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Windenergie

Windenergieanlagen nutzen die natürliche Kraft des Windes, um elektrische Energie zu erzeugen. Die Windenergie leistet den größten Beitrag zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. 2020 erreichte sie mit einer Leistung von 131 Terawattstunden einen neuen Höchstwert. Im Vorjahr waren es noch rund 126 Terawattstunden. Besonders bemerkenswert war der Rekord im Februar: Mit über 20 Terawattstunden wurde der bisherige Höchstwert von März 2019 (15,5 Terawattstunden) deutlich übertroffen.

Strom aus Wind wird immer günstiger

Seit 2010 sind die Kosten für Strom aus Windenergie an Land um 39 und auf See um 29 Prozent gesunken. Technische Weiterentwicklungen bei Windenergieanlagen - wie etwa höhere Nabenhöhen und größere Rotorblätter - haben in den letzten zehn Jahren zu deutlich günstigeren Strompreisen geführt. Außerdem machen sich die wachsenden Erfahrungen in der Projektentwicklung, optimierte Lieferketten, Skaleneffekte und niedrigere Wartungskosten bemerkbar. Dies geht aus dem aktuellen Bericht „Renewable Power Generation Costs in 2019“ der Internationalen Agentur für erneuerbare Energien (IRENA) hervor. IRENA hat dazu Daten aus 17.000 Projekten aus dem Jahr 2019 analysiert. Interessant: Bei über der Hälfte aller neu in Betrieb genommenen Großanlagen für die regenerative Stromerzeugung wie Windräder oder solare Anlagen lagen die Stromkosten unter der günstigsten Alternative mit fossilen Brennstoffen.

Windenergieanlagen prägen inzwischen in vielen Regionen der Erde das Landschaftsbild. Ende 2020 waren laut dem Global Wind Energy Council (GWEC) weltweit 743 Gigawatt Leistung durch Windenergie an Land und auf See installiert. Knapp ein Drittel davon, genau gesagt 288 Gigawatt, stehen in China, gefolgt von den USA mit rund 164 Gigawatt und Deutschland mit knapp 63 Gigawatt. Auch beim jährlichen Zubau führen die Chinesen. Zusammen mit den USA, Brasilien, Niederlanden und Deutschland haben sie 2020 rund 80 Prozent der 93 Gigawatt Neuinstallationen umgesetzt.

Rund 76 Millionen Euro Fördermittel

Die Windenergie spielt eine entscheidende Rolle für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende. Forschungseinrichtungen und Unternehmen arbeiten kontinuierlich daran, die Kosten für Strom aus Windenergie weiter zu senken und die Zuverlässigkeit der Anlagen zu erhöhen. Im Jahr 2020 hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Bereich Windenergie insgesamt 488 laufende Vorhaben mit rund 76 Millionen Euro gefördert. 2020 hat das BMWi zudem 99 Forschungsprojekte mit einem Fördermittelansatz von rund 65 Millionen Euro neu bewilligt.

Leistungsstarke und zuverlässige Anlagen

Forschungsprojekte sollen dazu beitragen, dass künftige Anlagen nochmals leistungsstärker, zuverlässiger und mit einer höheren Vollaststundenzahl zur Verfügung stehen. Die Anlagentechnik ist neben dem Standort entscheidend für die Höhe der Stromerzeugungskosten. Anlagenelemente vom Turm, Getriebe, Generator und der Leistungselektronik, aber auch alle weiteren mechanischen und elektrischen Komponenten, können erhebliche Beiträge zur Kostensenkung und Zuverlässigkeitssteigerung liefern.

Besonders wichtig ist ein ganzheitlicher Anlagenentwurf: Bereits in der Designphase soll berücksichtigt werden, welcher Aufwand für Herstellung, Errichtung, Betrieb, Rückbau und Recycling nötig ist und wie die Anlagen beziehungsweise Windparks in das Stromnetz integriert werden können. Windenergieanlagen und –parks müssen intelligent und flexibel betrieben werden. Durch fortschrittliche Regelungsstrategien kann der Ertrag verbessert oder die Lebensdauer der Anlagen verlängert werden.

Für den weiteren Ausbau der Windenergie werden windhöffige und einfach zu erreichende Standorte seltener, sodass der Ausbau vermehrt in komplexem Gelände erfolgt. Es ist daher essenziell, mit geeigneten Verfahren potenziell gute Standorte auszuwählen und dann mit möglichst wirtschaftlichen Methoden den Standort über einen längeren Zeitraum zu erkunden.

Mit zunehmender Größe moderner Windenergieanlagen kommen immer mehr Bauteile an die Grenzen der Materialbelastbarkeit. Neue Materialien, beispielsweise zur Gewichtsreduktion oder erhöhten Zuverlässigkeit, sind für einen effektiven und kostengünstigen Anlagenbau und Betrieb zentral.

Windenergieanlagen im Offshore-Windpark alpha ventus rund um FINO 1

Windenergieanlagen im Offshore-Windpark alpha ventus rund um die Forschungsplattform FINO 1

Für den Betrieb von Offshore-Windparks stellen Logistik und Instandhaltung große Herausforderungen dar: Die Verfügbarkeit der Anlagen ist entscheidend für deren Wirtschaftlichkeit, da Offshore-Windenergieanlagen im Falle eines Defekts nur mit großem Aufwand erreicht werden können. Deshalb sind innovative Netzanbindungs- und Logistikkonzepte wichtig, welche die Verfügbarkeit der Anlagen, den Transport von Personal und Material sowie Pooling-Konzepte und Betriebs- und Wartungskonzepte berücksichtigen.

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