Windkraft

Über allen Wipfeln ist nicht mehr lang Ruh'

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Foto: ddp / ddp/DDP

Turmhohe Windräder sollen neue Energie über den Wäldern abzweigen – vor allem in Süddeutschland. Die technischen Anforderungen sind hoch.

Hoch hinaus wollen die Ingenieure der Windenergie, um die bisher ungenutzten Waldgebiete für die Windkraft zu erschließen. Über 120 Meter Nabenhöhe sollen die Windkraftanlagen in den Wäldern erreichen. Laut dem Erneuerbare-Energien-Gesetz soll bis 2020 rund ein Drittel des bundesdeutschen Stroms „grün“ sein, und die Windbranche boomt. Immer leistungsfähigere Anlagen stehen auf immer höheren Türmen mit immer größeren Rotoren. Standen bisher vor allem Offshore-Windkraftprojekte im Mittelpunkt des Interesses, so wird jetzt auch das südliche Binnenland erschlossen. Mit dem am 8.?Dezember erscheinenden „Windatlas für Bayern und Baden-Württemberg“ legt das Stuttgarter Wirtschaftsministerium die Grundlage für die Erschließung der süddeutschen Wälder.

„Wenn alles nach Plan läuft, liegen noch vor Jahresende erste Ergebnisse für die landesweite Kartierung vor“, sagt Baden-Württembergs Wirtschaftsminister Ernst Pfister. „Bis zum Frühjahr 2011 sollen detaillierte Karten für die Regionen verfügbar sein.“ Wie weit die Vorbereitungen schon jetzt sind, ist auf den Grundstücken der Bayerischen Staatsforsten zu beobachten. Hier prüfen Experten des TÜV-Süd gerade 100 Standorte auf ihre Eignung als Windparks.

Aber wie kommt man auf die Idee, Windkraftanlagen in den Wald zu stellen? Mit einem Anteil von rund 30 Prozent an der Fläche der Bundesrepublik war Wald für die Windkraft bisher nicht nutzbar. Zu schwach und turbulent weht der Wind über den Wipfeln. Mit über 100 Meter Turmhöhe erreichen die neuen Anlagen Höhen, in denen der Wind stark und gleichmäßig genug weht, um die Rotorblätter schonend anzutreiben. „Denn auch die jeweils bis zu acht Tonnen schweren Rotorblätter der modernen Windkraftanlagen sind empfindlich gegenüber den Vibrationen, die durch Windturbulenzen erzeugt werden“, sagt Peter Herbert Meier, Abteilungsleiter des Wind Cert Services beim TÜV-Süd.

Windkraftstandorte im Binnenland haben gegenüber Offshore-Projekten den Vorteil, dass der Strom dezentral in das existierende Versorgungsnetz eingespeist werden kann. Netzkapazitäten aus- oder neu zu bauen ist nicht notwendig. Auch Wartung und Errichtung der Anlagen sind weniger aufwendig als auf hoher See. Vor allem Wirtschaftswälder, die einen ausreichend großen Abstand zu Naturschutz- und Wohngebieten haben, kommen in Betracht.

Besonders relevant wird die neue Technologie für die bisherigen Schlusslichter der Windstromerzeugung, Bayern und Baden-Württemberg. Hier legte man – bisher – eher Wert auf eine unverbaute Landschaft. Von der „Verspargelung der Landschaft“ wollte lange niemand etwas wissen. Sehr zum Leidwesen von Umweltverbänden, die schon seit Jahrzehnten den Ausbau regenerativer Energiequellen anmahnen. „Wir begrüßen den jetzt angestrebten Ausbau der Windenergie ausdrücklich“, sagt der Stuttgarter Energieexperte Franz Pöter vom Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND). Nach den Vorgaben aus dem Wirtschaftsministerium will Baden-Württemberg seine Erzeugungskapazitäten an Windstrom bis 2020 verdreifachen. „Was nach einem ehrgeizigen Plan klingt, ist in der Realität aber immer noch verschwindend wenig“, sagt Pöter. Das Stuttgarter Wirtschaftsministerium aber gibt an, dass bis 2020 mindestens 20 Prozent „Windstrom“ angestrebt werden. Dazu müssten zu den derzeitig 363 Windkraftanlagen noch mindestens 150 weitere hinzukommen.

Umweltschützer und Experten des TÜV-Süd sehen in den Waldstandorten keine erhöhte Bedrohung etwa der lokalen Greifvögel. „Untersuchungen von Ornithologen ergaben aber, dass die Vögel weniger in – oder über – dem Wald, sondern vor allem am Waldrand und über den benachbarten Feldern aktiv sind“, sagt Meier. „Bereiche, in denen keine neuen Anlagen mehr stehen werden.“ Das Ausmaß der anstehenden Rodungen in den Wäldern ist den Angaben des TÜV-Süd zufolge gering. So benötigen die fünf Anlagen des geplanten Windparks in der bayerischen Fasanerie gerade einen Hektar Forstfläche, der nach dem Aufbau der Anlage wieder bepflanzt werden kann. „Die Rodungsfläche je Windkraftanlage beträgt etwa 2500 Quadratmeter“, heißt es im Gutachten des TÜV-Süd. Rund 1200 Quadratmeter im Bereich des Fundaments und 1200 Quadratmeter als Aufstellfläche für den Montagekran.

Wie weit die Planungen und auch die Umsetzung bereits gediehen sind, zeigt, dass in der Oberpfalz, 15 Kilometer südöstlich von Neumarkt, der erste bayerische Windpark der Energieallianz Bayern GmbH & Co. KG entsteht. Im fränkischen Gattendorf entsteht derzeit der erste oberfränkische Wald-Windpark. Die Region gehört zu den windreichsten Bayerns und wird mit fünf Zwei-Megawatt Anlagen bestückt. Mit Nabenhöhen von 138 Metern und Rotordurchmessern von 82 Metern werden sie Strom für 7500 Haushalte liefern und jährlich rund 17.500 Tonnen CO 2 einsparen. Der von der Regensburger Ostwind-Gruppe geplante Windpark soll noch Ende 2010 ans Netz gehen.

Mit zunehmender Leistung der Anlagen steigt ihre Größe – und damit wachsen auch die Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit und Statik der Anlagen. Beispielsweise müssen Schweißnähte einiges aushalten können: Denn die Turbulenzen über den Baumkronen sind nur eine Herausforderung. Offshore-Anlagen hingegen müssen der korrosionsfördernden, salzhaltigen Meeresluft und den archaischen Kräften des Seegangs und des Winds trotzen.

Dass Windkraftanlagen aber zunehmend nicht nur zum ästhetischen Problem werden, zeigen neue Studien: Die Militärs etwa stören sich an Radarechos den langen Rotorblätter. Nicht nur, dass sie auf Radarbildern nicht als solche zu erkennen sind, irritiert die Heimatschützer, sondern auch, dass sich feindliche Flugzeuge im Radarschatten der Rotoren verbergen könnten. Hier bietet die Rüstungsindustrie einen möglichen Ausweg: So arbeitet das englische Militärtechnikunternehmen Quintec an „Tarnbeschichtungen“ für Rotorblätter, die bereits beim Bau in die Blätter integriert werden sollen. Eine Technologie, die mit zunehmender Leistung und Größe der Anlagen immer wichtiger werden könnte.

Aber neben solchen Detaillösungen tritt mit zunehmender Größe der Rotoren und steigender Leistungsfähigkeit der Anlagen ein unangenehmes, physikalisches Phänomen auf: Steigt beim Verdoppeln des Rotordurchmessers die Energieausbeute um das Vierfache, so verachtfachen sich die Kosten und das Gewicht des Rotors. Das wiederum wirkt sich auf die Stabilität aller anderen Teile der Anlage aus. Bisher wurden die Rotorblätter aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebaut. Er ist robust und günstig, hat aber den Nachteil eines hohen Gewichts. Derzeit liegt die technische Grenze bei rund 60 Meter Blattlänge. Als möglicher Ausweg aus dem Gewichtsdilemma gilt das leichtere, steifere, aber auch rare und wesentlich teurere Kohlefaser-Material. Hilfe könnte aber auch aus der Nanotechnologie kommen. Gerade Kohlenstoff-Nanotubes stellen eine ernst zu nehmende Option dar. Mit ihnen wären hochfeste Wabenkonstruktionen für Rotorblätter denkbar, die deren Größen deutlich erhöhen könnten. Noch ist unklar, welche Grenzen die Physik den Windkraftanlagen auferlegt.