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Charakteristika von Standorten für On- und Offshore-Windparks

Erstellt am: 20.02.2013 | Stand des Wissens: 26.05.2021
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn

Die Gebiete, in denen Windenergieanlagen errichtet werden, lassen sich nach der Entfernung zur Küste in die drei Räume On-, Near- und Offshore (Farshore) unterscheiden. Onshore-Anlagen befinden sich an Land, Offshore-Anlagen in tieferen Gewässern. Bei Nearshore-Anlagen handelt es sich um wasserseitige Installationen im Nahbereich von Küsten [Quas09, S. 201]. Für den Bereich der Nearshore-Parks existiert keine einheitliche Definition, sie kann aber über die Definitionen der Räume On- und Offshore erschlossen werden. Da Onshore-Anlagen an Land errichtete und betriebene Anlagen sind und für Offshore-Anlagen nach Definition des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) eine Mindestentfernung von drei Seemeilen zur Küste gilt [Rich09, S. 12], befinden sich Nearshore-Parks in einem Bereich zwischen der Küste und einer maximalen Entfernung von drei Seemeilen (ca. 5,4 Kilometer).
Anzahl und Nennleistung von WEA.PNGAbb. 1: Anzahl der in Deutschland installierten Onshore-Windenergieanlagen und Nennleistung (eigene Darstellung nach [BWE19a])
Im Jahr 2020 waren insgesamt 29.608 Onshore-Windenergieanlagen in Betrieb und lieferten 54.938 Megawatt Leistung.
Gemäß der Windenergiepotenzialstudie des Bundesverband WindEnergie e.V. aus dem Jahr 2011 wurde die Annahme plausibilisiert, dass dafür 2 Prozent der Fläche Deutschlands genutzt werden müsste. Dabei ergabt sich unter dieser Annahme, dass deutschlandweit sogar 7,9 Prozent der Fläche Flächenpotenzial ohne Restriktionen für neue Anlagen bietet und sich diese nicht auf die bereits heute stark genutzten nördlichen Bundesländer beschränkt [BWE12a]. Eine Untersuchung des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung kommt für Bayern zu dem Ergebnis, dass unter Berücksichtigung der Gebäude auf Wohnbauflächen und Flächen gemischter Nutzung mit einer Abstandsfläche von 2000 Metern 1,7 Prozent der Landfläche zur Windenergienutzung zur Verfügung steht. Wird die Abstandsfläche auf 2400 Meter erhöht, so sinkt die verfügbare Fläche auf 0,9 Prozent der Landesfläche [BBSR14a].

Nearshore-Anlagen wurden vor allem zu Beginn der Erschließung von Nord- und Ostsee als Raum für Windparks errichtet. Diese dienten in erster Linie der Untersuchung von technischen Bauteilen der Windenergieanlagen (vgl. Demonstrationsanlage der BARD-Gruppe vor Hooksiel [BARD13]). Zunächst wurden Onshore-Anlagen auf einem Fundament in flachen küstennahen Gewässern errichtet, um die Auswirkungen des hohen Salzgehaltes und der hohen Luftfeuchtigkeit in maritimen Gegenden auf die einzelnen Komponenten der Windenergieanlage zu messen und zu bewerten. Diese Anlagen dienten dazu, die Errichtung und den Betrieb weiterentwickelter Anlagenkomponenten zu testen. Dabei sollten unter anderem die Vorgehensweise bei der Errichtung der Anlage und die Abschätzung des Wartungsaufwandes durch einen Langzeittest der Bauteile untersucht werden. Anschließend konnten aus den gewonnenen Ergebnissen Rückschlüsse für die Errichtung von Offshore-Windparks gezogen werden [Köll06, S. 337].

Für die Errichtung von Offshore-Anlagen sind in den verschiedenen Nationen des europäischen Raums sehr unterschiedliche Entfernungen der Anlagen von der Küste angestrebt. Deutschland ist mit etwa 70 Kilometern das Land mit der größten durchschnittlichen Entfernung der Offshore-Windparks von der Küste, gefolgt von Norwegen mit circa 56 Kilometern und den Niederlanden mit 40 Kilometern [PwC12, S.39]. Diese Unterschiede resultieren aus den jeweiligen Gegebenheiten (zum Beispiel Naturschutzgebiete, Wasserstraßen, Wassertiefe) und der abweichenden Wahrnehmung von Windparks von Politik und Gesellschaft (zum Beispiel der Einfluss auf den Tourismus, die Wichtigkeit der Energiewende und der Einfluss auf die Natur).

Im europäischen Vergleich liegen die Standorte deutscher Windparks nicht nur durchschnittlich am weitesten entfernt vom Festland, sondern werden auch in den durchschnittlich größten Wassertiefen errichtet. Dieser Sachverhalt wird durch Abbildung 2 verdeutlicht. Darin ist erkennbar, dass diese Durchschnittswerte insbesondere durch einen deutschen Windpark beeinflusst werden, der sich durch eine besonders große Entfernung von der Küste und eine sehr hohe Wassertiefe auszeichnet.


KuestenentfernungFIS.jpgAbbildung 2: Wassertiefe und Küstenentfernung von Offshore-Windparks nach Nation
Quelle: [IWES12, S. 43]

Neben Bau und Betrieb der Offshore-Windenergieanlagen selbst ist auch deren Anbindung an das Stromnetz zu gewährleisten. Der Offshore-Netzplan des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie sieht ein Anbindungskonzept in Form von Sammelanbindungen vor. Dazu wurden in der Nordsee 13 Windpark-Cluster aus räumlich und wirtschaftlich in Zusammenhang stehenden Windparks gebildet. Die Finanzierung und Umsetzung der Netzinfrastruktur übernehmen die Übertragungsnetzbetreiber. Die verschiedenen Übertragungskonzepte beinhalten Gleichstrom-Seekabelsysteme, Konverterplattformen und Drehstrom-Seekabelsysteme. Bisher mangelt es an Erfahrungen im Bereich Offshore-Netzerrichtung und -betrieb, weswegen vorrangig jene Cluster weiterentwickelt werden, in denen sich bereits Anlagen im Bau befinden bzw. die in Vorranggebieten für Windenergie liegen. Die hier gemachten Erfahrungen können für die weitere Planung der Netzanbindung genutzt werden [IWES13h, S. 25-27]. 
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Einfluss von Windenergieanlagen auf Flugbetrieb und Seeschifffahrt (Stand des Wissens: 28.05.2021)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?406585
Literatur
[BARD13] BARD Projekte Nearshore, 2013
[BBSR14a] Brigitte Zaspel-Heisters Länderöffnungsklausel im BauGB - Länderspezifische Mindestabstände für Windenergieanlagen und ihre räumlichen Auswirkungen, 2014/05
[BWE12a] Dr. Stefan Bofinger, Doron Callies, Michael Scheibe, Yves-Marie Saint-Drenan, Dr. Kurt Rohrig Potenzial der Windenergienutzung an Land - Kurzfassung, Ausgabe/Auflage 2. Auflage, Bundesverband WindEnergie e.V. Neustädtische Kirchstraße 6 10117 Berlin, 2012/03
[BWE19a] Bundesverband Windenergie (Hrsg.) Zahlen und Fakten - Statistische Kennziffern zur Erfolgsgeschichte Windenergie, 2019
[IWES12] Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) - Bereich Energiewirtschaft & Netzbetrieb (Hrsg.) Windenergie Report Deutschland 2011, Kassel, 2012/04
[IWES13h] Sebastian Pfaffel, Volker Berkhout, Stefan Faulstich, Paul Kühn, Katrin Linke, Philipp Lyding, Renate Rothkegel, Philip Görg, Khalid Rafik, Kurt Rohrig, Elisabeth Stark Windenergie Report Deutschland 2012, 2013
[Köll06] Köller et al. Offshore Wind Energy - Research on Environmental Impacts, Berlin/Heidelberg, Springer Verlag, 2006
[PwC12] PricewaterhouseCoopers AG Wirtschaftsprüfungsgesellschaft (PwC) (Hrsg.) Volle Kraft aus Hochseewind, 2012
[Quas09] Quaschning, V. Erneuerbare Energien und Klimaschutz / Hintergründe - Techniken - Anlagenplanung - Wirtschaftlichkeit, Carl Hanser, München, 2009
[Rich09] Richter, M. Offshore-Windenergie in Deutschland / Potenziale, Anforderungen und Hürden der Projektfinanzierung von Offshore-Windparks in der deutschen Nord- und Ostsee, Lüneburg, 2009

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?405524

Gedruckt am Montag, 26. Juli 2021 22:06:17