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Print ISBN 978-3-415-06467-6
E-ISBN 978-3-415-06500-0

© 2019 Richard Boorberg Verlag

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Inhalt

Autoren- und Schriftleiterverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

Kapitel 1
Rahmenbedingungen der Windenergienutzung an Land – eine technische und energiewirtschaftliche Einordnung
Till Jenssen/Andreas Rettenmeier

I. Grundlagen der Windenergienutzung

II. Zielsetzungen zur Windenergie

III. Anlagentechnik und deren Entwicklung

1. Standardisierung der Anlagentechnik

2. Aufskalierung der Windenergie

IV. Potenziale und Standorte zur Windenergienutzung

1. Flächenpotenzial der Windenergie

2. Bedeutung der Windhöffigkeit

3. Größe der Windparks

V. Ökonomische Entwicklung und Perspektiven

1. Langfristige Kostenentwicklung

a. Investitionskosten

b. Betriebskosten

2. Erfahrungen mit dem Ausschreibungsregime

3. Zielvorstellungen des Koalitionsvertrages

4. Bedarf und Perspektiven für Forschung und Entwicklung

5. Herausforderung Größenentwicklung

VI. Windenergie in flachem und komplexem Gelände

1. Umgebungsgrößen

a. Bestimmung der meteorologischen Voraussetzungen

b. Boden- und Felsmechanik

2. Anlagenkomponenten

a. Turmkonzepte

b. Gondel

c. Leichtbaukonzepte

d. Entwicklung neuer Rotorblätter

3. Smarte Windenergienutzung

4. Systemintegration

VII. Herausforderungen für die Windenergie an Land

Kapitel 2
Die rechtlichen Ebenen der Windenergienutzung
Ulrich Derpa (I.)/Gerd Hager (II.1.– 4.)/Michael Frey (II.5. u. III.)

I. Windenergie auf der Genehmigungsebene
Ulrich Derpa

1. Rechtsgrundlage für die Genehmigung zur Errichtung und zum Betrieb einer Windenergieanlage

2. Formelle Voraussetzungen der immissionsschutzrechtlichen Genehmigung

a. Genehmigungsantrag, Weichenstellung förmliches oder vereinfachtes Verfahren

b. Förmliches Verfahren mit Öffentlichkeitsbeteiligung

c. Vereinfachtes Verfahren

d. Weiteres Verfahren

3. Materielle Genehmigungsvoraussetzungen

a. Immissionsschutzrechtrechtliche Voraussetzungen

b. Bauplanungsrecht

aa. Geltungsbereich eines Bebauungsplans

bb. Nichtbeplanter Innenbereich

cc. Außenbereich

dd. Zulässigkeit von Vorhaben während der Planaufstellung

ee. Bauplanungsrechtliches Rücksichtnahmegebot

ff. Erschließung

gg. Einvernehmen der Gemeinde

hh. Zurückstellung des Genehmigungsantrags

c. Bauordnungsrecht

d. Weitere öffentlich-rechtliche Vorschriften

4. Entscheidung über den Genehmigungsantrag

a. Die Genehmigungsentscheidung

b. Vorbescheid, Teilgenehmigung, vorzeitiger Beginn, Sofortvollzug

c. Änderungen der Genehmigungsentscheidung

5. Rechtsschutz

a. Bauherr

b. Drittschutz

c. Umweltvereinigungen

d. Anwendung auf natürliche und (andere) juristische Personen

e. Einsicht in Verfahrensunterlagen

f. Rechtsschutz der Gemeinde

6. Fazit und Ausblick

II. Planung von Standorten für Windkraftanlagen
Gerd Hager

1. Das Planungssystem

a. Planvorbehalt

b. Länderöffnungsklausel

c. Windenergieerlasse

2. Regionalplanung

a. Planinhalt

b. Ziele der Raumordnung

c. Regionalplanverfahren

3. Flächennutzungsplanung

a. Der Flächennutzungsplan und sein Plangebiet

b. Planinhalt

c. Besonderheiten der planerischen Entscheidung

d. Planungsverfahren

e. Einzelaspekte

aa. Immissionsschutz

bb. Denkmalschutz

cc. Naturschutz

dd. Artenschutz

ee. Weitere Belange

f. Plansicherung

g. Repowering

4. Bebauungsplan

a. Planungsoptionen

b. Rechtliche Bindungen

c. Festsetzungsmöglichkeiten

5. Die Ebene der Grundstückssicherung

a. Der Gestattungsvertrag zwischen Grundstückseigentümer und Realisierungspartner

aa. Rechtsnatur des Gestattungsvertrags

bb. Wesentliche Inhalte des Gestattungsvertrags

b. Flächenpooling als Möglichkeit gemeinschaftlicher Windenergieentwicklung bei mehreren Eigentümern innerhalb einer windhöffigen Fläche

III. Annex: Die Planung und die Rentabilität von Windenergieprojekten aus der Sicht der Vorhabenträger
Michael Frey/Sabine Häffner

1. Planung von Windenergieprojekten durch Vorhabenträger

a. Flächenscreening

b. Grundstücksbeschaffung

c. Festlegung des Anlagentyps der WEA

d. Vorbereitung des Genehmigungsantrags

e. Einreichung des Genehmigungsantrags

f. Ausschreibungsverfahren

g. Bau der Windenergieanlage

h. Inbetriebnahme der Windenergieanlage

i. Laufender Betrieb und Wartung

2. Aspekte der Rentabilität von Windenergieprojekten

a. Erlösseite

b. Kostenseite

3. Fazit

Kapitel 3
Die Rolle der Kommunen als Moderator und Vermittler widerstreitender Interessen
Michael Frey

I. Energiepolitischen Sachverstand vor Ort sichern

1. Gründen Sie ein Bürger-Expertengremium

2. Finden Sie die richtigen Mitglieder dieses Gremiums

3. Umfassende energiepolitische Strategie für die Kommune

4. Transparenz und Frühzeitigkeit

a. Ein Forum schaffen

b. Geeignete Veranstaltungsformen

c. Alternativen zu Veranstaltungen

d. Unparteilichkeit ermöglichen

e. Gesprächsbereit bleiben

f. Frühzeitigkeit

II. Die Kommune als Eigentümerin windhöffiger Flächen

1. Kommunale Grundstücksflächen in der Flächennutzungsplanung

a. Kommunale Grundstücksflächen auf der zivilrechtlichen Ebene

b. Besteht eine Pflicht zur Windenergienutzung kommunaler Grundstücke?

c. Vergaberechtliche Anforderungen an die Verpachtung kommunaler Grundstücke an Dritte

aa. Anwendungsbereich des Vergaberechts

bb. Ablauf des Verfahrens

cc. Wichtige Aspekte aus kommunaler Sicht

dd. Auswahl geeigneter Unternehmen für die Verhandlungsphase: Kriterien und Ablauf

Kapitel 4
Typische Aspekte und Argumente der Windenergiediskussion vor Ort
Michael Frey

I. Lärmemissionen von Windenergieanlagen und Mindestabstände

II. Optisch bedrängende Wirkung von Windenergieanlagen

III. Windenergieanlagen, Infraschall und Gesundheitsgefahren

IV. Auswirkungen von Windenergieanlagen auf den Tourismus

V. Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen – lohnt sich das?

VI. Warum gibt es unterschiedliche Vorsorgeabstände für verschiedene Wohnbereiche und verschiedene Tierarten?

VII. Was heißt das: „substanziell Raum für die Windenergie“?

VIII. Windenergieanlagen und der Wertverlust der eigenen Wohnimmobilie

IX. Was passiert, wenn eine Windenergieanlage brennt?

Kapitel 5
Zwei Beispiele für gut umgesetzte Windenergievorhaben auf Waldstandorten in Baden-Württemberg
Franziska Tucci

I. Einleitung

II. Windpark Lauterstein

1. Flächeneinsparung von Anfang an als Ziel

2. Planung von Natur- und Artenschutzmaßnahmen mit Naturschutzvertretern vor Ort

3. Projekt-Website schafft Transparenz

III. Windpark Rauhkasten/Steinfirst

1. Windenergie wird in der Region als Chance begriffen

2. Umfangreiche Beteiligung kommt Dorf- und Nachbarschaftsfrieden zugute

Stichwortverzeichnis

Windenergie erfolgreich gestalten

Ein Leitfaden mit Handlungsempfehlungen und Praxishinweisen

Herausgeber

Städtetag Baden-Württemberg
Landkreistag Baden-Württemberg
KEA Klimaschutz- und Energieagentur
Baden-Württemberg GmbH
Hochschule für öffentliche Verwaltung Kehl

Schriftleiter

Prof. Dr. Michael Frey

Bearbeiter

Dr. Ulrich Derpa
Prof. Dr. Michael Frey
Prof. Dr. Gerd Hager
Dr. Till Jenssen
Andreas Rettenmeier

Vorwort der Herausgeber

Die Energiewende ist aus der Perspektive der Kommunen längst zu einem Dauerbrenner geworden. Wer noch kurz nach der Fukushima-Katastrophe im Jahr 2011 geglaubt hatte, mit einzelnen Maßnahmen seine Hausaufgaben gemacht zu haben, sieht sich nunmehr einer lebenslangen Lernaufgabe gegenüber.

Gerade auch die Vielschichtigkeit und Vielgestaltigkeit der Energiewende hat die Herausgeber, den Städtetag Baden-Württemberg, den Landkreistag Baden-Württemberg, die KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbH und die Hochschule für öffentliche Verwaltung Kehl bewogen, sich der gesamten Bandbreite des Themas anwendungsorientiert und aus kommunaler Sicht anzunehmen.

Nach dem bereits erschienenen ersten Band der Schriftenreihe, der einen breiten Überblick über die verschiedenen Themenbereiche der Energiewende sowie die Handlungsfelder und -möglichkeiten der Kommunen bietet, soll der nun vorliegende zweite Band sich dem konfliktreichen Themenfeld der Windenergieerzeugung aus kommunaler Sicht widmen.

Der Dank der Herausgeber geht zunächst an die Autoren dieses Bandes, nämlich an Dr. Ulrich Derpa, Prof. Dr. Gerd Hager, Dr. Till Jenssen, Andreas Rettenmeier, Sabine Häffner, Franziska Tucci und nicht zuletzt an Prof. Dr. Michael Frey, der zugleich die Schriftleitung inne hatte. Dem Richard Boorberg Verlag und namentlich Christine Class sind wir dankbar für die Begleitung der ambitionierten und zugleich in hohem Maße praxisrelevanten Schriftenreihe „Energiewende in Kommunen“.

Selbstverständlich freuen sich Autoren und Herausgeber über Anmerkungen und Verbesserungsvorschläge aus dem Kreis der Leserinnen und Leser.

Dr. Alexis von Komorowski
Hauptgeschäftsführer
Landkreistag Baden-Württemberg

Gudrun Heute-Bluhm
Geschäftsführendes Vorstandsmitglied
Städtetag Baden-Württemberg

Prof. Paul Witt
Rektor
Hochschule für öffentliche Verwaltung Kehl

Dr.-Ing. Volker Kienzlen
Geschäftsführer
KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg GmbH

Autoren- und Schriftleiterverzeichnis

Dr. Ulrich Derpa

Erster Landesbeamter im Main-Tauber-Kreis und für den Landkreistag Baden-Württemberg Mitglied im Arbeitskreis Windenergie beim Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg.

Dr. Derpa studierte nach Abitur in Arnsberg und Wehrdienst in Celle, Unna und Sonthofen Rechtswissenschaften mit fachspezifischer Fremdsprachenausbildung in Passau, Tours und Mannheim.

Nach den juristischen Examina und der Tätigkeit als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Deutsches und Ausländisches Öffentliches Recht, Völkerrecht und Europarecht an der Universität Mannheim wurde er mit einem europarechtlichen Thema bei Prof. Dr. Eibe Riedel promoviert. Danach Tätigkeit im Landratsamt Main-Tauber-Kreis und im Staatsministerium Baden-Württemberg. Mitglied im Führungskreis Europa und Internationales.

Prof. Dr. Michael Frey, Mag. rer. publ.

Professor für Öffentliches Recht an der Hochschule für öffentliche Verwaltung Kehl.

Prof. Dr. Frey wurde in Offenburg geboren. Nach Abitur und Wehrdienst im Eurokorps studierte er von 1996–2001 Rechtswissenschaften an der Universität Freiburg und Verwaltungswissenschaften an der Deutschen Hochschule für Verwaltungswissenschaften in Speyer. Rechtswissenschaftliche Promotion an der Universität Freiburg 2009. Nach der Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Wirtschaftsrecht, Arbeits- und Sozialversicherungsrecht an der Universität Freiburg verschiedene Tätigkeiten im Regierungspräsidium Freiburg in der Stabstelle für Grenzüberschreitende Zusammenarbeit und Europäische Angelegenheiten, sowie als Koordinierungsreferent und zuletzt Leiter des Kompetenzzentrums Energie. Seit 2013 Tätigkeit als Professor für Öffentliches Recht an der Hochschule für öffentliche Verwaltung Kehl mit den Forschungsschwerpunkten Rechtsfragen der Erneuerbaren Energien und Grenzüberschreitende Zusammenarbeit und Europa. Zahlreiche Veröffentlichungen zu energieverwaltungsrechtlichen Fragestellungen.

Prof. Dr. Gerd Hager

Geb. 1955, studierte Rechts- und Verwaltungswissenschaften an den Universitäten Heidelberg, Speyer und Konstanz. Er ist Vater von zwei Töchtern. Nach seiner Assistentenzeit und der Promotion mit einem verfassungsrechtlichen Thema bei Professor Dr. Hartmut Maurer in Konstanz arbeitete er im Dienste des Landes Baden-Württemberg bei verschiedenen Landratsämtern, dem Regierungspräsidium Karlsruhe und dem Innenministerium Baden-Württemberg. Er absolvierte den 4. Kurs der Führungsakademie des Landes Baden-Württemberg (1989/90). Auslandsprojekte führten ihn in die Vereinigten Staaten von Amerika, nach Indonesien, Weißrussland und Aserbaidschan. Bis 1997 arbeitete er als Erster Landesbeamter im Enzkreis, danach war er stellvertretender Leiter der Bauabteilung des Regierungspräsidiums Karlsruhe. Im Jahre 2001 wurde Gerd Hager zum Direktor des Regionalverbandes Mittlerer Oberrhein gewählt und 2009 sowie 2017 in seinem Amt bestätigt. Gleichzeitig ist er Geschäftsführer der grenzüberschreitenden Touristik-Gemeinschaft Baden-Elsass-Pfalz, des Initiativkreises Metropolitaner Grenzregionen (IMeG) und der Arbeitsgemeinschaft der Regionalverbände in Baden-Württemberg. Gerd Hager lehrt als Honorarprofessor am Karlsruher Institut für Technologie und hat zahlreiche Beiträge zum Gemeinderecht, Baurecht und Raumordnungsrecht veröffentlicht. Er ist u. a. Herausgeber eines Kommentars zum Landesplanungsrecht Baden-Württemberg, Mitherausgeber einer sechsbändigen Baurechtssammlung und Autor von Kommentaren zur Landesbauordnung, zum Raumordnungsgesetz und zum Denkmalrecht Baden-Württemberg.

Dr. Till Jenssen

Till Jenssen ist seit 2018 Referent für Regional- und Bauleitplanung, Landschaftsplanung beim Verband Region Stuttgart. Zuvor war er in der Umweltverwaltung des Landes Baden-Württemberg (2012 bis 2018), der Energieforschung (2006 bis 2012), der GIS-Analyse (2004 bis 2006) und der Umweltkommunikation (2002 bis 2004) tätig.

Herr Jenssen hat das Studium der Raumplanung absolviert und wurde 2009 promoviert. Er hat an der Universität Stuttgart, der Technischen Universität Dortmund und der Technischen Universität München Lehraufgaben in den Themenfeldern Umweltschutz, Umwelt- und Infrastrukturplanung, Erneuerbare Energien und Nachhaltigkeit übernommen.

Andreas Rettenmeier

Andreas Rettenmeier ist seit Oktober 2016 Teamleiter Windenergie im Fachgebiet Systemanalyse des Zentrums für Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW).

Von 2001 bis 2003 arbeitete er im Bereich Messtechnik/Neue Technologien beim Anlagenhersteller Enercon. Von 2004 bis 2013 war er als wissenschaftlicher Mitarbeiter, Dozent und Projektleiter am Stuttgarter Lehrstuhl für Windenergie der Universität Stuttgart beschäftigt, den er während der Vakanz ab 2010 eineinhalb Jahre kommissarisch leitete. In dieser Zeit initiierte er das süddeutsche Forschungsnetzwerk WindForS, das er von Beginn bis Mitte 2017 als Geschäftsführer koordinierte und dem inzwischen mehr als 20 Institute von sieben Institutionen aus Bayern und Baden-Württemberg angehören. Von 2012 bis 2015 leitete er den Subtask III „Procedures for turbine assessment“ des Task 32 „Wind Lidar Systems for Wind Energy Deployment“ der Internationalen Energieagentur.

Andreas Rettenmeier hat 2001 das Fachhochschulstudium des Allgemeinen Maschinenbaus in Aalen absolviert. Von 2006 bis 2010 studierte er in Teilzeit Luft-und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart.

Franziska Tucci

Franziska Tucci ist seit Anfang 2014 bei der Fachagentur Windenergie an Land (FA Wind) tätig und betreut dort hauptsächlich die Themen Natur- und Artenschutz und Windenergie im Wald. Sie studierte „International Forest Ecosystem Management“ (B. Sc.) an der Hochschule für nachhaltige Entwicklung in Eberswalde (HNEE) und absolvierte dort ebenso den interdisziplinären Masterstudiengang „Global Change Management“. Im Rahmen ihrer Masterarbeit beschäftigte sie sich mit dem Thema Erneuerbare Energien und Naturschutz, womit ihr der Einstieg in den Windenergiesektor gelang. Bevor sie zur FA Wind kam, war Frau Tucci in der internationalen Entwicklungszusammenarbeit, bei einem Politikberatungsinstitut und in der Klimafolgenforschung beschäftigt.

Abkürzungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

Battis/Krautzberger/Löhr, BauGB, Kommentar, 13. Auflage, München, 2016

Boewe/Meckert (Hrsg.), Leitfaden Windenergie, 2013

Decker, Rechtsschutz gegen Flächennutzungspläne nach dem UmwRG, VBl. Baden-Württemberg 2018, 441

Ernst/Zinkahn/Bielenberger/Krautzberger (Hrsg.), BauGB, Loseblattwerk, München, fortlaufend, 131. Lieferung 10/2018

Fachagentur Windenergie an Land, Nachträgliche Anpassung immissionsschutzrechtlicher Genehmigungen aufgrund artenschutzrechtlicher Belange, bearbeitet von Fellenberg, 2016

Fachagentur Windenergie an Land, Klagemöglichkeiten nach dem Umwelt-Rechtsbehelfsgesetz (UmwRG) 2017, bearbeitet von Philipp-Gerlach/Teßmer, 2017

Fachagentur Windenergie an Land, 20 Jahre Erfahrungen mit der privilegierten Zulässigkeit von Windenergieanlagen im Außenbereich, bearbeitet von Söfker, 2018

Franco/Frey, Möglichkeiten zur Zulassung von Windenergieanlagen trotz entgegenstehender Darstellungen in der Flächennutzungsplanung, BauR 2014, 1088

Frenz, Energiewende zwischen Beihilfenverbot und Artenschutz, NVwZ 2017, 1579

Gatz, Windenergieanlagen in der Verwaltungs- und Gerichtspraxis, 3. Auflage, Bonn, 2019

Hager/Hammer/Morlock/Zimdars/Davydov, DSchG BW, Kommentar, 2. Auflage, Wiesbaden, 2016

Hoppenberg/de Witt (Hrsg.), Handbuch des öffentlichen Baurechts, Loseblattwerk, 51. Auflage, München, 2018

Jäde/Dirnberger (Hrsg.), BauGB, Kommentar, 8. Auflage, Stuttgart, 2017

Jarass/Kment, BauGB, Kommentar, 2. Auflage, München, 2018

Jarass/Pieroth, Grundgesetz, Kommentar, 15. Auflage, München, 2018

Kment, Rechtsbehelfe von Umweltvereinigungen, NVwZ 2018, 921

König/Röser/Stock, BauNVO, Kommentar, 3. Auflage, München, 2014

Martin/Krautzberger (Hrsg.), Handbuch Denkmalschutz und Denkmalpflege, 4. Auflage, München, 2016

Maslaton (Hrsg.), Windenergieanlagen, 2. Auflage, München, 2018

Schmidt/Kahl/Gärditz, Umweltrecht, 10. Auflage, 2017

Schrödter (Hrsg.), BauGB, Kommentar, 9. Auflage, München, 2019

Schulz (Hrsg.), Handbuch Windenergie, 2015

Simon/Busse (Hrsg.), BayBO, Kommentar, Loseblattwerk, München, fortlaufend, 132. Ergänzungslieferung 12/2018

Spannowsky/Uechtritz, BauGB, Kommentar, 3. Auflage, München, 2018

Spitz, Planungen für Standorte von Windkraftanlagen, 2016

Strobl/Sieche/Kemper/Rothemund, DSchG BW Kommentar, 4. Auflage, Stuttgart, 2019

Kapitel 1
Rahmenbedingungen der Windenergienutzung an Land – eine technische und energiewirtschaftliche Einordnung

Till Jenssen / Andreas Rettenmeier

I. Grundlagen der Windenergienutzung

Windenergieanlagen machen sich die kinetische Energie des Windes, die durch die solare Einstrahlung und daraus resultierende Temperatur- und Druckunterschiede hervorgerufen wird, zu Nutze und konvertieren sie in mechanische und elektrische Energie. Die Bereitstellung von Strom aus Windenergie hängt damit in einem hohen Maße von den jeweiligen naturräumlichen Gegebenheiten ab und gehört entsprechend des jeweiligen Angebotes an Wind zu den volatilen erneuerbaren Energiequellen. In Deutschland werden Windenergieanlagen mit Ausnahme weniger Sonderanwendungen im stromnetzgekoppelten Betrieb eingesetzt. Grundsätzlich können sie an Land (onshore) und im Meer (offshore) eingesetzt werden, dieses Kapitel konzentriert sich auf die Windenergie an Land.

Die handlungsleitende Idee hinter der Windenergienutzung ist es, zur Befriedigung des bestehenden Energiebedarfes nachhaltige(re) Ressourcen zu nutzen (Konsistenzstrategie) und tatsächlich sticht Windenergie im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien durch geringe Stromgestehungskosten und sehr gute Möglichkeiten zur Treibhausgasminderung hervor. Beides ist in ähnlicher Weise ansonsten nur bei der Wasserkraft vorzufinden, die jedoch über deutlich geringere Ausbaupotenziale als die Windenergie verfügt.

II. Zielsetzungen zur Windenergie

Vor diesem Hintergrund spielt der Ausbau der Windenergie bei den Zielsetzungen von Bund und Ländern eine bedeutende Rolle. Mit der aktuellen Fassung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG)1 wird das Ziel verfolgt, den Anteil der regenerativen Stromerzeugung bis 2035 auf 55 bis 60 Prozent anzuheben. Der Koalitionsvertrag auf Bundesebene vom März 2018 strebt darüber hinausgehend einen Anteil von etwa 65 Prozent bis 2030 an.2 Bislang ist im EEG ein jährliches Ausschreibungsvolumen für die Windenergie in Höhe von 2.800 Megawatt (2017 bis 2019) bzw. 2.900 Megawatt (ab 2020) festgeschrieben. Letzteres wird in Anbetracht der Altersstruktur und des Herausfallens bestehender Windenergieanlagen aus der Förderung ab 2021 absehbar nicht ausreichen, um die genannten Zielsetzungen zu erreichen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geht davon aus, dass bis 2035 durchschnittlich 1.900 Megawatt an Windleistung jährlich vom Netz gehen werden.3 Die Ambition der Aufgabenstellung wird ersichtlich, wenn man sich vergegenwärtigt, dass allein die 3.000 Megawatt-Marke seit Einführung des EEG bisher nur in fünf Kalenderjahren (2002 und 2014 bis 2017) erreicht wurde. Im langfristigen Mittelwert der Jahre 2000 bis 2017 lag der Zubau unter 2.600 Megawatt.4

III. Anlagentechnik und deren Entwicklung

Die Windenergie wird in Form des Antriebs von Mühlen oder beim Segeln bereits seit Jahrtausenden genutzt, die prototypenbasierte Nutzung elektrischer Windenergieanlagen begann jedoch erst zum Ende des 19. Jahrhunderts in Dänemark. Bis zur industriellen Anwendung bedurfte es vielzähliger technischer Entwicklungen und (Grundlagen-)Forschungen, um die sich bietenden Möglichkeiten technisch zuverlässig und kostengünstig nutzen zu können.5 In Deutschland hat die Windenergie seit Einführung des EEG im Jahr 2000 eine energiewirtschaftliche Bedeutung erlangt (Windenergie an Land und im Meer) und trägt mittlerweile in einem Umfang von mehr als 18 % zur Bruttostromerzeugung bei. Damit stellt sie im Bereich der Stromerzeugung den größten Beitrag unter den erneuerbaren Energien.

1. Standardisierung der Anlagentechnik

In den ersten Jahren der industriellen Windstromerzeugung hat sich eine Fokussierung auf das Auftriebsprinzip6 (anstatt des Widerstandsprinzips) sowie eine Standardbauform für Windenergieanlagen herausgebildet.

Alle gängigen, im industriellen Maßstab genutzten Windenergieanlagen verfügen demnach über die in Abb. 1 (Seite 26) skizzierten Dreiblattrotoren, eine horizontale Rotorachse, Luvläufer (ansonsten käme es durch den Windschatten des Turmes zu periodischen, mechanischen Belastungen und zu Leistungseinbußen) sowie ein Azimutsystem zur Ausrichtung des Maschinenhauses (aktive Windnachführung).7 Die Gründe für diese Standardbauform liegen in der höheren Effizienz und der geringen Materialbelastung, aber auch in der Generierung von Skaleneffekten durch eine standardisierte Produktion. Gleichzeitig wurde die gesamte Anlagentechnik (Materialeinsatz, Getriebetechnik, Regelungstechnik und Aerodynamik) weiterentwickelt. Im Rahmen dieses Prozesses hat eine erhebliche Steigerung des Stromertrags Einzug gehalten.

2. Aufskalierung der Windenergie

Sichtbar werden die dynamischen Entwicklungen im Bereich der Windenergie vor allem, wenn man sich die Größen der heutigen Anlagen vor Augen führt. Hier hat eine rasante Aufskalierung bei Generatorleistung, Nabenhöhe und Rotordurchmesser stattgefunden (siehe beigefügte Tabelle), die einerseits zu erheblichen Steigerungen bei Stromerträgen und Beiträgen zur Treibhausgasminderung geführt hat, andererseits aber auch die Wahrnehmbarkeit in der Landschaft vergrößert hat. Für ein konstantes energiepolitisches Ziel muss nun aber eine geringere Anzahl an Windkraftanlagen installiert werden, als dies in der Vergangenheit erforderlich gewesen wäre. Während die heutige Generation an Windenergieanlagen in Deutschland über Leistungen über 3,0 Megawatt, durchschnittliche Nabenhöhen von ca. 140 Metern sowie durchschnittliche Rotordurchmesser von über 120 Metern verfügt, sind kleine und mittlere Windenergieanlagen der Kilowatt-Klasse nicht mehr marktrelevant. Gleichzeitig hat auch eine stärkere Differenzierung zwischen Starkwind- und Binnenlandanlagen stattgefunden. Aktuell steht die 4 Megawattklasse am Beginn einer breiten Markteinführung.8

Abb. 1: Konstruktive Merkmale standardisierter Großwindanlagen

Binnenlandanlagen werden typischerweise mit eher großen Rotoren und eher kleinen Generatoren (großes Rotor-Generator-Verhältnis) ausgestattet.9 Eine Kennzahl in diesem Zusammenhang stellt die Flächenleistung [W/m²] dar, bei der die erzeugte elektrische Leistung ins Verhältnis zur überstrichenen Rotorkreisfläche gesetzt wird. Bei Windenergieanlagen an Schwachwindstandorten erzielt man durch die Senkung der Flächenleistung eine Erhöhung der Volllaststunden sowie eine verstetigtere Stromeinspeisung.

Vergleich der Anlagentechnik verschiedener Generationen an Windenergieanlagen10

IV. Potenziale und Standorte zur Windenergienutzung

1. Flächenpotenzial der Windenergie

Das Umweltbundesamt (UBA) hat auf Grundlage einer umfangreichen Studie11 attestiert, dass für die Windenergienutzung deutschlandweit ein Flächenpotenzial von fast 50.000 Quadratkilometern besteht und auf diesen Flächen eine Windleistung von nahezu 1.200 Gigawatt möglich ist. Das technische Potenzial liegt damit um den Faktor 24 über dem derzeitigen Anlagenbestand von 51 Gigawatt. Ferner übertrifft das ermittelte technische Potenzial auch die für die Erreichung des im Koalitionsvertrag genannten 65 Prozent-Zieles in 2030 notwendigen Windenergiekapazitäten grosso modo um den Faktor 13. Während sich rund 44 Prozent des ermittelten Leistungspotenzials auf die nördlichen Bundesländer verteilen und 24 Prozent in den mittleren Bundesländern (Hessen, Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz, Sachsen, Thüringen) liegen, schlagen für den Süden (Baden-Württemberg, Bayern, Saarland) fast 32 Prozent zu Buche.

Unterscheidet man die Potenziale hinsichtlich der Standortgüte, befindet sich mit ca. 20 Prozent nur ein vergleichsweise geringer Anteil auf besonders windstarken Standorten (mit Referenzerträgen12 zwischen 90 und 150 Prozent). Demgegenüber liegen 70 Prozent des Gesamtpotenzials bei geringen oder mittleren Standortgüten mit Referenzerträgen zwischen 60 und 90 Prozent. Eine dominante Rolle bei den Potenzialermittlungen spielen die zu Grunde gelegten Siedlungsabstände. Werden die Abstände von 600 Metern auf 1.200 oder 1.800 Meter vergrößert, verbleiben lediglich 26,0 bzw. 5,4 Prozent des genannten Potenzials.13

Bei der Ermittlung der Potenzialflächen des UBA wurde ein umfangreicher Kriterienkatalog mit einem Geoinformationssystem (GIS) auf die Fläche angewendet, der viele – aber freilich nicht sämtliche – Faktoren einbezieht. Die Gründe hierfür liegen bei der begrenzten Datenverfügbarkeit und Quantifizierbarkeit sowie der Notwendigkeit für Einzelfallprüfungen (bspw. zum besonderen Artenschutzrecht). Insofern kann die Potenzialstudie des Umweltbundesamtes eine strategische Übersicht über die grundsätzlichen Nutzungsmöglichkeiten der Windenergie an Land geben, die tatsächlich realisierbare Windleistung (im Sinne eines erschließbaren Potenzials) liegt jedoch unter dem ermittelten technischen Potenzial. Ähnliche Ansätze verfolgen die Potenzial- bzw. Energieatlanten der Bundesländer.14

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