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Donnerstag, 14. September 2017, Ausgabe Nr. 37

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Erneuerbare Energien

Windkraft auf See ökologisch im Vorwärtsgang

Von Torsten Thomas | 1. Juli 2011 | Ausgabe 26

Bei der Vermeidung von Treibhausgasen glänzt die Offshore-Windenergie mit Bestnoten in der Ökobilanz. Die Anlagen spielen in Rekordzeit die eingesetzte Energie wieder ein. Ihre Auswirkungen auf den Lebensraum Meer sind aber kaum bekannt. Hier herrscht noch Nachholbedarf.

Nach dem Aus für die Kernkraft soll die Offshore-Windkraft eine tragende Rolle im Energiekonzept spielen. Bis 2020 wünscht sich die Politik eine Leistung von 10 GW in Nord- und Ostsee. Zurzeit sind aber nur knapp 170 MW (0,17 GW) am Netz. Durch den Wegfall der Kernkraft entsteht aber nicht nur bei der Stromproduktion eine Lücke, sondern auch bei der Einhaltung der Klimaziele.

Hier stellt die Offshore-Windkraft ihre fossile Konkurrenz tief in den Schatten. Das zeigt die Ökobilanz des Windparks Alpha Ventus mit seinen zwölf Anlagen der 5-MW-Klasse. Obwohl im Hochseewindpark ca. 30 000 t Material eingesetzt wurden, hatten die Anlagen nach nicht einmal einem Betriebsjahr bereits mehr Energie erzeugt, als für die Produktion, den Aufbau sowie für die Wartung und Instandhaltung während der gesamten Lebenszeit und den Rückbau benötigt wird.

Während der Strommix aus der Steckdose rund 665 g CO2-Äquivalenten/kWh enthält, kommt die Ökobilanz von Alpha Ventus mit 30 g CO2-Äquivalenten/kWh daher.

"Dabei haben wir noch sehr konservativ gerechnet. Die Ergebnisse sind für einen längeren Zeitraum und für andere Windparkprojekte gültig, weil sich so schnell nichts an den Produktions- und Aufbaubedingungen ändern wird. Schlechter wird die Bilanz nur durch die zunehmende Länge der Netzanbindung. Aber da reden wir maximal über ein paar Monate", berichtet Hermann-Josef Wagner vom Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft an der Ruhr-Universität Bochum. Er hatte die Ökobilanz herausgegeben.

Möglich ist die schnelle energetische Amortisation, weil für Windkraftanlagen nur einmal Energie zur Herstellung anfällt. Da die Technik im Gegensatz zu fossilen Kraftwerken keinen Brennstoff braucht, um Strom zu produzieren, gibt es tatsächlich einen Energierücklauf.

Über die ganze Lebensdauer gesehen lässt sich etwa 20-mal mehr Energie (der so genannte Erntefaktor) erzeugen, als verbraucht wurde. Grundlage dieser Ökobilanzen ist eine komplette Lebenszyklusanalyse, die alle direkten und indirekten energetischen Aufwendungen in einem kumulierten Energieaufwand (KEA) erfasst sowie Schadstoffe in Wirkungskategorien, wie zum Beispiel dem Treibhausgaspotenzial oder dem Versauerungspotenzial, zusammenfasst.

Dreh- und Angelpunkt einer Ökobilanz sind deshalb solide Daten. Hier hapert es noch, weil Hersteller Rückschlüsse auf ihre Produktion fürchten oder den Aufwand scheuen. "Die Ökobilanz ist eine funktionierende Methode. Sie hängt aber an belastbarem Material. Vor allem die energieintensive Fertigung von Elektroteilen ist ein großes Problem. Hier müssten wir in den Prozess hinein und Musterberechnungen erstellen", bescheinigt Wagner.

Besser sieht es bei den Stahlfundamenten aus. "Wir sind in einem Forschungsvorhaben mit zwei weiteren Instituten und der Industrie dabei, international vergleichbare Indikatoren für Stahlgründungen zu entwickeln. Es wird detailliert nach der Ökobilanz von Stahlfundamenten und der besten Lösung gefragt. Das Thema ist inzwischen in vielen Köpfen drin", erläutert Wagner.

Auch wenn sich die Datenlage bessert, ist Wagner mit der Offshore-Windkraft noch nicht ganz zufrieden. "Zur Nachhaltigkeit gehört neben den Arbeitsbedingungen und der Akzeptanz auch ein umweltfreundliches Recyclingkonzept. Für die Rotorblätter gibt es da noch keine Lösung", findet er.

Ähnlich sieht es Uwe Fritsche vom Ökoinstitut. "Es wird nachgefragt, wie ökologisch sich die Wertschöpfungskette gestaltet", macht er deutlich. Auch das Ökoinstitut ist mit dem Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik dabei, die Datenlage zu verbessern. "Es geht zum Beispiel darum, Vergleichsparameter für Anlagen mit und ohne Getriebe zu entwickeln", erklärt er. Sicher sei schon jetzt, dass die Bilanz positiver ausfällt. "Das System verbessert sich selbst, weil immer mehr grüner Strom im Netz ist und das Einfluss auf die produktionsbedingten Emissionen hat", so Fritsche.

Wie sich die Windparkprojekte auf die Umwelt auswirken, wird hingegen noch untersucht. Bislang wurden 26 Projekte genehmigt. Für weitere 73 laufen die Antragsverfahren, wobei sich der überwiegende Teil aller Windparks in der Nordsee befindet. Grundsätzlich ist jeder Betreiber verpflichtet, auf eigene Rechnung ein ökologisches Monitoring durchzuführen, um die Veränderungen vor, während und nach der Betriebsphase zu dokumentieren.

Nachgewiesen ist bereits, dass Zugvögel beim Überqueren der Nordsee mit den aus Sicherheitsgründen beleuchteten Windparks kollidieren können. So ergaben unter anderem Radarmessungen, dass sich die Hauptzüge zwar auf wenige Nächte im Jahr konzentrieren, aber ein Drittel aller Tiere in ungünstigen Kollisionshöhen von bis zu 200 m unterwegs ist. Beispiele an Öl- und Gasplattformen zeigen, dass die Tiere vom Licht magisch angezogen werden, wenn sie auf ihrem Flug in schlechtes Wetter oder Nebel geraten.

"Auf der Forschungsplattform Fino 1 wurden bisher 1000 tote Tiere gezählt. Bei Fino 1 gab es im November 2010 ein Vogelschlagereignis mit 88 toten Vögeln. Die tatsächlichen Zahlen sind nur schwer abzuschätzen, weil viele Vögel ins Wasser fallen", berichtet Reinhold Hill von der Avitec Research GbR, einem Dienstleister für die Vogelzugforschung. Bisher gibt es nur ein Forschungsprojekt für unterschiedliche Beleuchtungskonzepte und Diskussionen zu Abschaltkonzepten. "Es wird überlegt, den Vogelzug anhand von Wetterdaten vorherzusagen", so Hill.

Die größte Baustelle bleibt der Schalldruck, wenn die Stahlfundamente mit Rammpfählen am Meeresboden fixiert werden. Um die dreibeinige Stahlkonstruktion (Tripod) für eine Windkraftanlage zu installieren, sind bis zu 20 000 Schläge notwendig, deren Schall sich unter Wasser kilometerweit fortpflanzt. Direkt an der Rammstelle schreibt das Umweltbundesamt einen Grenzwert von 160 dB im Umkreis von 750 m fest.

Gleichzeitig gibt es bislang aber bis auf den sogenannten Blasenschleier, der um das Rammrohr gelegt wird, keine funktionierende Schallschutztechnik am Markt, um die Vorgaben dauerhaft einzuhalten oder zu unterschreiten. Bisher wurde dieser Schleier nur bei Alpha Ventus ausprobiert, soll aber 2012 im Projekt Borkum West II im großen Stil erprobt werden.

Wie sich der Schalldruck auch auf Seevögel, Fischlarven und andere Meeresbewohner auswirkt, lässt sich derzeit nur schwer abschätzen. "Bis 160 dB schließen wir Verletzungen an Schweinswalen aus, weil der Lärm an einem Fundament einen gewissen Vertreibungseffekt hat. Unklar ist aber was passiert, wenn mehrere Windparks in einem Gebiet gleichzeitig gebaut werden", erklärt Henning von Nordheim vom Bundesamt für Naturschutz, das für den Arten- und Biotopschutz zuständig ist.

Diskutiert werde, so Henning, zum Beispiel die Schaffung von Aufenthaltskorridoren. "Insgesamt muss der Aufbau von Windparks im Meer naturverträglich gestaltet werden, was nicht nur für den Schweinswal gilt." Immerhin zeichnet sich eine Lösung für das Problem ab, Ingenieure tüfteln an neuen Techniken. Eine Option ist die Anwendung von neuen Bohrverfahren, an denen zum Beispiel die Hochtief AG arbeitet, die andere wäre eine mobile Schallschutzkabine.

"Die besteht aus Schläuchen, die über zwei Ringe miteinander verbunden sind. Diese werden ohne großen Zeitverlust über die Rammrohre gezogen und anschließend mit Luft gefüllt. Das Konzept wollen wir testen, denn ein Blasenschleier ist der beste Schallschutz", berichtet Martin Ros vom Rammhammer-Spezialisten Menck. Ab August sollen zudem fünf neue Verfahren an einem Testpfahl in der Ostsee praktisch erprobt werden. TORSTEN THOMAS

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