Windenergie an Land

Windpark, im Vordergrund ein blühendes Rapsfeldzum Vergrößern anklicken
Die Stromerzeugung durch Windenergieanlagen spielt eine bedeutende Rolle für die Energiewende.
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Für Energiewende und Klimaschutz ist der weitere Ausbau der Windenergie an Land unabdingbar. Dafür braucht es vor allem Eines: Ausreichend geeignete Flächen.

Inhaltsverzeichnis

 

Flächen für die Windenergie an Land

Nach dem aktuellen Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sollen in Deutschland bis 2030 71 Gigawatt (GW) Windenergie an Land installiert sein. Ein höheres Ziel setzen die Langfristszenarien des Bundeswirtschaftsministeriums (BMWi) mit 80 GW bis 2030. Aus Sicht des ⁠UBA⁠ ist für den ⁠Klimaschutz⁠ eine noch ambitioniertere Zielsetzung erforderlich, konkret 105 GW bis 2030 (vgl. GreenSupreme-Szenario der RESCUE-Studie). Ausgehend von etwa 55 GW aktuell installierter Leistung und einem erwarteten Rückbau alter Anlagen bis 2030 von etwa 20 GW ist für eine installierte Leistung von 71 bis 105 GW bis 2030 ein jährlicher Zubau von etwa 4 bis 7 GW brutto erforderlich. Um den erforderlichen Zubau in Abhängigkeit der Zielsetzung erreichen zu können, müssen erstens ausreichend Flächen durch die Regionalplanung und der kommunalen ⁠Bauleitplanung⁠ in den Ländern ausgewiesen werden und zweitens die zur Verfügung stehenden Flächen auch für die Windenergie an Land nutzbar sein. Eine zentrale Herausforderung für den weiteren Ausbau der Windenergie ist somit die ausreichende Bereitstellung nutzbarer Flächen. 

Grundlegend sind Windenergieanlagen nach § 35 BauGB im ⁠Außenbereich⁠ privilegiert, d.h. sie können außerhalb im Zusammenhang bebauter Ortsteile genehmigt und errichtet werden, soweit keine öffentlichen Belange entgegenstehen. Um einen räumlich ungesteuerten Zubau zu vermeiden, wird diese Privilegierung in der Regel durch eine Konzentrationszonenplanung von Regionen und Kommunen eingeschränkt, d.h. die Genehmigungsfähigkeit von Windenergieanlagen auf ausgewiesene Flächen beschränkt und außerhalb dieser ausgeschlossen. Auf den Ende 2017 ausgewiesenen und in Aufstellung befindlichen Flächen könnten bundesweit bei einer idealen Auslastung der Flächen unter Berücksichtigung des Bestandes theoretisch bis 2030 81,6 GW installiert sein. Allerdings unterliegt dieses Leistungspotential erheblichen Unsicherheiten. 23 % des ermittelten Potentials ist auf Altflächen mit Ausweisung bis 2014 zurückzuführen, was auch eine perspektivische Entwicklung der Flächen fraglich macht. Zudem ist etwa ein Drittel des Potentials auf Flächen im Entwurf zurückzuführen, für welche unsicher ist, ob und wann diese zur Verfügung stehen werden. Weiterhin erfolgte die Potentialermittlung unter der Annahme, dass der Rotor über die Gebietsgrenze hinausragen darf, was mindestens für die Flächen aus der Bauleitplanung so nicht gilt und somit zu weiterer Reduktion führt (UBA 2019). Es besteht daher das Risiko, dass im Ergebnis sehr viel weniger Windenergieanlagen installiert werden. Die zu geringen Genehmigungszahlen seit 2017 werfen zudem die Frage auf, ob nicht sogar heute bereits ein Flächenengpass an nutzbaren Flächen vorliegt. 

Dieser zentralen Frage geht das aktuelle Vorhaben des UBA „Flächenverfügbarkeit und Flächenbedarfe für den Ausbau der Windenergie an Land“ nach (Bearbeitung durch Guidehouse, Fraunhofer IEE, Stiftung Umweltenergierecht, Laufzeit 07/2020 bis 06/2022). Ziel des Vorhabens ist es, auf einer aktuelleren und vollständigeren Datengrundlage (Ende 2020) und unter Berücksichtigung von Einschränkungen der Nutzbarkeit der Flächen das aktuell vorhandene Leistungspotential zu analysieren und die notwendigen Flächenbedarfe für den weiteren Ausbau bis 2030 und darüber hinaus zu quantifizieren.

Flächenverfügbarkeit und Flächenbedarf – Zwischenergebnisse eines aktuellen Forschungsvorhabens

Die vorläufigen Zwischenergebnisse zeigen, dass aktuell bundesweit 0,8 % der Landesfläche planerisch für eine Nutzung durch die Windenergie festgelegt sind. Unter Berücksichtigung der Einschränkungen, welche sich durch Siedlungsabstände wie die 10-H-Regelung in Bayern, anderweitige Höhenbeschränkungen, die Untersagung von Windenergie im Wald, wie im Thüringer Waldgesetz, und die verbreitete Vorgabe, dass der Rotorradius innerhalb der Gebietsgrenze liegen muss ergeben, reduziert sich die verfügbare Fläche jedoch auf einen Anteil von 0,52 % der Landesfläche. Das vorläufig ermittelte Leistungspotential auf den freien und verfügbaren Flächenanteilen der rechtskräftig ausgewiesenen Flächen beträgt 20 GW. Weiterhin wurde im Rahmen des laufenden Vorhabens eine Umfrage bei den Projektierern durchgeführt (Rückläufe von 10 Projektierern zu 166 Einzelflächen und einem Projektvolumen von 9,7 GW). Sie ergab, dass etwa 30 % der geplanten Leistung auf von 2016 bis 2020 ausgewiesenen Flächen nicht umgesetzt werden konnte. Als mit Abstand größtes Hemmnis wurden Belange des Artenschutzes genannt, gefolgt von militärischen Belangen, Belangen der Luftfahrt und fehlendem Flächenzugriff. Die hohe Nicht-Nutzbarkeit von Flächen verschärft die Problematik der ohnehin nur begrenzt zur Verfügung stehenden Flächen immens. 

Für das aktuelle Ausbauziel des EEG 2021 von 71 GW ergibt sich auf Grundlage der vorliegenden Zwischenergebnisse ein Flächenbedarf von 0,8 %, für das Ziel der Langfristszenarien des BMWi von 80 GW ein Flächenbedarf von 0,9 % der Landesfläche. Für das im GreenSupreme-Szenario des UBA festgesetzte Ziel, im Jahr 2030 bundesweit 105 GW installierte Leistung zu erreichen, ergibt sich ein Flächenbedarf von 1,3 % der Landesfläche. Dem ermittelten Flächenbedarf liegen die Annahmen zu Grunde, dass dieser nicht durch Siedlungsabstände oder Höhenbeschränkungen eingeschränkt wird und der Rotor über die Gebietsgrenzen hinausragen darf (für die Installation derselben Leistung kann bei Planungen mit Rotorradius innerhalb der Gebietsgrenze bis zu 40 % mehr Fläche erforderlich sein) und 30 % der Fläche nicht nutzbar sind.

Die vorläufigen Zwischenergebnisse zeigen, dass die derzeitige Flächenkulisse, selbst unter Einbeziehung aller Flächen, die nur im Entwurf vorliegen (Planungen im Aufstellungsprozess, welche noch nicht rechtskräftig sind), nicht ausreicht – unabhängig von der Zielsetzung. Ausgehend von einem Flächenanteil verfügbarer Fläche von 0,52 % ist für eine Installation von 71 GW eine Steigerung des verfügbaren Flächenumfangs von 1.875 km² auf 3.000 km² notwendig. Für 80 GW ist eine Erhöhung von 0,52 auf 0,9 % Anteil verfügbarer Fläche an der Landesfläche erforderlich und für das Ziel von 105 GW bis 2030 bedeutet es mehr als eine Verdoppelung des bisher ausgewiesenen Flächenumfangs. Um das Ziel der Klimaneutralität zu erreichen, müssen für die in den Langfristszenarien des BMWi und dem GreenSupreme Szenario des UBA angenommen Ausbaupfade für Wind an Land langfristig etwa 2 % der Landesfläche für eine Nutzung durch die Windenergie zur Verfügung stehen. 

Ambitionierte Planfortschreibungen müssen sofort angegangen werden

Die Aufstellungsverfahren für Teilregionalpläne für die Windenergie benötigen im Schnitt gut fünf Jahre. So führen u.a. begrenzte Personalressourcen in Regionalplanungsstellen zu Verzögerungen in der Bearbeitung von Aufstellungs- /Fortschreibungsverfahren (BMI 2021). Die Projektentwicklung bis zur Inbetriebnahme von Windparks dauert im Schnitt fünf Jahre (FA Wind 2015). Auch wenn sich beide Prozesse teilweise zeitlich überlagern, so wird doch deutlich, dass frühestens sieben bis acht Jahre nach Aufstellungsbeschluss eines Planes mit in Betrieb genommenen Anlagen gerechnet werden kann. Um 2030 eine entsprechend installierte Leistung zu ermöglichen, ist es somit unumgänglich, entsprechend ambitionierte Planfortschreibungen sofort anzugehen. Jede weitere zeitliche Verzögerung der notwendigen Flächenausweisungen führt dazu, dass weder die im EEG gesetzten Ziele von 71 GW bis 2030, noch die ambitionierteren Ziele von 80 bzw. 105 GW im Jahr 2030 erreicht werden können. Zu berücksichtigen ist, dass aufgrund der langen Vorlaufzeiten von der Planung über die Genehmigung, der Ausschreibung bis zur Inbetriebnahme, die Flächenausweisungen auch für einen späteren Horizont, wie 2045 oder 2050 schon heute anzugehen sind.

Um den für den Klimaschutz erforderlichen Ausbau der Windenergie an Land bis 2030 zu ermöglichen, empfiehlt das Umweltbundesamt, folgende Herausforderungen schnellstmöglich anzugehen:

  • Unverzügliche Planfortschreibungen zur Ausweisung neuer Flächen: Aufgrund der langen Aufstellungsverfahren für eine Flächenausweisung ist es unbedingt erforderlich, umgehend eine ambitioniertere Ausweisung anzugehen.
  • Verbindliche Mengenziele vorgeben
  • Unmittelbare Rückkopplung der Flächenausweisung für die Windenergie an Klimaschutzerfordernisse durch Einführung bundesrechtlicher Zielvorgaben: Diese Vorgaben sollten nicht nur als Flächenkontingente, sondern insbesondere auch als Leistungs- und Ertragsziele unter Berücksichtigung regionaler Erfordernisse ausgestaltet werden, damit bei deutlicher Zielabweichung der ausgewiesenen Flächen für Windenergie oder bei faktischer Nichtnutzbarkeit großer Teile der ausgewiesenen Flächen zeitnah eine entsprechende Anpassung der Flächenkulisse erfolgen kann.  Die jährlichen Zielvorgaben sollen dabei die langen Vorlaufzeiten für die Fortschreibung der Planungen berücksichtigen.
 

Beeinträchtigung von Menschen deutlich reduziert

Von Windenergieanlagen gehen Licht- und Lärmemissionen aus, die Menschen beeinträchtigen können. Durch technische Weiterentwicklungen konnten diese im Vergleich zu früheren Anlagengenerationen aber bereits deutlich reduziert werden. Darüber hinaus hat der Bund Verwaltungsvorschriften erlassen, die von den Genehmigungsbehörden beachtet werden müssen.

Eine solche Verwaltungsvorschrift ist zum Beispiel die „Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm“ (⁠TA Lärm⁠). Die TA Lärm legt für bestimmte Gebietstypen Immissionsrichtwerte fest, die nicht überschritten werden dürfen. Lärmemissionen beim Betrieb von Windenergieanlagen entstehen zum einen wegen aerodynamischer Effekte (turbulente Strömungen am Rotorblatt), zum anderen wegen mechanisch verursachter Geräusche, zum Beispiel im Getriebe der Anlage. 

Lichtemissionen wie Schattenwurf und der sogenannte Diskoeffekt stellen heute keine Probleme mehr dar. Wegen der Größe moderner Windenergieanlagen stehen diese meist so weit von der Bebauung entfernt, dass ihr Schattenwurf keine Wohngebäude trifft. Der Diskoeffekt entstand früher durch Lichtreflexionen an den Rotorblättern. Dieser Effekt tritt bei modernen Windenergieanlagen nicht mehr auf, da diese mit matten, nicht reflektierenden Farben gestrichen werden.

Lichtemissionen ergeben sich außerdem aus der notwendigen luftfahrtrechtlichen Hinderniskennzeichnung von Bauwerken ab 100 Metern Höhe. Eine synchronisierte und sichtweitenregulierte Befeuerung von Windparks kann die Emissionen aber deutlich reduzieren, ohne den Luftverkehr zu gefährden.

Die Gefahr von Eiswurf durch Windenergieanlagen ist in Deutschland sehr gering. Mittlerweile ist der Einsatz von Rotorblattheizungen oder die automatische Abschaltung bei Vereisung vorgeschrieben.

 

Beeinträchtigung von Natur und Landschaft vermeiden

Wie bei allen baulichen Anlagen stellt auch die Errichtung von Windenergieanlagen einen Eingriff in Natur und Landschaft dar. Es ist daher wichtig, von vornherein Windenergiestandorte auszuweisen, bei denen potenzielle Beeinträchtigungen möglichst gering ausfallen. So sind beispielsweise bereits vorbelastete Flächen an Infrastrukturtrassen wie Straßen oder Freileitungen besonders geeignet. Um Beeinträchtigungen von Pflanzen und Tieren sowie ihrer Lebensräume zu begrenzen, sollten naturschutzfachlich besonders wertvolle Bereiche wie etwa Naturschutzgebiete oder gesetzlich geschützte Biotope von Windenergieanlagen freigehalten werden. Aber auch außerhalb geschützter Gebiete oder Objekte ist bei der Planung und Genehmigung von Windenergieanlagen große Sorgfalt nötig, um dem Naturschutz gerecht zu werden.

Die meisten Tierarten stören sich nicht an Windenergieanlagen. Besondere Rücksicht ist aber auf Vögel und Fledermäuse zu nehmen, die empfindlich gegenüber Windenergieanlagen sind. Vor allem bestimmte Greifvogelarten und in größeren Höhen fliegende Fledermausarten können mit Windenergieanlagen kollidieren. Die negativen Auswirkungen von Windenergieanlagen können durch verschiedene Maßnahmen reduziert werden, wie etwa die Berücksichtigung von Brutstätten, Nahrungshabitaten oder Flugrouten in Planungs- und Genehmigungsverfahren. Es wird weiterhin intensiv daran geforscht, wie Konflikte zwischen der Windenergienutzung und dem Naturschutz vermieden werden können.

 

Strom aus Wind – so funktioniert es

Der Energieträger Wind ist kostenlos und unbegrenzt verfügbar. Windenergieanlagen nutzen diesen „Rohstoff“, indem der Rotor der Anlage die Bewegungsenergie des Windes zunächst in mechanische Rotationsenergie umformt. Ein Generator wandelt diese anschließend in elektrische Energie um. Entscheidend für einen hohen Stromertrag sind vor allem hohe mittlere Windgeschwindigkeiten und die Größe der Rotorfläche. Bei zunehmender Höhe über dem Erdboden weht der Wind stärker und gleichmäßiger. Je höher die Windenergieanlage und je länger die Rotorblätter, desto besser kann die Anlage das Windenergieangebot ausnutzen.

Windenergieanlagen haben sich bereits nach etwa drei bis sieben Monaten energetisch amortisiert. Das heißt, nach dieser Zeit hat die Anlage so viel Energie produziert wie für Herstellung, Betrieb und Entsorgung aufgewendet werden muss. Dies ist im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien sehr kurz. Konventionelle Energieerzeugungsanlagen amortisieren sich dagegen nie energetisch. Denn es muss im Betrieb immer mehr Energie in Form von Brennstoffen eingesetzt werden, als man an Nutzenergie erhält.

Außerdem bietet die Windenergienutzung kurz- bis mittelfristig das wirtschaftlichste Ausbaupotenzial unter den erneuerbaren Energien. Die Stromerzeugung durch Windenergieanlagen spielt daher eine bedeutende Rolle für die Energiewende.

Die Karte zeigt Kraftwerke ab 100 MW sowie die installierte Windleistung in Deutschland, den einzelnen Bundesländern und auf See.
Kraftwerke und Windleistung in Deutschland

Karte Kraftwerke und Windleistung in Deutschland, Stand Juni 2021

Das Umweltbundesamt weist ausdrücklich darauf hin, dass diese Karte dem Urheberrecht unterliegt und nur zur nichtkommerziellen Nutzung verwendet werden darf.

Quelle: Umweltbundesamt kraftwerke-windleistung_2021.pdf