07
Sep
2016

Lohnt sich der ganze Wind? - Windkraftanlagen als wetterabhängige

Stromerzeuger Erneuerbare Energien haben in der heutigen Zeit einen hohen Stellenwert und aufgrund geringer werdender Ressourcen der fossilen Energieträger wie Erdöl oder Gas ist zu erwarten, dass die zukünftige Energieversorgung zum größten Teil auf erneuerbaren Energien basieren wird. Eine wichtige Option zur Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien ist beispielsweise die Nutzung der Windkraft, bei der die Bewegungsenergie des Windes vom Rotor einer Windkraftanlage in Rotationsenergie und folglich in elektrische Energie, also Strom umgewandelt wird. Beim Errichten von Windkraftanlagen ist es aber wichtig zu beachten, dass Windenergie - wie die meisten erneuerbaren Energien - wetterabhängig ist. Deshalb ist bei der Standortwahl für eine effektive Ausschöpfung des vorherrschenden Windes eine

meteorologische Analyse der Windverhältnisse in den untersten Luftschichten unserer Atmosphäre fast unumgänglich.

Doch was ist eigentlich Wind und worauf muss bei der Standortwahl für Windkraftanlagen geachtet werden? Welche Auflagen müssen eventuell im Zusammenhang mit der Nähe zu bewohnten Flächen oder Naturschutzgebieten erfüllt werden? Entstehen also Probleme durch die Nutzung von Windkraftanlagen?

Beginnend mit der wichtigsten Komponente, die für die Energiegewinnung mittels Windkraftanlagen nötig ist, gilt es den Begriff des Windes zu behandeln. Hierbei handelt es sich allgemein um die Verlagerung von Luftteilchen, die hauptsächlich aus der unterschiedlichen horizontalen Luftdruckverteilung auf der Erde resultiert. So wehen die Winde zum Druckausgleich vom Ort des höheren Luftdrucks zu den Orten mit niedrigerem Druck. Dabei gilt, dass bei größerem Druckunterschied die Luftbewegung auch stärker, der Wind also mit einer höheren Geschwindigkeit weht.

Will man eine Windkraftanlage oder sogar einen Windpark errichten, so ist die wichtigste Frage, wie stark und wie viele Stunden im Jahr der Wind am gewählten Standort weht. Dabei sind vor allem die Windgeschwindigkeit und -richtung bedeutend. Jetzt könnte man meinen, dass ein Standort mit sehr starken Winden optimal wäre. Das ist aber nicht der Fall, da die Windräder ab bestimmten Geschwindigkeiten zur Vermeidung von Schäden abgeschaltet werden müssen. Dabei werden die Schwellenwerte zur Abschaltung vom jeweiligen Hersteller der Windkraftanlagen festgelegt. Bei der Standortwahl muss außerdem darauf geachtet werden, dass lokale Hindernisse in der Umgebung wie Gebäude, Berge, o.ä. weit genug entfernt sind, damit die umzuwandelnde Windgeschwindigkeit nicht stark beeinflusst (umgelenkt, abgeschwächt o.ä.) wird.

Für den Abstand zu Ortschaften, Gebäuden und Verkehrswegen gibt es auch Richtlinien, die von der jeweiligen Kommune vorgegeben werden. Das bedeutet, dass eine Windkraftanlage beispielsweise nicht beliebig nah an Straßen stehen darf. Weiterhin müssen auch die Bodenbeschaffenheiten überprüft werden, da nicht jeder Untergrund im Hinblick auf Stabilität und Erosionsanfälligkeit gleich ist. Während der Planungsphase werden außerdem noch baurechtliche Vorschriften überprüft. So wird schon vor dem Aufstellen der Windkraftanlage rechnerisch geprüft, welche Schallimmissionen zu erwarten sind, wobei konkrete Vorgaben für Geräuschpegel festgelegt sind. Des Weiteren muss während des Genehmigungsverfahrens gutachterlich nachgewiesen werden, dass umliegende Häuser nicht durch unzumutbare Schattenimmissionen der sich drehenden Rotorblätter beeinträchtigt werden, wobei bestimmte Grenzwerte pro Tag und pro Jahr festgelegt sind. In Natur- und Vogelschutzgebieten ist der Bau von Windkraftanlagen generell ausgeschlossen. Dabei gilt durch die Naturschutzgesetze eine strenge Rücksichtnahme auf die vorhandene Flora und Fauna. Alles in allem gelten je nach Bundesland andere Schwellenwerte, die beim Aufstellen einer Windkraftanlage nachweislich eingehalten werden müssen. Man merkt also schnell, dass eine Windkraftanlage nicht einfach so schnell errichtet werden kann, sondern dass einiges beachtet und genehmigt werden muss.

Steht die Windkraftanlage dann endlich, stellt sich für den Deutschen Wetterdienst jedoch ein Problem, auf das ausführlicher in der Publikation "Windenergieanlagen verfälschen Messungen des Wetterradars - Unwetterwarnungen oder Strom aus Windenergie?" eingegangen wird (http://www.dwd.de/SharedDocs/broschueren/DE/presse/Windenergie_kontr a_Radar_PDF.html). Wie der Titel der Publikation des Deutschen Wetterdienstes schon verrät, kommt es bei der Datenerfassung mit dem Wetterradar zu dem Problem, dass Windkraftanlagen aufgrund ihrer Höhe ein sehr hohes Reflexionshindernis für Radarstrahlen besitzen und somit die Messungen des Wetterradars verfälschen. Diese falschen Messwerte erschweren es, präzise Auswertungen für Herausgabe von Warnungen speziell im Unwetterfall vor allem im näheren Umfeld von Windkraftanlagen ableiten zu können.

M.Sc.-Met. Anna Wieczorek und Met. Sarah Westbrook
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 07.09.2016

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