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Einfluss von Windenergieanlagen auf den Flugbetrieb und die Seeschifffahrt

Erstellt am: 04.03.2013 | Stand des Wissens: 24.06.2022
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Maritime Logistik, Prof. Dr.-Ing. C. Jahn

Die Anfänge der Windkraftnutzung gehen auf antike Windmühlen in einfacher Bauweise aus dem arabischen Raum zurück. Der Höhepunkt der Ausbreitung dieser technischen Bauwerke in Europa ist auf die Mitte des 19. Jahrhunderts datiert. Zu dieser Zeit existierten europaweit etwa 200.000 Windmühlen [IGWK12], welche unter anderem zum Mahlen von Getreide, dem Betreiben von Schmiedehämmern oder dem Schöpfen von Wasser genutzt wurden. Mit der Erfindung der Dampfmaschine sowie der Etablierung von Kohlekraftwerken zur Energiegewinnung wurden die historischen Windmühlen immer mehr verdrängt [IGWK12; Wink05].
Die Nutzung der Windkraft zur Erzeugung elektrischer Energie begann parallel zur Verdrängung der Windmühlen um etwa 1900 in Dänemark. Die erstmalige Umwandlung von Windenergie in Strom wurde damals als Chance für die Weiterentwicklung der ländlichen Regionen gesehen. Der Däne La Cour entwickelte Windenergieanlagen mit Rotordurchmessern von bis zu 20 Metern und einer elektrischen Leistung von 10 bis 35 Kilowatt. Bis zum Jahr 1918 wurden insgesamt 120 Anlagen zur Erzeugung von Gleichstrom gebaut. Diese Anlagen arbeiteten im Allgemeinen zuverlässig und waren teilweise bis 1940 in Betrieb [Wink05].
Auf Grund von Wirtschaftskrisen und Rohstoffverknappungen stieg in den 1930er- bis 1940er-Jahren das weltweite Interesse an der Nutzung der Windenergie. Dabei sollte Strom nicht nur in ländlichen entlegenen Gebieten erzeugt werden, sondern auch große Anlagen in einem Verbundbetrieb als Konkurrenz zu den konventionellen Kraftwerken gebaut werden [Wink05]. Der Boom der Windenergieanlagen begann in den 1970er-Jahren. Das Streben nach größerer Unabhängigkeit vom Erdöl und die Anti-Atom-Bewegung in Dänemark während dieser Zeit führten zu Entwicklungsfortschritten und der weiteren Verbreitung. Staatliche Fördermaßnahmen und eine geänderte Gesetzgebung, beispielsweise das Stromeinspeisungsgesetz [StromEinspG] in Deutschland von 1991, lösten den endgültigen Erfolg der Windenergieanlagen auch in Deutschland aus.
Der erste Offshore-Windpark in Europa "Vindeby" wurde 1991 in Dänemark als Versuchsanlage nördlich der Insel Lolland in einer Entfernung von 1,5 bis 3 Kilometer zur Küste errichtet. Die elf Windenergieanlagen stehen auf Schwerkraftfundamenten in 2 bis 6 Meter tiefem Wasser und besitzen eine Gesamtleistung von 5 Megawatt [FCO18]. Im Jahr 2009 wurde mit "Alpha Ventus" der erste Offshore-Windpark innerhalb der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone in Betrieb genommen. In dem Park, 45 Kilometer nördlich von Borkum, werden zwölf Windenergieanlagen der Hersteller AREVA S.A. und Repower AG eingesetzt, welche insgesamt eine Leistung von 60 Megawatt erbringen können. Weltweit betrachtet sind China, die USA und Deutschland Marktführer bei der Erzeugung von Energie aus Onshore-Windkraft (siehe Abbildung 1). 
Windkapazitaet nach Laendern.PNGAbb. 1: Onshore-Windenergiekapazität nach Ländern in Megawatt (eigene Darstellung nach [GWEC21 , S. 53])
Offshore-Kapazitaet nach Laendern.PNGAbb. 2: Offshore-Windenergiekapazität nach Ländern in Megawatt (eigene Darstellung nach [GWEC21 , S. 53])
Die global installierte Kapazität an Windenergie ist in den letzten Jahren rasant angestiegen und hat sich von 2010 bis 2020 fast vervierfacht. 
Windkapazitaet 2008-2018.PNGAbb. 3: Entwicklung der global installierten Windkapazität in Megawatt (eigene Darstellung nach [GWEC21 , S. 52])
Die großen Zuwächse in der Windenergiebranche bringen jedoch auch Nachteile und Probleme mit sich. Dazu zählen unter anderem der Vogelschlag an den Rotoren und die Lärmemmission durch den an den Rotoren erzeugten Unterdruck. Infolge knapper werdender Flächenangebote für die Errichtung neuer Windenergieanlagen, werden neue Windparks inzwischen häufiger in der Umgebung von Flugplätzen errichtet. Dies hat negative Auswirkungen auf den Flugbetrieb, wenn Windenergieanlagen ein bauliches Hindernis darstellen oder Radarwellen an den Anlagen reflektiert werden [UBA14e].  
In den deutschen Seegebieten soll die Offshore-Windenergie-Leistung pro Anlage von derzeit 5 Megawatt auf bis zu 10 Megawatt weiter ansteigen [EWEA11a]. Insgesamt wurden im Jahr 2016 155 neue deutsche Offshore-Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 813 Megawatt errichtet [WiEur16]. Neben dem Gewicht, dem Umschlag und dem Transport der Anlagenkomponenten ergeben sich neue und anspruchsvolle Anforderungen an Schiffe und Hafeninfrastruktur sowie -suprastruktur. Die Umweltbedingungen, die Einflüsse des Wetters und die Verfügbarkeit von Schiffen zur Errichtung und zum Betrieb der Anlagen sind von wesentlicher Bedeutung für den Erfolg im Offshore-Windenergie-Sektor. Zudem beeinflusst die Logistik bei Errichtung, Betrieb und Entsorgung von Offshore-Windparks die Seeschifffahrt, unter anderem bei der Nutzung von Schifffahrtsstraßen und Hafenliegeplätzen sowie bei dem Bedarf von Lager und Umschlagflächen in Häfen. Darüber hinaus sind Maßnahmen zu ergreifen, um die Wahrscheinlichkeit einer Kollision von Schiffen mir Offshore-Windenergieanlagen möglichst gering zu halten. Auch die Einhaltung von Umweltvorschriften stellt die Offshore-Windenergiebranche vor Herausforderungen und zwingt sie zu innovativen Lösungsansätzen, wie zum Beispiel zur Schallreduzierung beim Einrammen der Pfähle für die Fundamente.
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: 24.06.2022)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?406585
Literatur
[EWEA11a] European Wind Energy Association (Hrsg.) Wind in our Sails - The coming of Europe's offshore wind energy industry, 2011
[FCO18] 4C Offshore (Hrsg.) Vindeby Offshore Wind Farm, 2018
[GWEC21] Global Wind Energy Council (Hrsg.) Global Wind Report 2021, 2021/03
[IGWK12] Interessensgemeinschaft Windkraft Österreich (Hrsg.) Geschichte der Windkraft - Kurzfassung der Geschichte weltweit und in Österreich, Interessengemeinschaft Windkraft Österreich Wienerstr.19 3100 St. Pölten, 2012/07/01
[UBA14e] Umweltbundesamt (Hrsg.) Windenergie, 2014/10/22
[WiEur16] WindEurope (Hrsg.) WindEurope Annual Offshore Statistics 2016, 2017/01
[Wink05] Hans Winkelmeier Geschichte der Windenergie, veröffentlicht in Energiesysteme - Windenergie, Ausgabe/Auflage Wintersemester 2005/06, energiewerkstatt TECHNISCHES BÜRO UND VEREIN ZUR FÖRDERUNG ERNEUERBARER ENERGIE Heiligenstatt 24 A-5211 Friedburg , 2005
Rechtsvorschriften
[StromEinspG] Gesetz über die Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Energien in das öffentliche Netz (Stromeinspeisungsgesetz)
Glossar
Suprastruktur
Gegenbegriff zu Infrastruktur. Die Suprastruktur umfasst alle Einrichtungen, die für Transport-, Umschlag- und Lager- sowie Beschaffungs- und Verarbeitungsprozesse innerhalb einer Verkehrsanlage, wie einem Seehafen, nötig sind. In einem Hafen gehören zur Suprastruktur beispielsweise Kräne, Lager- und Kühlhäuser sowie Bürokomplexe. Im Gegensatz zur Infrastruktur wird die Suprastruktur häufig nicht von der öffentlichen Hand finanziert, sondern von den Betreibergesellschaften beschafft, gewartet und entsorgt.

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

https://www.forschungsinformationssystem.de/?406573

Gedruckt am Samstag, 20. August 2022 08:14:31