep. 07 Okt. 07 Nov. 07 Dez. 07 E70-4/113 Neustadt/Aisch Anlagen BRD Umfrage: Bürger befürworten Energiewende und sind bereit, die Kosten dafür zu tragen Rund 69 Prozent der Bürger finden Windkraftwerke in ihrer Nachbarschaft sehr gut oder gut

8 Die Süddeutsche Zeitung schreibt am 17. 0ktober 2012: Solarpark oder Windrad? Find' ich gut! Die Bayern mögen erneuerbare Energien und die Anlagen, in denen sie erzeugt werden - und zwar viellieber als die Menschen im Rest der Republik: Das ist das verblüffende Ergebnis der aktuellen Akzeptanzumfrage zu Ökostrom- Anlagen, die die in Berlin ansässige Agentur für Erneuerbaren Energien in Auftrag gegeben hat. Demnach finden 75 Prozent der Befragten eine Ökostrom-Anlage in der Nachbarschaft gut oder sehr gut. Bundesweit sehen das nur 67 Prozent so. Die Zustimmung in Bayern stieg auch im Vergleich zum Jahr 2011 deutlich an. Damals fanden nur 63 Prozent eine Ökostrom-Anlage in der Nachbarschaft gut. Bei einer so hohen Zustimmung der Bürger ist die Politik gefordert, denn der Bürger ist der Souverän Voraussetzungen für einen geeigneten Standort 4. Worauf kommt es bei der Planung an? Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein? Windhöffigkeit (ausreichende Windgeschwindigkeit) Die Anlagen müssen vom Wind frei anströmbar sein. Das ungestörte Windfeld wird nur in Höhen von oberhalb 100 m über dem großflächig gesehenen Gelände erreicht. Die Anlagen sollen einen Abstand zu einander von etwa dem 6-fachen Rotordurchmesser aufweisen. Die Grenzwerte für Schatten und Schall dürfen nicht überschritten werden. Aufnahmefähiges Stromnetz in der Nähe Straßen und Wege für Schwertransporte Die erforderliche Windgeschwindigkeit Die mittlere Windgeschwindigkeit sollte möglichst über 5,5 m/s liegen. Voraussetzungen für einen geeigneten Standort Windhöffigkeit (ausreichende Windgeschwindigkeit) Die Anlagen müssen vom Wind frei anströmbar sein. Das ungestörte Windfeld wird nur in Höhen von oberhalb 100 m über dem großflächig gesehenen Gelände erreicht. Die Anlagen sollen einen Abstand zu einander von etwa dem 6-fachen Rotordurchmesser aufweisen. Die Grenzwerte für Schatten und Schall dürfen nicht überschritten werden. Aufnahmefähiges Stromnetz in der Nähe Straßen und Wege für Schwertransporte

9 Frei anströmbare Standorte Beispiel frei anströmbarer Standorte Die nähere und weitere Umgebung vom Standort, soll frei von Hindernissen sein. Mit zunehmender Nähe zum Boden nimmt die Windgeschwindigkeit stark ab. Voraussetzungen für einen geeigneten Standort Das ungestörte Windfeld Windhöffigkeit (ausreichende Windgeschwindigkeit) Die Anlagen müssen vom Wind frei anströmbar sein. Das ungestörte Windfeld wird nur in Höhen von oberhalb 100 m über dem großflächig gesehenen Gelände erreicht. Die Anlagen sollen einen Abstand zu einander von etwa dem 6-fachen Rotordurchmesser aufweisen. Die Grenzwerte für Schatten und Schall dürfen nicht überschritten werden. Aufnahmefähiges Stromnetz in der Nähe Straßen und Wege für Schwertransporte Bayern ist geprägt von Bergen, Hügeln, Tälern, Wäldern und Ortschaften. Die Geländestruktur ist sehr stark ausgeprägt, so dass überwiegend hohe Rauhigkeitslängen vorherrschen. Anlagen müssen daher sehr hoch sein um in die ungestörten Windströmungen zu kommen. Faustformeln für den Ertrag Voraussetzungen für einen geeigneten Standort 1. Verdoppelung des Rotordurchmessers = Vervierfachung des Ertrags Windhöffigkeit (ausreichende Windgeschwindigkeit) Die Anlagen müssen vom Wind frei anströmbar sein. Das ungestörte Windfeld wird nur in Höhen von oberhalb 100 m über dem großflächig gesehenen Gelände erreicht. 2. pro Meter Höhe = ein Prozent mehr Ertrag Die Anlagen sollen einen Abstand zu einander von etwa dem 6-fachen Rotordurchmesser aufweisen. Die Grenzwerte für Schatten und Schall dürfen nicht überschritten werden. Aufnahmefähiges Stromnetz in der Nähe (bzw. ein Prozent mehr Volllaststunden) Straßen und Wege für Schwertransporte

10 Abschattung Voraussetzungen für einen geeigneten Standort Ertragsausfälle Überbelastungen durch Turbulenzen Beeinträchtigung der Standfestigkeit Empfohlen wird ein Anlagenabstand von 8 bis 10 Rotordurchmessern in Hauptwindrichtung und 4 bis 6 Rotordurchmessern quer zur Hauptwindrichtung Windhöffigkeit (ausreichende Windgeschwindigkeit) Die Anlagen müssen vom Wind frei anströmbar sein. Das ungestörte Windfeld wird nur in Höhen von oberhalb 100 m über dem großflächig gesehenen Gelände erreicht. Die Anlagen sollen einen Abstand zu einander von etwa dem 6-fachen Rotordurchmesser aufweisen. Die Grenzwerte für Schatten und Schall dürfen nicht überschritten werden. Aufnahmefähiges Stromnetz in der Nähe Straßen und Wege für Schwertransporte Schattenwurf Der bei Sonnenschein von Rotorblättern ausgehende, sich bewegende Schlagschatten stellt eine erhebliche Belästigung dar. Deshalb ist es zwingend notwendig, durch Gutachten die Schatteneinwirkungszeit auf die Immissionspunkte (Wohnhäuser) zu ermitteln. Schattenwurf An Standorten, bei denen Schattenschlag auftreten kann, ist schon im Genehmigungsverfahren gutachterlich nachzuweisen, dass Nachbarn nicht durch unzumutbare Schattenemissionen beeinträchtigt werden. Grenzwerte: max. 30 Minuten pro Tag max. 30 Stunden pro Jahr der astronomisch möglichen Zeit Zur Vermeidung von Schlagschatten ist es auch möglich Steuerungselemente zu installieren, welche die Anlagen bei Eintreten entsprechender Witterungsbedingungen automatisch abschalten. Werden diese Bedingungen nicht erfüllt, gibt es keine Genehmigung Schattenwurf Schattenwurf Theoretisch maximal mögliche Einwirkzeit Astronomisch mögliche Zeit Reale Einwirkzeit ca. 1/4 der theoretischen Einwirkzeit Also maximal: 8 Std pro Jahr 8 Min pro Tag

11 Schall Schall Leise oder Laut Grenzwerte: 45 db(a) Nachts zum Dorfmischgebiet 40 db (A) Nachts zum allgem. Wohngebiet 35 db (A) Nachts zum reinen Wohngebiet Werden diese Bedingungen nicht erfüllt, gibt es keine Genehmigung 20 db 45 db 90 db Noch einmal zur Erläuterung Den Schalldruck zu verdoppeln entspricht gerade mal 3 db. Das kann man zwar hören, aber es braucht 9 db, um dem Menschen den subjektiven Eindruck von doppelter Lautstärke zu vermitteln. Dabei ist aber der Schalldruck 8 Mal höher! Die "empfundene" Lautstärke verdoppelt sich also immer wenn der db(a) Pegel um ca. 10 steigt. Voraussetzungen für einen geeigneten Standort Stromanbindung an das 20 kv-netz Windhöffigkeit (ausreichende Windgeschwindigkeit) Die Anlagen müssen vom Wind frei anströmbar sein. Das ungestörte Windfeld wird nur in Höhen von oberhalb 100 m über dem großflächig gesehenen Gelände erreicht. Die Anlagen sollen einen Abstand zu einander von etwa dem 6-fachen Rotordurchmesser aufweisen. Die Grenzwerte für Schatten und Schall dürfen nicht überschritten werden. Aufnahmefähiges Stromnetz in der Nähe Straßen und Wege für Schwertransporte 5 EEG-2012 (unverändert zu EEG-2009) (1) Netzbetreiber sind verpflichtet, Anlagen zur Erzeugung von Strom aus Erneuerbaren Energien und aus Grubengas unverzüglich vorrangig an der Stelle an ihr Netz anzuschließen (Verknüpfungspunkt), die im Hinblick auf die Spannungsebene geeignet ist, und die in der Luftlinie kürzeste Entfernung zum Standort der Anlage aufweist, wenn nicht ein anderes Netz einen technisch und wirtschaftlich günstigeren Verknüpfungspunkt aufweist. (4) Die Pflicht zum Netzanschluss besteht auch dann, wenn die Abnahme des Stroms erst durch die Optimierung, die Verstärkung oder den Ausbau des Netzes nach 9 möglich wird. Die Praxis sieht in Bayern jedoch anders aus: Einige Netzbetreiber insbesondere e-on Bayern halten sich nicht an die gesetzliche Vorschrift, welche erstmals im EEG-2009 enthalten war. e-on beruft sich weiter auf die Vorschrift im EEG Begründung: Der Gesetzgeber hat es anders gemeint! Folge: Viele Anlagen insbesondere Bürgeranlagen können nicht oder nur mit erheblichen Mehrkosten gebaut werden.

12 Voraussetzungen für einen geeigneten Standort Wegebau Windhöffigkeit (ausreichende Windgeschwindigkeit) Die Anlagen müssen vom Wind frei anströmbar sein. Das ungestörte Windfeld wird nur in Höhen von oberhalb 100 m über dem großflächig gesehenen Gelände erreicht. Die Anlagen sollen einen Abstand zu einander von etwa dem 6-fachen Rotordurchmesser aufweisen. Die Grenzwerte für Schatten und Schall dürfen nicht überschritten werden. Aufnahmefähiges Stromnetz in der Nähe Straßen und Wege für Schwertransporte Für den Transport der schweren Windkraftanlagen werden die vorhandenen Wirtschaftswege ausgebaut. Die Wege werden aus Sand, Geogitter und Schotter aufgebaut. Auf den landwirtschaftlichen Flächen werden Stichwege zu den Standorten der Windkraftanlagen und Stellflächen für die Montagekräne angelegt. Transport Voraussetzungen für einen geeigneten Standort Für den Transport einer großen Windkraftanlage sind Schwerlasttransporter erforderlich. Der Transporter mit den Rotorblättern hat mit Zugmaschine eine Länge von über 45 Metern. Wegen der Überlänge der Fahrzeuge und ihres hohen Gewichts benötigen sie ein Transportgenehmigung. Sie fahren in der Nacht und werden von Begleit- bzw. Polizeifahrzeugen begleitet. Soweit die Voraussetzungen für einen geeigneten Standort 5. Die Windenergie und politische Ziele Die Politik hat nach Fukushima die Weichen gestellt: Die Bundesregierung hat den Atomausstieg bis 2022 beschlossen Das Ausstiegsgesetz ist am in Kraft getreten. Mit dem EEG 2012 hat die Bundesregierung die gesetzlichen Voraussetzungen für den Ausbau der Erneuerbaren Energien geschaffen: Zielvorgabe im EEG 2012: den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung mindestens erhöhen auf: Prozent spätestens bis zum Jahr 2020, Prozent spätestens bis zum Jahr 2030, Prozent spätestens bis zum Jahr 2040 und Prozent spätestens bis zum Jahr 2050

13 und die Staatsregierung setzt auf den So soll sich die EE-Stromeinspeisung verändern Das Bayerische Energiekonzept "Energie innovativ" Stromerzeugung aus Wind: In den nächsten fünf Jahren von 0,6 Mrd. kwh (2009) auf rd. 5 Mrd. kwh/a erhöhen. Bis 2021 sogar auf über 17 Mrd. kwh/a erhöhen. Wind Errichtung von neuen Windenergieanlagen bis zum Jahr 2021 Das bedeutet: Eine neue WEA alle 2 Tage Die Windenergie kann bei der Umsetzung der Ziele der Motor sein, denn: Flächenbedarf für regenerative Energien (Einzelanlage der 3-MW-Klasse) Sie lässt sich schnell ausbauen Sie hat einen geringen Flächenbedarf Die Windenergie wird bei der Umsetzung der Ziele der Motor sein, denn: Die Fraunhofer (IWES) Studie kommt zu folgendem Ergebnis: Sie lässt sich schnell ausbauen Sie hat einen geringen Flächenbedarf Es stehen ausreichend Flächen im Binnenland zur Verfügung

14 Die Fraunhofer (IWES) Studie kommt zu folgendem Ergebnis: Potential BRD: Die Fraunhofer (IWES) Studie kommt zu folgendem Ergebnis: Potential Bundesländer: km² = 5,6 % der Landesfläche Die Fraunhofer (IWES) Studie kommt zu folgendem Ergebnis: Potential Bayern Die Windenergie wird bei der Umsetzung der Ziele der Motor sein, denn: Sie lässt sich schnell ausbauen Sie hat einen geringen Flächenbedarf Es stehen ausreichend Flächen im Binnenland zur Verfügung Sie ist neben der Wasserkraft eine preiswerte Energie Potential an der Stromerzeugung bei 2% Szenario: 80 TWh Gesamtstromerzeugung Bayern 2010: 92 TWh Vergütung der regenerativen Energieerzeugung Windenergie offshore onshore ca. 5 bis 9,4 ca. 7,6 bis 12,6 ca. 9,2 bis 24,7 ca. 16 bis 18 ca. 25,8 ca. 21,1 Windenergie offshore ca EEG Änderungsgesetz: Ab Dachflächen: 19,5 bis 13,5 ct/kwh Einen Windpark in 40 Meter Wassertiefe zu bauen, das ist echte Pionierarbeit. Starker Wind, hohe Wellen und strenge Versicherungsauflagen machen den Bau der gigantischen Windräder in der Nordsee zu einer technischen Herausforderung. Fazit: Unkalkulierbare Risiken verzögern die Fertigstellung um Jahre und lassen die Kosten explodieren.

15 Die Windenergie wird bei der Umsetzung der Ziele der Motor sein, denn: Bayern ist Vorreiter bei den Erneuerbaren: Sonnenenergie Wasserkraft Bioenergie Sie lässt sich schnell ausbauen Sie hat einen geringen Flächenbedarf Es stehen ausreichend Flächen im Binnenland zur Verfügung Sie ist neben der Wasserkraft eine preiswerte Energie Platz 1 Erdwärme aber Windenergie Sie entlastet durch die dezentrale Einspeisung die Netze Und wie steht Bayern da? Fröttmaning bei München Viele Gemeinden haben bereits Zeichen gesetzt, und versorgen sich durch unsere Mitarbeit mit Windkraft. Hier einige Beispiele unserer Arbeit: Denkendorf Denkendorf (ein anderer Blickwinkel)

16 Luftkurort Wirsberg in Oberfranken Schweitenkirchen - Hueb Schweitenkirchen - Sünzhausen Bidingen/Allgäu Großnottersdorf (Markt Titting) Neustadt an der Aisch

17 Wirsberg-Sessenreuth (Waldstandort in Bau) Wirsberg-Sessenreuth (Waldstandort in Bau) Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!