Wind Energy Use in Germany - Status

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1 Wind Energy Use in Germany - Status Windenergienutzung in Deutschland - Stand C. Ender; DEWI GmbH, Wilhelmshaven English - Deutsch 211 is a year of fundamental changes in energy policy. After Fukushima, Germany has decided to opt out of nuclear energy, people are getting more and more interested in renewable energies, and just before the summer holidays, the German parliament passed the new energy laws, including another amendment of the EEG (German Renewable Energy Sources Act). As a result of the state elections in Baden-Württemberg, Germany now has the first green state governor and there are more regional elections to follow in the second half of the year. This change in policy, however, is not yet reflected noticeably in the wind energy installation figures, because it will take some time until new areas for wind energy use are assigned. On the other hand there are concrete figures for the first half of 211, when according to information supplied by wind turbine manufacturers 1, new WTGS (wind turbine generator systems) with a total installed capacity of 793 MW were installed (Tab. 1). This is approx. 2 % more than in the previous year, but this figure may also include a few installations planned for last year, but delayed because of weather conditions at the 211 ist ein Jahr grundlegender Veränderungen in der Energiepolitik. So wurde nach Fukushima in Deutschland der Atomausstieg beschlossen, das Interesse der Bevölkerung an den Erneuerbaren Energien ist gestiegen und kurz vor der Sommerpause wurden im Rahmen der Energiegesetze auch die neuen Regelungen des EEG verabschiedet. Seit diesem Jahr gibt es den ersten grünen Ministerpräsidenten in der Geschichte Deutschlands und weitere Landtags- sowie Kommunalwahlen stehen im 2. Halbjahr noch an. Doch bis sich dieser Bewustseinswandel signifikant in den Aufbauzahlen für die Windenergie niederschlägt wird noch etwas Zeit vergehen, da die Flächenausweisung und Planungen erst noch anlaufen. Etwas konkreter sind die Zahlen für das 1. Halbjahr 211, wo nach Angaben der Hersteller 1 Windenergieanlagen (WEA) mit insgesamt 793 MW neu errichtet wurden (Tab. 1). Dies sind rund 2 % mehr als im Vorjahr, doch sind hier mitunter einige Errichtungen enthalten, die aufgrund der Witterung zum Jahresende in dieses Jahr verschoben wurden. Hochgerechnet auf Basis der Vorjahre kann von einem Jahresendergebnis im Bereich 1 The data are based exclusively on manufacturer information. The survey was carried out in June/July 211. The WTGS reported were installed but do not have to be already connected to the grid. Die Angaben basieren ausschließlich auf Herstellerangaben. Die Erhebung wurde im Juni/Juli 211 durchgeführt. Die gemeldeten WEA sind errichtet, müssen aber noch nicht ans Netz angeschlossen sein. 4 DEWI MAGAZIN NO. 39, AUGUST 211

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3 Tab. 1: Tab. 1: Status of wind energy use in Germany Stand der Windenergienutzung in Deutschland 1. Number of WTGS 1. Gesamte Anzahl WEA 2. Installed Capacity, MW 2. Gesamte installierte Leistung, MW Number of WTGS removed and taken into account in 1. A In 1. A berücksichtigte Anzahl abgebauter WEA Capacity (MW) removed and taken into account in 2. A In 2. A berücksichtigte abgebaute Leistung, MW Number of WTGS (repowering) taken into account in 1. A, B In 1. A, B berücksichtigte Anzahl WEA (Repowering) Capacity (repowering, MW) taken into account in 2. A, B In 2. A, B berücksichtigte Leistung (Repowering), MW Number of WTGS (Offshore) taken into account in 1. A, B In 1. A, B berücksichtigte Anzahl WEA (Offshore) Capacity (Offshore, MW) taken into account in 2. A, B In 2. A, B berücksichtigte Leistung (Offshore), MW Capacity (Offshore, MW) connected to the grid Ans Netz angeschlossene Leistung (Offshore), MW Average Installed Power, kw/wtgs durchschnittl. installierte Leistung, kw/wea A Status/Stand ,2 B Only/Nur ,58 793, , ,57 41, ,3 25, 195,3 13, , , second half of the year / zweites Halbjahr first half of the year / erstes Halbjahr accumulated number of units / kumulierte Anzahl der Anlagen Numbe er of Units per Year Anzah hl der Anlagen/Jahr ted Number of Units e Anzahl der Anlagen Accumulat Kumulierte Fig. 1: Abb. 1: Development of the yearly installed and accumulated number of turbines. Entwicklung der jährlich aufgestellten und kumulierten Anzahl von WEA second half of the year / zweites Halbjahr first half of the year / erstes Halbjahr accumulated installed capacity / kumulierte installierte Leistung Capacity per Year, MW rte Leistung/Jahr, MW Installed Installie Accumulated Installed Capacity, MW Kumulierte e install. Leistung, MW Fig. 2: Abb. 2: Development of the yearly and accumulated in stalled power. Entwicklung der jährlichen und kumulierten in stallier ten Leistung DEWI MAGAZIN NO. 39, AUGUST 211

4 WTGS installed in 211 In 211 errichtete WEA WTGS pulled down in 211 In 211 abgebaute WEA Repowering in 211 Federal State Bundesland Number of WTGS Anzahl der WEA Installed Capacity Installierte Leistung Average Installed Power per WTGS installierte WEA- Durchschnittsleistung Number of WTGS Anzahl der WEA Installed Capacity Installierte Leistung Number of WTGS Anzahl der WEA Installed Capacity Installierte Leistung MW kw MW MW Niedersachsen , , , 6 22,2 Schleswig-Holstein , ,6 9 4,3 7 19,78 Rheinland-Pfalz 39 83,1 2.13,8,, Sachsen-Anhalt 32 69, ,4,, Nordrhein-Westfalen 35 67, ,1,, Brandenburg 31 66, ,9,, Bayern 27 56, ,3,, Hessen 26 5, ,2,, Thüringen 18 36,1 2.5,6,, Mecklenburg-Vorpommern 11 22,6 2.54,5,, Sachsen 6 11, ,3,, Baden-Württemberg 3 6,3 2.1,,, Bremen 2 4,6 2.3,,, Saarland,,,, Hamburg,,,, Berlin,,,, Nordsee 5 25, 5.,,, Ostsee,,,, Tab. 2: Regional distribution of WTGS newly erected, pulled down and repowered in 211 Tab. 2: Regionale Verteilung der im Jahr 211 in Deutschland neu errichteten, abgebauten und repowerten WEA end of last year. Extrapolated on the basis of the previous years, the final result at the end of the year is expected to be approx. 1,8 MW. Apart from the onshore installations, another five WTGS were installed in the BARD Offshore 1 wind farm, which brings the overall installed offshore capacity to 21 MW, of which 195 MW are already connected to the grid. On the reference date a total of 21,917 WTGS with an installed power of 27,981 MW had been erected (Fig. 1 and 2). Repowering: based on information available/supplied by manufacturers 25 WTGS (21 MW) were replaced by 13 WTGS with approx. 42 MW (preliminary data - status July 211), and more projects/installations are scheduled for the second half of the year. von 1.8 MW ausgegangen werden. Neben den Errichtungen Onshore kamen 5 weitere Anlagen im Windpark BARD Offshore 1 hinzu und insgesamt ist die installier- anemometer first class advanced World wide the only class.5 Anemometer accredited according IEC (25-12), ISO , Measnet Regional Distribution of Wind Energy Use Lower Saxony will exceed the 7, MW limit in the near future, and in North Rhine-Westphalia almost 3, MW capacity have been installed. The exact figures of wind energy installed in the individual federal states and offshore as per the reference date are shown in Fig. 3 and Tab. 2. The columns in Fig. 3 show the cumulative capacity installed by (blue) as well as the newly installed capacity by (orange), which must be added to the previous installation. The regional distribution of the development in 211 is illustrated in Fig. 4. Here the newly installed WTGS are shown in MW per postal code area, i. e. the more MW were installed in a postal code area, the bigger the coloured dot. Repowering / Offshore In the first half of this year, a total of 42 MW installed capacity were reported which had been erected by way of high quality anemometer class.5 Class A,B and S accredited acc. IEC for site assessment and power performance of WTG. Optimised dynamic behaviour minimum over speeding high accuracy excellent linearity r >,99999 high survival speed low power excellent price performance ratio patented design adolf ThIeS GMBh & Co. KG Hauptstraße 76 D-3783 Göttingen (Germany) Telefon Fax info@thiesclima.com The World of W eat her d a T a DEWI MAGAZIN NO. 39, AUGUST

5 Fig. 3: Abb. 3: Regional distribution of wind energy utilisation in Germany. Regionale Verteilung der Wind ener gie nut zung in Deutschland. Niedersachsen Brandenburg Sachsen-Anhalt Schleswig-Holstein Nordrhein-Westfalen Mecklenburg-Vorpommern Rheinland-Pfalz Sachsen Thüringen Hessen Baden-Württemberg Inst. Capacity until Bayern 578 Inst. Leistung bis Bremen Saarland Hamburg Berlin Nordsee Ostsee MW OFFSHORE (without Nearshore) New installation in 211 Neuinstallation in Cumulative data (as of ) Kumulierte Daten (Stand ) Fig. 4: Abb. 4: Regional distribution of the newly installed WTGS in Germany in 211 (in kw) Regionale Verteilung der in 211 neu inst. WEA in Deutsch land (in kw). 44 DEWI MAGAZIN NO. 39, AUGUST 211

6 6 Abb. 5: 5: Shares of the potential annual energy yield of the net AFig. electrical energy consumption for the Federal States Anteil des potenziellen Jahres ener gie er trags aus WEA am Net to strom verbrauch der Bundes län der of the % energy yield umption, in ergieertrags uch, in % tial annual e energy consu ot. Jahresene stromverbra of the potent t electrical e Anteil des po am Nettos Share o net ,2 46,2 44,6 44,6 24,1 11,9 Share in the net electrical energy consumption Anteil am Nettostromverbrauch 8,5 7,8 4,2 3,8 2,6 2,22 1,11,9,7, 9, Fig. 6: Abb. 6: Development of the average installed power per unit Entwicklung der durchschnittlich installierten Leistung pro WEA lled power per Unit, kw/unit allierte Leistung pro Anlage, kw/wea Average instal Durchschnittliche inst repowering (see Tab. 1, preliminary data - status July 211). In this process, 25 WTGS with a total of 21.3 MW were dismantled. Other projects/installations are scheduled for the second half-year, and an overview of all repowering projects will again be included in the next DEWI Magazin. In the offshore area, another five WTGS were erected in the BARD Offshore 1 wind farm, and altogether 18 WTGS were completed as per the reference date. As to grid connection, in the first half of 211 the 21 WTGS of the EnBW Baltic 1 wind farm and 11 WTGS of BARD Offshore 1 were connected. These are wind turbines installed last year which were already included in the annual statistics for 21. Of the wind turbines erected so far, 51 are already connected to the grid and are producing electricity. This corresponds to an installed capacity of approx. 195 MW (Tab. 1). Potential Annual Energy Yield The potential annual energy yield is calculated on the basis of the average load factors calculated for WTGS of different power classes at different sites, using the wind index IWET V3 and V6 [2] (average of the load factors of the years 23 to 21). The calculation furthermore is based on the te Leistung Offshore jetzt bei 21 MW, wovon bisher 195 MW am Netz angeschlossen sind. In der Summe sind zum Stichtag insgesamt WEA mit einer Leistung von MW errichtet (Abb. 1 und 2). Auf Basis der vorliegenden Informationen/Herstellerangaben wurden im 1. Halbjahr 25 WEA (21 MW) durch 13 Anlagen mit rund 42 MW ersetzt (vorläufige Zahlen Stand Juli 211), wobei noch weitere Errichtungen/Projekte für die 2. Jahreshälfte angekündigt sind. Regionale Verteilung der Windenergienutzung Niedersachsen ist auf dem Weg, in naher Zukunft die 7. MW-Marke zu überschreiten und in Nordrhein-Westfalen sind fast 3. MW an Leistung errichtet. Der genaue Ausbau zum Stichtag in den einzelnen Bundesländern sowie Offshore kann der Abb. 3 und Tab. 2 entnommen werden. Die Säulen in Abb. 3 stellen zum einen die installierte Leistung zum dar (blau) und zum anderen die neu installierte Leistung zum (orange), die zu der bisherigen dazu kommt. Die regionale Verteilung des Ausbaus in 211 veranschaulicht Abb. 4. Hier sind die neu installierten WEA in MW pro PLZ-Bereich dargestellt, d. h., DEWI MAGAZIN NO. 39, AUGUST

7 1 Fig. 8: Abb. 8: Shares of different unit sizes in the annually in stalled power Anteile unterschiedlicher Anlagen größen klassen an der jährlich neu installierten Leistung 8 6,1-9 m Share on the Yeearly New Installed Capacity, % Anteil an der jährlich neu installierten Leistung in % 9 Group of Rotor Diameters Rotordurchmessergruppen ,1-48 m 22,1-32 m < 16 m 1 16,1-22 m 48,1-6 m > 9,1 m ,6 MW 3,7% >= 5 MW 2,% < 1,5 MW 3,9% 1,5-1,8 MW 2,% 2 MW 33,4% Fig. 7: Abb. 7: Share of individual WTGS size classes in the newly installed WTGS in the year 21 (left) and 211 (right) Anteil der einzelnen WEAGrößen an den im Jahr 21 (links) und 211 (rechts) neu installierten WEA assumption that all WTGS reported by the end of the year contribute a full annual energy yield, which of course is not the case in reality. Fig. 5 gives an overview of the shares of wind energy in the net energy consumption of 21 [3] in the individual federal states and for the whole of Germany. The top-5 states are Saxony-Anhalt with a share of 47 % in the net energy consumption, followed by Brandenburg (46 %), Schleswig-Holstein (44 %), Mecklenburg-Western Pomerania with 44 %, and Lower Saxony with a share of 24 %. Market Trends in Turbine Size With 2,228 kw the average installed power per WTGS has increased considerably in the first half of 21 (Fig. 6, Tab. 1). The reason for this increase is that instead of the previously dominating 2-MW WTGS a growing number of wind turbines with an installed capacity of 2.3 MW and above were installed (Fig. 7). As to rotor diameters of the WTGS erected, the share of classes below 9 m has gone up again to over 8 %. The share of WTGS with rotor diameters over 9 m has remained almost the same compared to the end of 21 and is approx. 16 percent (Fig. 8). Regarding 46 DEWI MAGAZIN NO. 39, AUGUST 211 2,1-2,9 MW 55,1% je mehr MW in einem PLZ/Ort-Bereich installiert wurden, desto größer ist der farbige Punkt. Repowering / Offshore Insgesamt wurden im ersten Halbjahr rund 42 MW an Errichtungen gemeldet, die im Rahmen eines Repowerings erfolgten (sh. Tab. 1, vorläufige Zahlen Stand Juli 211). Hierfür wurden 25 WEA mit insgesamt 21,3 MW abgebaut. Weitere Projekte/Errichtungen sind im zweiten Halbjahr zu erwarten. Im nächsten DEWI Magazin ist wieder eine Übersicht der Repowering-Projekte enthalten. Im Bereich Offshore wurden fünf weitere Anlagen im Wind park BARD Offshore 1 errichtet, insgesamt waren zum Stichtag 18 Anlagen komplett. Im Bereich des Netz an schlusses wurden im ersten Halbjahr 211 die 21 WEA des Windparks EnBW Baltic 1 sowie 11 WEA des Windparks BARD Offshore 1 angeschlossen. Dabei handelt es sich um Errichtungen aus dem Vorjahr, die bereits in der Jahresstatistik für 21 erfasst wurden. Insgesamt sind von den bislang errichteten Anlagen bereits 51 WEA ans Netz angeschlossen und produzieren Energie. Dies entspricht einer installierten Leistung von rund 195 MW (Tab. 1).

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9 Deutschland m 19,9% 61-8 m 22,8% Bayern Brandenburg Sachsen-Anhalt Nordrhein-Westfalen Niedersachsen m m 81-1 m m 31,5% 81-1 m 25,8% Schleswig-Holstein Fig. 9: Fig. 9: % 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 1% Share of the different total heights in the yearly installed WTGS Anteil der einzelnen WEA-Gesamthöhen an den jährlich errichteten Anlagen Share of the different hub height classes in the WTGS erected in Germany (left) and the overall heights (incl. rotor blade) of all WTGS erected in Germany and in a few selected federal states (right), both for 211 Anteil der einzelnen Nabenhöhenklassen an den in Deutschland errichteten WEA (links) und der Gesamthöhen (einschl. Rotorblatt) aller errichteten WEA in Deutschland sowie in ausgewählten Bundesländern (rechts), Angaben jeweils für das Jahr Num mber of WTGS per Month WEA-Anzahl je Monat 1 5 Fig. 1: Abb. 1: Number of WTGS installed per month Anzahl der monatlich installierten WEA hub heights, not much has changed compared to the same period last year (Fig. 9 left). The share of turbines with hub heights greater than 1 m has remained nearly the same with 51.4 %, although a few turbines have hub heights over 12 m. Turbines with hub heights less than 6 m were not erected during the first half year. Fig. 9 on the right shows clearly that the overall height of the newly installed WTGS is mostly above 14 m. An exception is the federal state of Schleswig-Holstein where a little more than half of the WTGS erected have total heights of less than 1 m. Market Shares of Manufacturers The installation figures reported by manufacturers for the first six months of a year are not representative of the industry's performance for the whole year. This has been proved by an analysis of the half-yearly and yearly figures of the past twenty years which shows that only approx. 37 % of the yearly installations are realised during the first half of a year. Therefore the manufacturers market shares are not included in these half-yearly statistics. Der potenzielle Jahresenergieertrag Die Berechnung des potenziellen Jahresenergieertrags der WEA erfolgt auf Basis mittlerer Ausnutzungsgrade, die unter Verwendung des Windindex IWET V3 und V6 [2] für WEA verschiedener Leistungsklassen an unterschiedlichen Standorten ermittelt wurden (Mittelwert der Ausnutzungsgrade der Jahre 23 bis 21). In dieser Abschätzung wird des Weiteren angenommen, dass alle zum Jahresende gemel deten WEA einen vollen Jahresenergieertrag beisteuern, was natürlich in der Realität nicht der Fall ist. Einen Überblick über den Anteil der Windenergie bei einem 1%-Windjahr am Nettostromverbrauch von 21 [3] in den einzelnen Bundesländern und für Gesamtdeutschland gibt die Abb. 5. Die Top-5 Bundesländer sind Sachsen-Anhalt mit einem Anteil am Nettostromverbrauch von 47 %, gefolgt von Brandenburg (46 %), Schleswig-Holstein (45 %), Mecklenburg-Vorpommern (45 %) und Niedersachsen mit einem Anteil von 24 %. 48 DEWI MAGAZIN NO. 39, AUGUST 211

10 Markttendenzen bei der Anlagengröße Mit kw hat sich die durchschnittlich installierte Leistung je WEA im ersten Halbjahr 211 spürbar erhöht (Abb. 6, Tab. 1). Als Hintergrund ist zu sehen, dass anstelle der bisher dominierenden 2 MW-WEA eine wachsende Anzahl von Anlagen mit einer Nennleistung von 2,3 MW und darüber neu installiert wurden (Abb. 7). Bei den Rotordurchmessern der errichteten Anlagen ist der Anteil der Klassen unter 9 m wieder auf über 8 % gestiegen. Der Anteil der Anlagen über 9m Rotordurchmesser ist gegenüber Ende 21 fast gleich geblieben und liegt bei rund 16 Prozent (Abb. 8). Bei den Nabenhöhen hat sich im Vergleich zum Vorjahreszeitraum nicht viel getan (Abb. 9 links). Der Anteil der Anlagen mit einer Nabenhöhe von über 1 m ist mit 51,4 % fast gleich geblieben, wobei etwas mehr Anlagen über 12 m Nabenhöhe haben. Anlagen mit einer Nabenhöhe von weniger als 6 m wurden im ersten Halbjahr nicht errichtet. Aus Abb. 9 rechts wird deutlich, dass die Gesamthöhe der neu errichteten WEA verbreitet über 14 m liegt. Eine Ausnahme ist hier das Bundesland Schleswig-Holstein, wo etwas mehr als die Hälfte der errichteten WEA eine Gesamthöhe unter 1 m hat. Mark Your Calendar Marktanteile der Anbieter Die Aufstellungszahlen der einzelnen Hersteller während des ersten Halbjahres sind nicht repräsentativ für die tatsächliche Geschäfts entwicklung eines Jahres. Dieses hat eine Analyse der Halb- und Endjahreszahlen der vergangenen zwanzig Jahre ergeben, aus der hervorgeht, dass im Durchschnitt nur ca. 37 % der Jahresaufstellungen ins erste Halbjahr fallen. Daher verzichten wir an dieser Stelle auf eine Darstellung der Herstelleranteile. 7-8 November 212 Bremen, Germany 11 th German Wind Energy Conference Two days of concentrated wind energy technology and research with focus on multi-megawatt wind turbines and the German far-offshore wind energy application. References / Literatur: [1] Ender, Carsten: Windenergienutzung in Deutschland - Stand DEWI-Magazin (21) Nr. 37, S [2] Ingenieurwerkstatt Energietechnik (Rade) (Hrsg.): Monatsinfo: Betriebsvergleich umweltbewusster Energienutzer [3] Nettostromverbrauch lt. BDEW, Bundesländer wurden hochgerechnet. up to 15 oral presentations. 65 participants (expected). Technical Excursion. 6 exhibitors (expected) Call for Paper starts in February 212. organised by: DEWI MAGAZIN NO. 39, AUGUST