Windkraft, aber richtig
Windturbinen brauchen beim massiven Ausbau Platz, um möglichst effizient zu sein. Generell kann Fotovoltaik deutlich mehr Strom erzeugen als Windkraft.
Damit Deutschland bis zur Mitte des Jahrhunderts klimaneutral ist, sollen regenerative Quellen viel mehr Strom liefern als die heute insgesamt produzierten rund 500 Terawattstunden. Denn dann müssen auch die fossilen Energieträger, die heute noch für die Wärmegewinnung, im Verkehr und in der Industrieproduktion eingesetzt werden, mithilfe von Strom ersetzt werden. Neben der Frage, wo Fotovoltaik- und Windkraftanlagen gebaut werden dürfen, sollte der Ausbau auch berücksichtigen,
welche Leistung die verschiedenen regenerativen Energieformen erbringen können – speziell die Windkraft.
Was die Erneuerbaren leisten können
Um für Deutschlands gesamten Energiebedarf die Leistung von 387 Gigawatt zu erbringen, müssten heutige Fotovoltaikanlagen rund 4,5 Prozent des Bundesgebiets bedecken. Windkraftanlagen könnten in ganz Deutschland maximal 390 Gigawatt leisten. Schon heute liefern Windkraft und Fotovoltaik Strom oft kostengünstiger als Braunkohle.
![Vertikale Liste der potenziellen Stromleistung der Erneuerbaren in Deutschland:
Fotovotaik: 8600GW
Wind: 390GW
Biomasse: 260GW
Geothermie: 15GW
Wasser: 5GW
Rechts daneben der Energiebedarf 2021
3390 TWh/Jahr = 387 GW
Rechts daneben ein Balkendiagramm der Stromgestehungskosten verschiedener Energieträger für 2018:
Fotovoltaik: ca. 4 bis 13 C/KWh
Windkraft onshore: ca. 4 bis 8 C/KWh
Windkraft offshore: ca. 8 bis 14 C/KWh
Biogas: ca. 10 bis 15 C/KWh
Braunkohle: ca. 4 bis 8 C/KWh
Gas- und Dampfturbine: ca. 8 bis 10 C/KWh](/5219279/original-1657800629.jpg?t=eyJ3aWR0aCI6MjQ2LCJvYmpfaWQiOjUyMTkyNzl9--2ef965df9d1fbf64d8da80ca57fa3805857f0fbd)
Viele Turbinen schwächen den Wind
Da Turbinen dem Wind Energie entziehen und einen Windschatten erzeugen, werden sie meist in einem Abstand von vier bis sechs Rotordurchmessern, also etwa 600 bis 800 Metern, errichtet. Dann kann die Energie von oben nachgeliefert werden. Das gilt jedoch nur begrenzt: Je mehr Windräder in einer Region stehen, desto weniger kann die Atmosphäre die Verluste ausgleichen – der Wind wird schwächer. Dieser Effekt dürfte beim geplanten Ausbau an Land in einigen Regionen den Stromertrag reduzieren und wird eine große Rolle für den angestrebten Ausbau in der Nordsee spielen.
![Illustration der Ertragsreduktion durch die Schwächung der Windgeschwindigkeit:
Eine Windturbine erzeugt einen Windschatten (links). Die entnommene Windenergie wird von oben aufgefüllt (weiße Pfeile von oben). Daneben sind zwei verestzt stehende Turbinen, und daneben vier versetzt stehende Turbinen abgebildet, wobei der Intergrund von grünlich zu rötlich wechselt, um den Energieverlust darzustellen. Text darunter: In Windparks wird die Abschattung zwar berücksichtigt, regional wird der Energieverlust aber nicht komplett ausgeglichen.](/5219305/original-1657800629.jpg?t=eyJ3aWR0aCI6MjQ2LCJvYmpfaWQiOjUyMTkzMDV9--df1c33927df23c7f44fc637b667f249c687f0bb4)
Windkraft braucht Platz
Im Jahr 2021 waren an Land Windkraftanlagen mit 56 Gigawatt Nennleistung installiert, 2050 könnten es 200 Gigawatt sein. Wie Forschende des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie berechnet haben, wird der Stromertrag durch Entzug von Windenergie um 8 Prozent reduziert, wenn die Anlagen proportional zur Landesfläche (Szenario A) verteilt werden. Dann würden besonders viele neue Anlagen in den südlichen Bundesländern entstehen. Wenn Turbinen proportional zu den heute vorhandenen Anlagen (Szenario B) errichtet werden, also vor allem in den nördlichen Bundesländern, sinkt der Ertrag um gut 10 Prozent. Das Gebiet, das in der Nordsee für Windkraftanlagen zur Verfügung steht, ist viel kleiner als die Landfläche Deutschlands. Dort soll bis 2050 mit 70 Gigawatt aber ein Drittel der an Land angestrebten Leistung installiert werden. Daher ist dort mit einer Ertragsreduktion von 40 Prozent zu rechnen. Das würde die Kosten der Stromerzeugung dort deutlich erhöhen.
![Vierteilige Grafik:
oben links Balkendiagramm des Stromertrags aus Windkraft in ganz Deutschland: 2021: ca. 100 TWh/Jahr bei 56,3 MW Nennleistung (ein schmaler roter Balken gibt die geringe Ertragsreduktion durch die verringerung der WIndgeschwindigkeit an); Szenario A für 2050: ohne Ertragsreduktion 350 TWh/Jahr, mit Reduktion ca. 320 TWh/a; Szenario B für 2050: ohne Ertragsreduktion 350 TWh/Jahr, mit Reduktion ca. 315 TWh/a.
Zum Vergleich: die gesamte Stromerzeugung in Deutschland entsprach in 2021 491 TWh/Jahr.
Rechts oben Balkendiagramm der Stromerzeugung auf See:
Für 2021 ca. 24 TWH/Jahr bei 7,8 GW installierter Nennleistung; für 2030 führt die Verringerung der Windgeschwindigkeit durch die installierten Turbinen nach Berechnungen des MPI für Biogechemie bei einer installierten Nennleistung von 27,7 GW zu einer Ertragsreduktion von ca. 140 TWh/Jahr auf knapp 100 TWh/Jahr, für 2050 liegt der tatsächiche Ertrag bei 72,4 GW installierter Nennleistung demnach bei ca. 215 TWh/Jahr statt mehr TWh/Jahr.
Links unten Balkendiagramm mit der Ausfschlüsselung der heutigen Windstromerzeugung sowie der Szenarien A und B für die nördlichen und südlichen Bundesländer (Schleswig-Holstein, Niedersachsen, Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern bzw. Baden-Württemberg und Bayern). Bei Szenarion A (proportional zur Fläche) wird vor allem im Süden zugebaut, mit teilweise spürbaren Einbußen durch die Reduktion der Windgeschwindigkeit. Bei Szenario B (proportional zur bereits installierten Leistung) wird vor allem im Norden weiter zugebaut, dort ist die Ertragsreduktion dann entsprechend groß.
Unten rechts Karte der bis 2030 geplanten und bis 2050 angestrebten Ausbaus (insgesamt ca. 7240 Quadratkilometer) der offshore-Windparks in der Nordsee. Erstere liegen eher Küstennah, letztere davor weiter im offenen Meer.](/5219335/original-1657800629.jpg?t=eyJ3aWR0aCI6MjQ2LCJvYmpfaWQiOjUyMTkzMzV9--0e44e454354b13c857c1afa7a10304830837669d)