Windenergienutzung in Liechtenstein Von der Windmessung bis zur Realisation einer Windenergieanlage am Beispiel Obera Hälos in Triesen
2. Windenergiemessung und Gutachten (Micrositing) Das einfache Verfahren beruht auf Messungen nach den geltenden Richtlinien der Meteorologen. Die Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen werden in einer Höhe von 10 Metern gemessen und geben Aufschluss über das vorhandene Windenergiepotential. Für die Festlegung eines geeigneten Standortes der Anlage und zur Bestimmung der Form der Rotorblätter reicht eine solche Messung jedoch nicht aus. 1. Grundsätzliches zur Windenergienutzung Die Windenergie ist unerschöpflich, sauber, wirtschaftlich und zukunftsorientiert. Sie verringert die Stromimportabhängigkeit und sie schafft Arbeitsplätze, sowohl bei der Planung, der Herstellung und der Errichtung, als auch beim Betrieb. Windenergieanlagen sind bereits nach drei bis sechs Monaten energetisch amortisiert. Für die technische Planung von Windenergieanlagen ist ein detailliertes Windgutachten zu erstellen. Windenergiepotentialabschätzungen werden nach einem vorgegebenen Schema durchgeführt und münden in einem Gutachten. Wenn das Gutachten positiv ausfällt, kann eine Windenergieanlage realisiert werden. Die einzelnen Planungs- und Realisationsschritte sind im vorliegenden Papier kurz zusammengefasst. Eine grosse Windenergieanlage mit einer Leistung von 2 000 kw, einer Masthöhe von 98 m und einem Rotordurchmesser von 71 m existiert bereits seit 2005 in einem Föhntal, nämlich in Collonges im Unterwallis, nordwestlich von Martigny. Neuerdings liefert auch die Windenergieanlage auf dem Gütsch bei Andermatt Erfahrungswerte für den Betrieb bei Föhn, Windturbulenzen, Schnee und Vereisung in alpinem Gebiet. Mit der Erstellung einer Windenergieanlage in der Föhnregion Balzers-Triesen-Weite können weitere wertvolle Erfahrungen für die Optimierung solcher Anlagen gewonnen werden. Für die Evaluation geeigneter Windenergiegeneratoren müssen Messungen in verschiedenen Höhen sowie Windgeschwindigkeitsmessungen in sehr kurzen Zeitabständen durchgeführt werden. Das Verfahren wird in der Regel in zwei Phasen durchgeführt. Die Messungen werden mit hochwertigen Geräten (Anemometer u.a.) bis auf eine Höhe von 60 Metern durchgeführt. Nach einem halben Jahr bilden die gewonnenen Windenergiedaten die Grundlage für weitere Entscheidungen. Windmessungen > 1. Phase Für die erste Stufe einer Windmessung braucht es: Bereitstellung und Montage eines Messmastes mit Windmessgeräten Periodische Kontrolle der Messung und Datensicherung während 6 Monaten Laufende Auswertung der Messdaten Erstellung eines provisorischen Windgutachtens Eventuell computergestützte Modellierung der Windverhältnisse Entscheid über Weiterführung oder Abbruch der Messung Windmessungen > 2. Phase Für den zweiten Teil der Windmessungen braucht es: Verlängerung der Messung um weitere sechs Monate Zusatzmessungen über rund sechs Wochen mit dem akustischen Windmess-System SODAR Erstellen des definitiven Windgutachtens 2 3
Aufstellen des Windmessmastes in Triesen Hälos am 15. April 2009 Bewilligungsverfahren für Messeinrichtungen Das Aufstellen eines 60 Meter-Mastes ist bewilligungspflichtig und folgende Voraussetzungen müssen erfüllt sein: Luftfahrzeugrechtliche Bewilligung für Luftfahrthindernisse; Bundesamt für Zivilluftfahrt (BAZL) Eingriffsverfahren in Natur und Landschaft Baubewilligungsverfahren: gemäss einem Schreiben des FL-Hochbauamtes vom 22. Oktober 2007 entfällt eine Bewilligung Wird ein Messmast in der Nähe einer Erdgas-Hochdruckleitung aufgestellt, ist beim Eidgenössischen Rohrleitungsinspektorat eine Bewilligung einzuholen. Windgutachten (Micrositing) Das Windgutachten entscheidet über den weiteren Verlauf des Projektes. Es beinhaltet die betriebswirtschaftliche Einschätzung des Windenergiepotentials. Im Windgutachten sind windklimatologische Daten und Diagramme sowie Vorschläge, wie die Anlagen optimal an die Standortverhältnisse angepasst werden können, enthalten. Die genaue Abschätzung der Windverhältnisse ist sehr wichtig, weil der Energieertrag in der dritten Potenz zur Windgeschwindigkeit zunimmt. Folglich müssen die Windverhältnisse sorgfältig und durch ein erfahrenes Büro ermittelt werden. Aufgrund des Windgutachtens kann bereits die Anzahl der Windräder, die Nabenhöhe und die Länge des Rotorblattes sowie der Standort festgelegt werden. 4 5
4. Erstellen eines Projektkonzepts für Windenergienutzungsanlage Standortbewertung 3. Windenergiemessungen in Balzers Die Solargenossenschaft misst seit Ende März 2008 im Neugüeter, Balzers die Windgeschwindigkeit in 30 m, 40 m und 50 m Höhe. Erste Resultate Die ersten Resultate dieser Windmessung werden in zwei Factsheets am Schluss dieser Broschüre dargestellt. Die Factsheets wurden von Dr. Bruno Dürr, Klimatologe ETH, verfasst, welcher seit April 2008 im Vorstand der Solargenossenschaft mitarbeitet. Dr. Bruno Dürr betreut den wissenschaftlichen Teil unserer Windmessungen in Zusammenarbeit mit der Firma Meteotest, Bern. Der Vorstand der Solargenossenschaft hat im Dezember 2008 beschlossen, den Messmast von Balzers in den Hälos nach Triesen zu verlegen und eine zweite Messung in die Wege zu leiten. Dafür werden 70 000 Fr. veranschlagt. Dank an die Gemeinden Balzers und Triesen und an die Regierung An dieser Stelle möchte sich die Solargenossenschaft bei den Gemeinden Balzers und Triesen für die finanzielle Unterstützung bedanken, die es ermöglichte, eine computergestützte Windfeldanalyse durchzuführen. Ebenfalls bedanken möchten wir uns bei der liechtensteinischen Regierung, die sich durch die Zeichnung von Anteilscheinen an den Kosten der Messungen im Jahr 2008 beteiligt hat. Zur Standortbewertung müssen folgende Gesichtspunkte beachtet werden: Windhäufigkeit Windcharakteristika Optimale Anordnung der einzelnen Windkraftanlagen Bestimmen der optimalen Nabenhöhe und der Rotorblattlänge Windenergie-Ertragsrechnung Stromnetzanbindung Zufahrtsmöglichkeiten Raumordnungsfragen Anlagentechnik Leistungscharakteristik Schallemissionen Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) Wirtschaftlichkeit Projekterstellung Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit und eine gute Projektbearbeitung erleichtern das Bewilligungsverfahren und die Öffentlichkeitsarbeit. Aufgrund des Projektkonzeptes können die Produkte verschiedener Hersteller evaluiert und die Investitions- und Betriebskosten ermittelt werden. Zur Projekterstellung gehören die Abklärungen der Grundeigentumsverhältnisse, die Planung der Fundamente, die Evaluation der Zufahrtswege ab Autobahn, sowie die Ausscheidung von Flächen für die Montage und das Aufstellen eines Krans. 6 7
5. Bewilligungsverfahren Das Baubewilligungsverfahren gemäss Baugesetz Nr. 44 vom 10. September 1947 ist im Vergleich zum Eingriffverfahren in Natur und Landschaft und der Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) ein eher einfaches Verfahren, vorausgesetzt, eine Zonenplanänderung wurde durch die Gemeinde bereits vorgenommen. Auch das luftfahrtzeugrechtliche Bewilligungsverfahren bzw. die Bewilligung für Luftfahrthindernisse und die Bewilligung des Starkstrominspektorates sind formal einfache Verfahren. Sind die Anlagen fachgerecht konzipiert, sollte es kein Problem sein, eine Bewilligung zu erhalten. Einzig das Eingriffsverfahren in Natur und Landschaft und die Umweltverträglichkeitsprüfung könnten Knackpunkte sein. a) Eingriffsverfahren in Natur und Landschaft Das Verfahren ist im Ablaufschema für die Beurteilung und die Bewilligung von Eingriffen in Natur und Landschaft (Eingriffsverfahren) der FL-Regierung vom 23. Oktober 2007 festgelegt. Es ist anzunehmen, dass die Landschaftsverträglichkeit von Windenergieanlagen zu Diskussionen Anlass geben wird, denn Windräder verändern das Landschaftsbild. Für Erholungssuchende kann das zwar schlanke, aber dominante Bauwerk das Naturerlebnis trüben. Die Visualisierung des veränderten Landschaftsbildes ist für die Öffentlichkeitsarbeit wichtig. Mit 3D-Darstellungen kann die Veränderung sichtbar gemacht werden. Eine Bewertung sollte jedoch nicht schon im Vorhinein vorgenommen werden. An die Hochspannungsmasten entlang des Rheins hat sich die Bevölkerung gewöhnt. Es ist anzunehmen, dass sie sich auch an den Anblick der Windräder gewöhnen kann. Wesentlich ist, dass speziell die Anrainer von Anfang an in die Planung einer möglichen Windenergieanlage einbezogen werden. b) Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) Das Gesetz Nr. 95 vom 5. Mai 1999 verlangt einen Umweltverträglichkeitsbericht, wenn Auswirkungen auf Menschen, Tiere, Pflanzen, Boden, Wasser, Luft, Klima, Landschaft, Sach- und Kulturgüter zu erwarten sind. Es gibt Emissionen, die in den bestehenden Gesetzen nicht klar umschrieben sind. Dies sind unter anderem: Schallemissionen: Windenergieanlagen emittieren Schall, der für Menschen hörbar ist. Die allgemeinen Geräusche des Windes ab einer Distanz von rund 300 m bis 400 m sind in der Regel lauter, als die Schallemissionen eines neuen Windrades. Um zu verhindern, dass die Bewohnerinnen und Bewohner in der Nähe einer Windenergieanlage gestört werden, sind Schallemissionsprognosen vorzunehmen. Ein Gutachten prognostiziert in einer Isophonenkarte die zu erwartenden Schallimmissionen. Die Beurteilung der Zumutbarkeit für die Nachbarn erfolgt nach einschlägigen Richtlinien, die in der Regel einen Abstand von rund 400 m bis 500 m vorsehen. Schattenwurf: Windenergieanlagen können durch die drehenden Rotorblätter eine ständig wiederkehrende Verschattung verursachen und den Feldertrag leicht schmälern. Der mögliche Schattenwurf kann mit geeigneter Software berechnet und die Auswirkungen abgeschätzt werden. 6. Öffentlichkeitsarbeit Die Klimaveränderung hat eine Sensibilisierung der Bevölkerung eingeleitet. Die Nutzung der Erneuerbaren Energien stösst auf grosse Akzeptanz. Trotzdem ist eine ausführliche und offene Orientierung der Bevölkerung, aller involvierten Stellen sowie der NGOs notwendig. Die wichtigsten Inhalte einer Orientierung sind: Nachhaltigkeit, Umweltbelastung, Schadstoffbilanz, Elektrosmog Standpunkt der Ornithologen Landschaftsschutz, Landschaftsveränderung weniger Atomstrom dank Windenergie Schaffung von Arbeitsplätzen Regionale Wertschöpfung Betriebsdauer einer Windkraftanlage Rückbaumöglichkeit 8 9
Triesen Die Orientierung erfolgt durch: Öffentliche Vorträge Ausstellungen, Informationsbroschüren Gestaltung einer Website Besichtigung bestehender Anlagen der Nachbarländer 7. Submissionsverfahren Die Regeln des offenen Wettbewerbes sind im Handbuch «Öffentliches Auftragswesen» der FL-Regierung beschrieben. Ausgeschrieben werden normalerweise: Ingenieurleistungen Lieferung und Montage der Windenergieanlage Errichtung der Fundamente, der Montageflächen und der Zufahrtswege Stromleitungen, Transformatorenstationen Standort Windenergiemessanlage Koordinaten 767695/216944 Für die Ausschreibungen sind Baubeschrieb, Übersichtspläne, Terminpläne und Typenpläne unter Berücksichtigung allfälliger Auflagen der Genehmigungsbehörden einzureichen. Die Auswertung der Angebote erfolgt durch ein Ingenieurbüro. 8. Verträge Damit ein Betrieb ordnungsgemäss aufgenommen werden kann, sind verschiedene Punkte vertraglich festzulegen, zum Beispiel: Finanzierung Stromeinspeisevertrag mit den LKW Kauf- und Pachtverträge mit Grundstücksbesitzern und Pächtern Serviceverträge mit Anlagenkomponentenlieferanten Wartungsverträge Balzers 10 11
Factsheet 1 Windenergiemessung im Neugüeter, Balzers 1. Resultate nach der ersten Messphase Die Auswertung von April bis September 2008 ergab auf einer Höhe von 100 Metern eine mittlere Windgeschwindigkeit von rund 4.5 m/s (16 km/h). Für den rentablen Betrieb einer Windkraftturbine mit einer max. Leistung von 2 Megawatt sind im Jahresmittel etwa 5 m/s (18 km/h) notwendig. Eine 2 Megawatt-Windkraftturbine deckt den jährlichen Strombedarf von rund 400 bis 800 Haushalten, je nach Windproduktion und Stromkonsum. Die Kosten für diese flächendeckende Standortabklärung werden rund 16 000 Fr. betragen. Die Resultate der Windsimulation werden zeigen, ob es noch bessere Standorte gibt oder ob die Region nicht für grössere Windkraftanlagen geeignet ist. Dr. Bruno Dürr, Sunergy GmbH, 9470 Buchs SG, E-mail: info@sunergy.li, 21.10.2008 Windrichtungen Messmast Balzers Weitere Untersuchungen für Balzers-Neugüeter haben gezeigt, dass u.a. die Energie des Föhns an diesem Ort noch nicht optimal genutzt wird. Aufgrund der Talform bestehen gute Aussichten, in der Talebene zwischen Balzers, Triesen und Weite besser geeignete Windstandorte zu finden. WNW NW NNW N NNO 20,00 15,00 10,00 NO ONO 5,00 2. Suche nach weiteren Standorten in der Region W 0,00 O Es gibt sehr viele mögliche Standorte für weitere Messungen, aber die Auswahl ohne Hilfe von weiteren Informationen ist schwierig! WSW OSO Die Suche nach besseren Standorten sollte nicht dem Zufall überlassen werden! Dank der Anwendung computergestützter Simulation des Windfeldes kann für das gesamte Gebiet zwischen Balzers, Triesen und Weite die Windgeschwindigkeit auf einer Höhe von 100 Metern abgeschätzt werden. Balzers 50 m SW SSW S SSO Häufigkeitsverteilung der Windrichtungen am Messmast Balzers in 50 m Höhe für den Zeitraum 10.04 bis 30.09.2008 SO 12 13
Factsheet 2 Windkraftpotentialabschätzung Region Triesen-Balzers-Weite 1. Durchführung einer Windfeldanalyse Im Auftrag der Solargenossenschaft wird seit Ende März 2008 die Windgeschwindigkeit auf 30, 40 und 50 Meter am Standort Balzers-Neugüeter gemessen. Die Zwischenauswertung nach sechs Monaten Messungen hat ergeben, dass andere Standorte die Energie des Föhns besser ausnützen können. Im Auftrag der Solargenossenschaft hat die Firma Weatherpark in Wien eine computergestützte Windfeldanalyse durchgeführt, um das Windkraftpotential flächendeckend in der Region Triesen-Balzers abzuklären. Die Windfeldanalyse wurde für die vier typischsten Wetterlagen (Nordwind, Südwind mit und ohne Föhn sowie Westwind) in der Region Triesen-Balzers berechnet. Die vier typischen Wetterlagen wurden aus den Daten der Mast- Windmessungen Balzers-Neugüeter abgeleitet und mit Hilfe der langjährigen Messreihen der MeteoSchweiz-Station Vaduz auf das langjährige Klima der Region abgestimmt. Für einen 2. Standort unmittelbar an der Grenze zwischen Triesen und Balzers wurden für die Höhen von 50 und 100 Meter Bruttoertragsschätzungen erstellt, aus welchen die Nettoerträge aufgrund von Erfahrungswerten geschätzt wurden. Die Nettoertragsschätzung auf einer Höhe von 100 Metern in Balzers- Neugüeter beträgt rund 2500 MWh pro Jahr für eine 2 Megawatt Enercon E82 Windkraftanlage oder rund 14% Jahresauslastungsgrad pro Jahr. Dies ist vergleichbar mit dem Auslastungsgrad des Windparks Mt. Crosin auf dem Jura mit einer Spitzenleistung von 7.66 Megawatt. Für den zweiten Standort zwischen Triesen und Balzers wird auf einer Höhe von 100 Metern knapp 2900 MWh für eine 2 Megawatt Anlage oder rund 16% Auslastungsgrad erreicht. Zum Vergleich: die einzige Grossanlage der Schweiz in der Nähe von Martigny hat dank optimalen Standortbedingungen einen Auslastungsgrad von rund 24%. 3. Fazit Die Nettoertragsschätzungen für den zweiten Standort lassen auf ausreichend gute Bedingungen für die Produktion von Windenergie schliessen. Mit einer einjährigen Mast-Windmessung soll ebenfalls genauer untersucht werden, ob sich der zweite Standort für eine Windkraftanlage eignet. Zusätzlich sollen die Windverhältnisse bis auf eine Höhe von 150 Metern mit Hilfe eines akustischen SODAR-Messsystems gemessen werden. Dr. Bruno Dürr, Sunergy GmbH, 9470 Buchs SG, E-mail: info@sunergy.li, 8.01.2009 2. Resultate der Windfeldanalyse Die Windgeschwindigkeit des Föhns ist im Gebiet zwischen Triesen und Weite um rund 30-50% höher, als am Standort Balzers-Neugüeter. Die aus dem Föhn gewonnene Windenergie kann somit um einen Faktor von 2 bis 3 gesteigert werden! 14 15
www.solargenossenschaft.li Für die Solargenossenschaft Liechtenstein: Hans Frommelt, Dr. Bruno Dürr Helmuth Marxer, 24. April 2009 gedruckt auf Recycling Rebello, 70% Altpapier Foto Seite 2: Marco Nescher Druck: Gutenberg AG, Schaan 16