Branchenreport Zukunft der Windenergie

Windenergie gibt es überall und unbegrenzt. Dazu wird die Elektrizität aus Windenergie immer kostengünstiger. Nachteil ist die starke Wetterabhängigkeit und die hohen Anfangsinvestitionen. Aber dafür sind fast 99 Prozent der Fläche eines Windparks für andere Zwecke benutzbar. Weltweit waren zu Beginn 2018 laut Global Wind Energy Councils (GWEC) 539 GW Leistung installiert. Die größten Märkte für Windenergieanlagen bestehen derzeit in Asien, Europa und Nordamerika.

Der Markt in Europa

Der europäische Windverband WindEurope schätzt, dass sich der europäischen Markt 2018 konsolidiert. In den ersten sechs Monaten des Jahres 2018 wurden in Europa neue Anlagen mit 4,5 GW Leistung installiert, rund 26 Prozent weniger als 2017. Dabei entfallen auf den Onshore-Bereich etwa 3,3 GW und auf den Offshore-Bereich circa 1,1 GW. Im Onshore-Länder-Ranking führt Deutschland mit einem Zubau von 1,6 GW vor Frankreich mit 605 MW und Dänemark mit 202 MW im ersten Halbjahr 2018. Im Offshore-Sektor dominiert Großbritannien mit einem Zubau von 911 MW vor Belgien mit 175 MW und Dänemark mit 28 MW. Für das Gesamtjahr 2018 rechnet WindEurope mit einem Zubau an Windkraftleistung in Höhe von 13,5 GW, das sind etwa 20 Prozent Rückgang gegenüber 2017.

In Deutschland erlebte die Windbranche 2017 laut Internationalem Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR) das bislang beste Branchenjahr. Onshore entstanden insgesamt rund 1800 Windenergieanlagen mit über 5300 MW Leistung, etwa 15 Prozent mehr als 2016. Offshore kamen 2017 etwa 1250 MW Leistung dazu, knapp über 50 Prozent mehr als 2016. Dabei führten Onshore die flachen Länder Niedersachsen (1430 MW), Nordrhein-Westfalen (870 MW) und Schleswig-Holstein (550 MW) vor Brandenburg (540 MW) und Baden-Württemberg (400 MW). Gestützt wurde die Marktentwicklung 2017 in Deutschland vor allem durch den starken Onshore-Markt wegen des Überhangs von Vorhaben, die noch unter dem alten EEG-Vergütungssystems genehmigt wurden.

Rückgang im Zubau

Im ersten Halbjahr 2018 war der Zubau an Land in Deutschland um 30 Prozent (etwa 1630 MW geringer als im ersten Halbjahr 2017). Auf See sind zwar Windparkprojekte im Bau, aber bisher ging kein neues Projekt in Betrieb. Unter Berücksichtigung von Anlagenrückbauten ergibt sich an Land ein Nettozubau von etwa 1500 MW. Insgesamt waren so Ende Juni 2018 Windanlagen mit etwa 57.400 MW Leistung in Deutschland installiert, davon etwa 5350 MW als Offshore-Windparks.

Die Stromeinspeisung aus On- und Offshore Windenergieanlagen in Deutschland hat nach IWR-Berechnungen in den ersten sechs Monaten des Jahres 2018 deutlich auf 54,9 Milliarden kWh zugelegt, ein Mehr von 15 Prozent gegenüber dem Vorjahreszeitraum. Ein Grund dafür ist unter anderem der stürmische Januar 2018. Etwa 45,9 Milliarden kWh Windstrom wurden im ersten Halbjahr mit Windenergieanlagen an Land erzeugt. Auf die Offshore-Windenergie entfallen in Deutschland in den ersten sechs Monaten insgesamt rund 9,1 Milliarden kWh (2017: 8,5 Milliarden kWh). Damit entfielen von insgesamt 117 Milliarden kWh erzeugten Strom, 57 Milliarden kWh, also fast 50 Prozent, auf die Windenergie.

Zu bemerken ist, dass mit dem in der EU vereinbarten Ausbau erneuerbarer Energien Deutschland, laut der europäischen Statistikbehörde EuroStat, noch mit einem EE-Anteil von 14,8 Prozent bis 2020 um etwa 3 Prozentpunkte dem Zielwert von 18 Prozent hinterherhinkt.

Offshore-Qualität aus Deutschland

Signifikant ist, dass 65 bis 70 Prozent der Systeme und Komponenten deutscher Hersteller im Bereich Windenergie in den Export geht, besonders im Offshore-Bereich. Um diesen Vorsprung global zu bewahren entwickeln die Hersteller kräftig neue Anlangen. Ein Trend hier sind immer längere Flügel. Momentan ist man bei 80 m. Vattenfall hat zwei solche Ungetüme nahe der schottischen Hafenstadt Aberdeen gebaut. Die beiden Anlagen erzeugen je 8,8 Megawatt Nennleistung. GE Renewable Energy ist mit seiner Planung schon bei einer 12 MW-Anlage mit Flügeln von 107 m Länge, für eine jährlichen Stromerzeugung von 67 Millionen kWh.

Diese immer größeren Rotorblätter werden nicht nur schwerer und sie biegen sich auch durch. Abhilfe gegen Ersteres sind Verbundmaterialien. Um das Durchbiegen zu reduzieren arbeiten Forscher mit Strukturen im Inneren, die dafür sorgen, dass sich die Rotorblätter unter zu großer Last verdrillen und sie so aus dem Wind drehen. Auch aktive Steuerungselemente wie etwa steuerbare Klappen werden getestet.

Additive Fertigung in der Windenergie

Im Projekt ASM (Additive Sandwich Manufacturing) arbeitet ein Konsortium an einer neuen Prozesskette zur Herstellung faserverstärkter Bauteile auf Basis von Sandwichstrukturen mittels additiver Fertigung. In dem vom BMBF geförderten Projekt haben sich Altropol, EEW protec, GFa, Materialise, Siemens, Windgigant und 2KM als Partner eingefunden. Man will mit den hier entwickelten Verfahren die Produktionskosten senken und Bauteile 25 Prozent schneller auf den Markt bringen.

Im Projekt EU-Projekt EcoSwing macht ein neuartiger Generator künftige Windanlagen leichter. Die Reifeprüfung auf dem Teststand des Fraunhofer IWES hat das Konzept schon bestanden. Beteiligt sind Envision Energy (Denmark, Koordinator), ECO 5, Jeumont Electric, Delta Energy Systems, Theva Dünnschichttechnik, Sumitomo Cryogenics of Europe, DNV GL, Universiteit Twente und Fraunhofer IWES. EcoSwing ist ein supraleitender, kostengünstiger, leichter Antriebsstrang. Das Generatorgewicht sinkt gegenüber handelsüblichen Generatoren um 40 Prozent und die Gondel wird so 25 Prozent leichter. Die Kosten in der Serienproduktion könnten, verglichen mit konventioneller Technik, um 40 Prozent sinken. Der EcoSwing-Demonstrator wird in diesem Jahr in einer 3,6-MW-Windturbine im dänischen Thyborøn in Betrieb gehen.

Eine weitere Option ist die Nutzung der Höhenwinde. Koordiniert von SkySails Power wird bis 2020 im Verbundprojekt „SkyPower 100“ ein automatisiertes, fliegendes System dazu entwickelt. Mit von der Partie sind die EnBW Energie Baden-Württemberg, die EWE Offshore Service & Solutions und die Universität Hannover. Der Vorteil der Höhenwinde ist eine konstantere, höhere Windgeschwindigkeit.

Offshore-Strom für Nordseeländer

Die wetterwendische Erzeugung von Windenergie forciert die Entwicklung neuer Managementmethoden. Bereits im Juni 2016 hat der Tennet die Vision eines länderübergreifenden Windenergie-Verteilkreuzes in der Nordsee vorgestellt. Jetzt wollen Tennet und Innogy die Realisierungsfähigkeit prüfen. Künftig könnten über solche Verteilkreuze der länderübergreifende Austausch und Handel von Offshore-Strom laufen. Dabei handelt es sich um künstlich angelegte Inseln in der Nordsee, an die mehrere Offshore-Windparks angeschlossen werden. Hier wird der erzeugte Drehstrom in Gleichstrom umgewandelt und an die Nordseeländer verteilt.

Die positive Momentaufnahme im Bereich der erneuerbaren Stromerzeugung im ersten Halbjahr 2018 sollte jedoch nicht über die anstehenden Herausforderungen hinwegtäuschen. Ziel der Bundesregierung ist es, den Anteil des erneuerbar erzeugten Stroms bis 2030 auf 65 Prozent zu erhöhen. In den vergangenen vier Jahren lag die neu installierte Leistung allerdings stets deutlich oberhalb den im EEG angestrebten Zielen. 2017 und 2018 wurden deutlich weniger Genehmigungen gemeldet – hier muss die Situation weiter genau beobachtet werden.