Wirtschaftlichkeit

Windkraftnutzung in Niedernhausen ist nachhaltig. Siehe auch Eckdaten. Die wichtigste Zahl, um dies aus Sicht der Wirtschaftlichkeit zu überprüfen, ist der Energieertrag:

 

6,5 Mio kWh pro WEA und Jahr.

 

Diese Prognose hat die Firma Enercon im Dezember 2012 erstellt. Grundlage sind :

  • konkrete Standorte
  • WEA Typ (Enercon E-115)
  • Turmhöhe (149m)

Wirtschaftliches Konzept: mit diesem Wert und dem Jahr der Inbetriebnahme ergeben sich die Einnahmen, basierend auf dem Erneuerbaren – Energien Gesetz (EEG). Eine nähere unternehmerische Betrachtung liegt außerhalb der Satzung des Vereins Pro Windkraft Niedernhausen. Eine Beteiligung von Gemeinde und Bürgern an den Windrädern bzw. der Betreibergesellschaft wäre zu begrüßen. Initiative seitens der Bürger sowie aktives Handeln seitens der Kommunalpolitik ist dazu die Voraussetzung. Letztlich liegt es in den Händen des Unternehmers, der investieren will, sich mit Rechtsform, Finanzierung, Bürgerbeteiligung, Pachtzahlungen, Engagement im sozialen Bereich und weiteren Fragen auseinanderzusetzen und dies in seinem betriebswirtschaftlichen Konzept zu berücksichtigen.

Wirtschaftlichkeit Windkraftanlage aus technischer Sicht

Wir bringen in der folgenden Betrachtung unseren Kenntnisstand aus technischer Sicht ein. Auf das Thema, ob Windkraftanlagen direkt in Niedernhausen oder aber woanders wirtschaftlicher und sinnvoller sind, gehen wir speziell auf unserer Seite "woanders" ein. Zunächst diskutieren wir konkrete Kennzahlen um die Plausibilität o.g. Prognose nachvollziehbar zu hinterfragen. Letztendlich wird ein Unternehmer nur dann in Windräder investieren, wenn er im Rahmen der Projektentwicklung von der Wirtschaftlichkeit des Vorhabens überzeugt ist.

Mittlere Windgeschwindigkeit und Ertrag

Frage: ist denn nicht die Windgeschwindigkeit die einzig entscheidende Größe, die die Wirtschaftlichkeit bestimmt?

 

Antwort, Teil 1: es wäre ein gravierendere Fehler, wenn man nur die Windgeschwindigkeit als relevanten Parameter berücksichtigt. Zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung sind weitere Informationen notwendig wie Leistungskennlinie der Windkraftanlage, Nabenhöhe, standortabhängige Häufigkeitsverteilung, Luftdichtekorrektur, Standortlage[1]. Deshalb gibt es keine belastbaren Grenzwerte, ab welcher Windgeschwindigkeit ein Windrad wirtschaftlich zu betreiben sei. Um trotzdem Windräder verschiedenen Typs sowie verschiedene Standorte vergleichen zu können, wird das Ergebnis des Zusammenwirkens dieser Parameter in Volllaststunden ausgedrückt. Auf den Seiten „Entwicklung und Trends“ und „Ertrag“ sind die Grundlagen zu Windrädern, das Zusammenspiel dieser Faktoren sowie fachlich fundierte Vergleichsdaten zusammengestellt.

 

Antwort, Teil 2: für Standorte in Niedernhausen werden mittlere Windgeschwindigkeiten im Bereich 6,0 – 6,2 m/s angenommen. Basierend auf Suchraumkarten des Regierungspräsidiums Darmstadt bzw. der vom TÜV-SÜD für Hessen erstellen Windpotentialkarten[1] erscheint dies plausibel. Zur Einschätzung der Wirtschaftlichkeit ist zusätzlich der Typ der Windenergieanlage entscheidend. Im Rahmen der Projektentwicklung ist die Windgeschwindigkeit zu überprüfen und im zweiten Schritt mit bankfähigen Gutachten zu hinterlegen. Die Überprüfung ist nach Auskunft des TÜV-Süd nicht besonders aufwändig und kann den Unternehmer bei seiner Risikobetrachtung bereits in einer sehr frühen Phase unterstützen. Zeitbedarf, Kosten und Qualität der Prognose wird durch die Verfügbarkeit von Echtdaten nahe gelegener Windparks (z.B. Kemel) sowie Messungen im Rahmen benachbarter Planungen bestimmt. Zusätzlich ist eine größere Nabenhöhe und ausreichend Abstand der WEA untereinander wichtig, damit Turbulenzen an den Baumspitzen keine Einfluss auf den Ertrag haben[1], "Ertrag".  Diese Anforderungen sind in o.g. Prognose erfüllt.

Neue Forschungsergebnisse des Fraunhofer IWES in Kassel haben mittlerweile die Eignung von hessischen Mittelgebirgslagen bestätigt und die Verwendbarkeit des lasergestützte Messverfahrens LiDAR nachgewiesen[3].

Vergleich anhand wichtiger Kennzahlen

Als Auswahlkriterium geeigneter Technik für Standorte zeigt das Fraunhofer IWES mit dem Windreport Deutschland 2011 eine wichtige Kennzahl: das Rotorflächen zu Nennleistung-Verhältnis. Im Zubau 2011 gibt es folgende Werte:

  • 2,18 m²/kW an der Küste
  • 2,59 m²/kW in Norddeutschland
  • 2,65 m²/kW im Mittelgebirge

Damit ist auf sehr einfache Weise der Vergleich von WEA möglich. D.h. für Niedernhausen kämen demnach WEA mit einem Wert größer 2,65 m²/kW in Betracht. Hier eine Auswahl an WEAs:

  • 4,15 m²/kW: E-115
  • 4,05 m²/kW: Vestas V126 (3 MW)
  • 3,20 m²/kW: Vestas V112 (3 MW)
  • 2,63 m²/kW: E-101
  • 2,83 m²/kW: E-92
  • 2,30 m²/kW: E-82 E2 (2,3 MW)

 

Von diesen Modellen verspricht die Enercon E-115 den besten Ertrag. Als Alternativen kämen auch die beiden von Vestas speziell für das Binnenland entwickelten Modelle in Betracht. In der Enercon Baureihe folgt die E-92 und die E-101. Bei den E-82 Modellen wäre ein wirtschaftlicher Betrieb an den Standorten in Niedernhausen fraglich. Bei einer Ausschreibung wären WEAs mehrerer Hersteller zu betrachten. Um das technische Prinzip zu diskutieren soll im ersten Schritt der Blick auf eine Anlage genügen. In einer späteren Betrachtung können sich weitere Anlagen, die im Wettbewerb dazu stehen, an diesem konkreten Beispiel messen. Wir konzentrieren uns zunächst auf die Enercon E-115 aus folgenden Gründen:

  • führende Hersteller für onshore- WEA in Deutschland: Enercon und Vestas hatten in Deutschland 2011 zusammen ca. 83% Marktanteil.
  • unsere Anforderungen: die Enercon Baureihe bietet einen getriebelosen Antrieb, was unsere Anforderungen an Trinkwasserschutz und Brandschutz erfüllt. Zudem werden keine Permanent-Magnet-Generatoren (PMG) eingesetzt, d.h. es entstehen keine ethischen Probleme mit der Förderung von seltenen Erden (Neodym und Dysprosium) und keine damit verbundene Abhängigkeit zu China.

 

Vergleich Volllaststunden: vergleicht man in den bisher durchgeführten Prognosen für die Standorte in Niedernhausen die Volllaststunden, so kommt man in etwa auf

- 2600 Vollaststunden bei der E-115, d.h. ca. 6,5 Mio kWh pro Jahr

- 2000 Vollaststunden bei der E-101, d.h. ca. 6,0 Mio kWh pro Jahr

 

Dies bestätigt, dass der technische Fortschritt bei WEAs die wirtschaftliche Nutzung an Standorten in Niedernhausen ermöglicht. Noch 2011 galten 2700 Volllaststunden als guter Wert für Windkraftanlagen an der Küste. Die technische Erläuterung finden Sie unter „Entwicklung und Trends“ und „Ertrag“.

 

Nun darf man sich aber nicht durch den Begriff Volllaststunden irritieren lassen. Volllaststunden sind eine Kennzahl, d.h. ein rein rechnerischer Wert und haben nichts mit der tatsächlichen Zahl der Betriebsstunden zu tun, in denen Windenergieanlagen Strom produzieren. Die Volllaststunden werden errechnet, in dem man die Jahresproduktion in kWh dividiert durch die Nennleistung einer Windkraftanlage in KW. Befragungen von Unternehmen die seit Jahren Windparks betreiben haben ergeben, dass Windkraftanlagen an bis zu 8.000 Stunden im Jahr Strom produzieren, d.h. Strom aus Windkraft an mehr als 85% aller im Jahr verfügbaren Stunden zur Verfügung steht. Wie viel der in den Anlagen installierten Leistung tatsächlich genutzt werden kann, hängt von der jeweiligen Windstärke ab[2].

 

Leistungskennlinie, Leistungsbeiwert: um darüber hinaus den höheren Ertrag zusätzlich entlang der Leistungskennlinien von WEAs zu diskutieren, folgende Hinweise

  • im Bereich von Windgeschwindigkeit 3 - 9 m/s liefert die E-115 aufgrund der größeren Rotorfläche im Vergleich zur E-101 ca. 30% und im Vergleich zur E-92 sogar noch deutlich mehr Ertrag
  • bis etwa Windgeschwindigkeit 8 m/s verlaufen die Kennlinien der Leistungsbeiwerte bei den WEAs ähnlich, ab Windgeschwindigkeit 8 m/s hat die E-101 einen besseren Leistungsbeiwert, d.h. einen besseren Wirkungsgrad um die Kraft des Windes zu nutzen

 

Für die Windverhältnisse in Niedernhausen spielt der obere Teil der Leistungskennlinie eine geringe Rolle, die Ertragssteigerung wird durch Optimierung in dem Bereich erzielt, der das Potenzial der  natürlichen Ressourcen am Standort besser nutzt. Den größten Teil der Ernte würde eine E-115 in Niedernhausen im Bereich von Windgeschwindigkeit 4 - 9 m/s einfahren. Das zeigt auch, dass es nur marginale Einbußen geben würde, sofern man aus Lärmschutzgründen eine WEA bei größeren Windstärken nicht im Volllastbetrieb laufen lassen möchte.

Fazit

Es gibt seit 3500 Jahren Windmühlen. Das Prinzip ist genial einfach.

  • es ist nicht notwendig, Löcher in die Erde zu graben, Rohstoffe herauszuholen, diese über weite Strecken zu transportieren um sie dann zu verbrennen, damit man Wasser erhitzen kann, dass dann als Dampf durch Turbinen getrieben wird und dabei einer späteren Generation die Kosten für die Behebung der Entsorgungs- und Umweltprobleme zu überlassen
  • die Drehbewegung bekommt man ganz einfach dadurch hin, indem man ein Windrad in den Wind stellt

Die Kunst besteht darin, das Windrad an die Gegebenheiten der Natur anzupassen. Die Entwicklung der Technik von WEAs zu einer optimierten Technik für Binnenland, Küste und norddeutsche Tiefebene sowie Offshore greift diese Tradition auf und setzt sie mit aktueller Ingenieurkunst in die Praxis um.

 

Windkraft schont die Gesundheit von Mensch, Tier und Natur, es schützt das Klima und es ist nach Berechnungen der Fraunhofer IES bereits ab dem Jahr 2016 wirtschaftlicher als Energiegewinnung aus dem derzeitigen Kohle/Atom Mix.

Fotos v-o-n-u.: 

  • Windrad mit Sparschwein: © Thorben Wengert / pixelio
  • Enercon E-115: © 2012 ENERCON GmbH / enercon

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