Umfassende Tests liefern einmaligen Datenschatz
Bevor die Rotorblätter im Forschungspark Windenergie montiert werden, haben sie im Sommer 2022 einen Zwischenstopp in Bremerhaven gemacht. Am Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) wurden alle sechs Blätter umfassenden strukturdynamischen Tests unterzogen. Bei diesen grundlegenden Untersuchungen konnte das Team des DLR-Instituts für Aeroelastik sowie für Faserverbundleichtbau und Adaptronik mit Unterstützung des IWES wichtige Eigenschaften der Rotorblätter bestimmen und einen weltweit einmaligen Datenschatz gewinnen. Die Daten ermöglichen sehr genaue Aussagen zum Verhalten der Blätter und tragen dazu bei, Simulationen zu bestätigen und weiterzuentwickeln. Außerdem können die Forschenden so einen „digitalen Zwilling“ der Rotorblätter aufbauen. Dieser hilft Forschung und Industrie dabei, neue Standards zu entwickeln und die Blatt-Fertigung zu verbessern. „Mit diesen Tests haben wir den Grundbaustein gelegt, um später mit den Rotorblättern vor Ort in Krummendeich forschen zu können“, beschreibt Dr.-Ing. Yves Govers vom DLR-Institut für Aeroelastik und Leiter des Arbeitspakets zur Instrumentierung der Rotorblätter.

Im Fokus: Biege- und Schwingungsverhalten
Für die Versuche hängte das Test-Team die je rund 20 Tonnen schweren und 57 Meter langen Rotorblätter nacheinander mit Gummiseilen an einen Kran. Dafür kamen am vorderen und hinteren Ende der Blätter jeweils 500 Seile zum Einsatz, wie man sie vom Bungee-Jumping kennt. Dann wurden die Blätter mit einem speziellen Rüttelgerät oder mit Hammerschlägen in Schwingung versetzt. Durch diese spezielle Aufhängung konnten die Forschenden die natürliche Schwingung des Blattes ohne den Einfluss von Umweltbedingungen bestimmen.

Gleichzeitig nutzten sie den Versuch, um die bereits während der Produktion an und in den Blättern verbauten rund 1.500 Sensoren einzurichten und zu testen. Zusätzlich brachten sie speziell für diese Versuche viele weitere Messpunkte und Sensoren über die komplette Länge der Blätter an und maßen sie ein. „Beim Anbringen, Dokumentieren und Prüfen muss man sehr sorgfältig vorgehen, sonst sind die Messungen nachher nicht korrekt. Entsprechend waren wir bei sechs Blättern eine Weile beschäftigt und brauchten im Schnitt drei Tage pro Rotorblatt für Aufbau, Test und Abbau“, schildert DLR-Forscher Govers. Bei einer zweiten Art von Test montierten die Forschenden eines der baugleichen Blätter an einen Prüfstand und zogen an ihm, um so Statik, Deformation und innere Belastung zu testen.

Längere und leichtere Rotorblätter: technologische Herausforderung für mehr Effizienz
Bei modernen Windenergieanlagen werden die Blätter immer länger und gleichzeitig dank neuartiger Werkstoffe immer leichter. So können die Anlagen effizienter betrieben und auch Standorte genutzt werden, die weniger windintensiv sind. Damit sind jedoch auch neue technische Herausforderungen verbunden: „Die Blätter stehen niemals wirklich still, sondern sind immer in Schwingung – ob durch Luftbewegungen oder selbst durch kleinste Vibrationen im Untergrund, die sogenannte Mikroseismik.“

„Für einen effizienten, leisen und sicheren Betrieb muss man deshalb das Verformungsverhalten der Rotorblätter gut kennen. Ein Blatt biegt sich durch, verdreht sich dabei aber auch. Besonders der Grad dieser Verdrehung ist wichtig, um die Effizienz zu steigern“, erklärt Yves Govers. „Wir schauen uns aber auch die Belastung der Rotorblätter an. Dazu haben wir über mehrere Blattabschnitte spezielle Sensoren integriert. So können wir über die ganze Länge des Blattes die Belastung aufgrund der Anströmung im Betrieb auswerten. Weitere Sensoren dienen der Früherkennung von Schäden. Mit dieser umfassenden Instrumentierung erhoffen wir uns ganz neue Erkenntnisse über die Blattverformung und Blattbelastung.“

Bereits jetzt melden sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus ganz Europa beim DLR-Team und zeigen Interesse an dessen Arbeit. „Ich kenne nichts Vergleichbares“, bilanziert Yves Govers. „Die Anlage ist wahrscheinlich die weltweit am umfassendsten mit Sensoren ausgestattete Windenergieanlage und wird auf Jahre ihresgleichen suchen.“ Die sechs Hightech-Rotorblätter machen sich im Herbst 2022 auf den Weg in den Forschungspark Windenergie des DLR nach Krummendeich und werden dort dann montiert.

Einen Einblick in diese Forschungsarbeiten und den Aufbau des DLR-Forschungsparks Windenergie WiValdi gibt das DLR auf der Messe WindEnergy Hamburg vom 27. bis 30. September 2022 in Halle B6 Stand 464.

Quelle: DLR

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Bundeswirtschaftsminister Habeck: „Gemeinsam mit allen Bundesländern bringen wir den Ausbau der Windenergie nach vorne. Mit dem Gesetz legen wir fest, welches Bundesland in Zukunft wie viel Fläche für den Ausbau der Windenergie bereitstellt. Das Gesamtziel für Deutschland ist zwei Prozent. Wir teilen das regional fair auf, berücksichtigen dabei die Windbedingungen, den Natur- und Artenschutz und die räumlichen Ordnungen. Es bleibt Sache der Länder zu entscheiden, wie sie ihre Flächenziele erfüllen. Eine Verhinderungsplanung aber schließen wir aus.“

Bundesbauministerin Geywitz: „Wir stellen die planerische Steuerung von Windenergieanlagen auf eine Positivplanung um. Voraussetzung für die Zulassung von Windenergieanlagen ist eine vorhergehende Planung, entweder im Regional- oder im Flächennutzungsplan. In diesen Planungen werden alle öffentlichen und privaten Belange, die für oder gegen die Anlagen sprechen, berücksichtigt. Auch landesgesetzliche Mindestabstände bleiben weiter möglich. Sie dürfen aber der Erreichung der Flächenziele in den einzelnen Ländern nicht entgegenstehen. Die Verfehlung der Flächenziele zu bestimmten Stichtagen wird künftig aber Folgen für die Planungen der Länder haben. Damit dies nicht passiert, vereinfachen und beschleunigen wir die Planungsverfahren.“

Bundesumweltministerin Lemke: „Die Klimakrise und das Artenaussterben sind die beiden großen ökologischen Krisen, die wir jetzt gemeinsam und gleichzeitig angehen müssen. Mit den Änderungen am Bundesnaturschutzgesetz ermöglichen wir straffere, schnellere und rechtssichere Verfahren für den Ausbau der Windenergie. Gleichzeitig wahren wir hohe ökologische Schutzstandards und unterstützen gefährdete Arten langfristig durch ein neues Artenhilfsprogramm. Wir bringen also zwei Ziele zusammen.“

Der Ausbau der Windenergie ist entscheidend, um sowohl die Unabhängigkeit von fossilen Importen zu stärken als auch die Klimaziele zu erreichen. Der Entwurf des EEG 2023 hebt deshalb die Ausbaupfade für die Windenergie an Land deutlich an. Damit ausreichend Flächen für Windenergie an Land zur Verfügung stehen, sind mittel- bis langfristig etwa zwei Prozent der Bundesfläche nötig. Dieses Ziel wurde im Koalitionsvertrag verankert. Derzeit sind bundesweit 0,8 Prozent der Landesfläche für Windenergie an Land ausgewiesen. Nur 0,5 Prozent sind tatsächlich verfügbar.

Das Gesetz zur Erhöhung und Beschleunigung des Ausbaus von Windenergieanlagen an Land verpflichtet die Bundesländer bis Ende des Jahres 2032, einen Anteil von 1,8 bis 2,2 Prozent ihrer Landesfläche für den Ausbau der Windenergie zur Verfügung zu stellen. Die Stadtstaaten müssen 0,5 Prozent ihrer Landesflächen ausweisen. Die Verteilung berücksichtigt unterschiedliche Voraussetzungen der Bundesländer. Das Gesetz sieht ein Zwischenziel von 1,4 Prozent für Ende 2026 vor.

Die Zulassung von Windenergieanlagen wird im Baugesetzbuch auf eine Positivplanung umgestellt. Dies bedeutet, dass Windenergieanlagen künftig in dafür eigens planerisch ausgewiesenen Gebieten privilegiert zulässig sind. Voraussetzung ist, dass die Länder die Flächenziele zum jeweiligen Stichtag erreichen. Werden sie dagegen verfehlt, lebt die Privilegierung im gesamten Außenbereich wieder auf, bis die Flächenziele erreicht sind. Durch diese Umstellung auf eine Positivplanung werden die Planungsverfahren vereinfacht und beschleunigt.

Neu konzipiert wird auch die Länderöffnungsklausel im Baugesetzbuch, die pauschale gesetzliche Mindestabstandsregelungen der Länder erlaubt: Die Bundesländer müssen dabei sicherstellen, dass sie trotz dieser Abstandsregelungen die Flächenziele erreichen und so ihren Beitrag zum Ausbau der Windenergie leisten. Tun sie dies nicht, werden die landesgesetzlichen Abstandsregeln nicht angewandt.

Im Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) wird rechtlich sichergestellt, dass auch Landschaftsschutzgebiete in die Suche nach Flächen für den Windenergieausbau einbezogen werden können. Gleichzeitig werden Schutzzonen für bedrohte Arten definiert und hohe ökologische Standards garantiert.

Um Genehmigungsverfahren für Windenergieanlagen an Land zu vereinfachen und zu beschleunigen, werden für die artenschutzrechtliche Prüfung bundeseinheitliche Standards gesetzt. Für die Signifikanzprüfung wird eine Liste von kollisionsgefährdeten Brutvogelarten festgelegt. Hinzu kommen gestaffelte, artspezifische und brutplatzbezogene Abstandsvorgaben mit einem Tabubereich und Prüfbereichen.

Zur Erleichterung der Ausnahmeerteilung wird zunächst klargestellt, dass der Betrieb von Windenergieanlagen im überragenden öffentlichen Interesse liegt und der öffentlichen Sicherheit dient. Die Alternativenprüfung und die artenschutzrechtliche Ausnahmeprüfung werden vereinfacht. Für das Repowering von Windenergieanlagen an Land werden artenschutzbezogene Vorgaben in das Bundesnaturschutzgesetz übernommen und dort weiter präzisiert.

Das Bundesamt für Naturschutz bekommt den Auftrag, nationale Artenhilfsprogramme aufzustellen, mit denen insbesondere die durch den Ausbau der erneuerbaren Energien betroffenen Arten unterstützt werden sollen. Zur Finanzierung dieser Programme sollen auch Anlagenbetreiber beitragen.

Quelle: BMUV

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Einmalig: Wissenschaft im Realmaßstab im Forschungspark Windenergie
Der im Aufbau befindliche Forschungspark Windenergie WiValdi (Wind Validation) des DLR in Krummendeich bietet dazu eine einmalige Gelegenheit: Über mehrere Wochen im März und April 2022 haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der beiden DLR-Institute für Aeroelastik sowie für Faserverbundleichtbau und Adaptronik mit der zum Zentrum für Windenergieforschung ForWind gehörenden Leibniz Universität Hannover die Produktion von sechs Rotorblättern für die beiden Windenergieanlagen des Forschungsparks begleitet: Im portugiesischen Werk des Industriepartners Enercon rüstete das 30-köpfige Team die Rotorblätter mit rund 1.500 Sensoren aus. Von der Blattspitze bis zur Blattwurzel steht nun modernste Messtechnik bereit. Diese ermöglicht es erstmals, das Schwingungs- und Belastungsverhalten sowie die Aerodynamik und Statik einer Windenergieanlage im Realmaßstab und Praxisbetrieb umfassend wissenschaftlich zu untersuchen.

Informationen sammeln: Sensoren als „Nervensystem“ der Rotorblätter
„Wenn man große und leichte Blätter hat, werden diese sehr elastisch und flexibel. Sie biegen sich unter Windlast durch. Damit sind neue technische Herausforderungen verbunden, die man sich genau anschauen muss“, erklärt Dr.-Ing. Yves Govers vom DLR-Institut für Aeroelastik und Leiter des Arbeitspakets zur Instrumentierung. Die Rotorblätter der beiden Windenergieanlagen des Forschungsparks sind 57 Meter lang und können sich mehrere Meter durchbiegen.

„Die Sensoren kann man sich wie das menschliche Nervensystem vorstellen. Sie sammeln Informationen, überwachen und geben Hinweise, wo ein Problem auftauchen könnte“, veranschaulicht DLR-Forscher Govers. Im Inneren der Rotorblätter sind elektrische und optische Sensoren verbaut. Sie messen zum Beispiel die Beschleunigung an unterschiedlichen Stellen der Blätter und ermöglichen so Aussagen über das Schwingungsverhalten. Faseroptische Dehnungssensoren, die mit Lasertechnologie arbeiten, zeichnen die Belastungen auf, die auf das Material wirken. Ein Netzwerk aus piezoelektrischen Wandlern empfängt und sendet Ultraschallsignale und kann entstehende Schäden im Rotorblatt direkt erkennen. Weitere Kameras im Umfeld der Windenergieanlagen schauen sich die Rotorblätter von außen an. Als Referenz für deren Messungen ist auf mehreren Abschnitten der Blätter ein Muster aus Punkten lackiert.

Schwingungen, Materialbelastung, Stabilität: umfassende Daten für bessere Simulation und Konstruktion
Werden die Blätter immer länger und die Anlagen dadurch größer, entstehen neue Effekte: Zum Beispiel können sich Schwingungen der Rotorblätter gegenseitig verstärken und die Stabilität der Anlage beeinflussen. „Das Schwingungsverhalten und damit auch die Materialbelastung konnten im Betrieb bisher kaum erfasst werden. Hier werden wir mit unserer umfassenden Sensorik wertvolle Daten sammeln und die Simulationen weiter verbessern können. Dieses Wissen hilft Forschung und Industrie dabei, genauere Vorhersagen zu treffen sowie noch leichter und stabiler zu bauen“, beschreibt Govers. Schon heute vereinen Rotorblätter Leichtbau mit Stabilität. Sie bestehen aus zwei zusammengeklebten Schalen, die innen weitgehend hohl und mit Stegen verbunden sind. Zum Einsatz kommen Sandwich-Materialien: Sie haben oben und unten eine Decklage aus mit Glasfasern verstärkten Hightech-Kunststoffen, dazwischen befindet sich Kunststoffschaum oder sehr leichtes Balsaholz.

Regelungstechnik: Anlagen optimal steuern für hohe Effizienz und lange Betriebsdauer
Unter Belastung verbiegt sich das Rotorblatt nicht nur, sondern verdreht sich zusätzlich. Die Sensoren im Inneren der Blätter zeichnen auch das auf. Diese Daten können helfen, neue Ansätze für die Regelung von Windenergieanlagen zu entwickeln, um sie effizienter und länger zu betreiben. Das DLR arbeitet dazu an Konzepten für eine lastadaptive Regelung von Anlagen: Kommt eine Böe auf, drehen spezielle Motoren an der Blattwurzel das Rotorblatt aus dem Wind. Sie verkleinern also den Winkel, in dem der Wind auf das Blatt trifft, und verringern die Belastung. In Verbindung mit Sensoren im Umfeld der Windenergieanlagen soll es so möglich werden, sehr kurzfristig und flexibel auf die lokalen Wetterbedingungen vor Ort zu reagieren.

Auch zwei hintereinanderstehende Windenergieanlagen – wie im Forschungspark des DLR – sind eine Herausforderung für die Regelungstechnik. Den Grund erklärt Yves Govers: „Die zweite Anlage steht im Nachlauf der ersten. Das heißt, sie bekommt die verwirbelte Luft der ersten Anlage ab. Deshalb wollen wir herausfinden, wie die zweite Anlage gesteuert werden muss, damit sie trotzdem möglichst viel Strom produziert und materialschonend betrieben werden kann.“ Auch hier setzen die Forschenden auf die große Menge an Daten aus den vielzähligen Sensoren. Die Nachfrage nach solchen neuen Regelungskonzepten ist groß. Denn schon heute stehen in Windparks die teilweise über hundert Anlagen so dicht zusammen, dass sie sich alle gegenseitig beeinflussen.

Auf Biegen und Schwingen – intensive Tests vor dem Praxiseinsatz
Nach ihrer Schiffsreise von Portugal nach Deutschland Mitte Mai 2022 haben die sechs Rotorblätter noch eine weitere Station vor sich. Bevor sie im Forschungspark in Krummendeich montiert werden, machen sie für zwei Monate einen Zwischenstopp in Bremerhaven. Am Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) werden sie intensiven Tests an Prüfständen unterzogen. Dazu hängt das Team die Rotorblätter mit Gummiseilen an einen Kran und versetzt sie in Schwingung. Damit sollen vor allem die vielen Sensoren eingerichtet und getestet werden. Bei einem zweiten großen Test montieren die Forschenden die Blätter an einen Prüfstand und ziehen an ihnen, um so Statik, Deformation und innere Belastung zu testen. Nach Abschluss dieser Versuche ist die Montage der Hightech-Rotorblätter im Herbst 2022 geplant.

Quelle: DLR

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Wichtige Weichen sind bereits gestellt: Der Ausbau Erneuerbarer Energien im „vorrangigen öffentlichen Interesse“ kann in seiner Bedeutung nicht hoch genug gewürdigt werden. Und auch die Abschaffung der EEG-Umlage für die Endkunden ist ein starkes Signal.

Angesichts der vor uns stehenden Herausforderungen reicht das aber noch nicht aus. Um den Turbo zu zünden, brauchen wir spürbar bessere Rahmenbedingungen: Wir brauchen dringend Flächen – für Windenergie und für die Photovoltaik. Für Windenergie erwarten wir das Windflächenbedarfsgesetz, für PV muss im EEG die Flächenkulisse erweitert werden. Ebenso wichtige Voraussetzungen sind ein Bekenntnis zum Erneuerbaren-Ausbau und die Verantwortung dafür auf allen staatlichen Ebenen sowie natürlich schlankere Verfahren. In Hinblick auf die Versorgungssicherheit bei Strom und Wärme sehen wir noch großen Handlungsbedarf im Kraft-Wärme-Kopplungsgesetz. Die Vorschläge im Gesetz sind noch unzureichend. So umfassen die geplanten Änderungen weitgehend nur neue Restriktionen und Anforderungen, ohne dass diese auf der Förderseite entsprechend Berücksichtigung finden. Um die Themen Dezentralität und lokale Energiekonzepte weiter voranzutreiben, muss der Rahmen für Prosuming, für Mieterstrom und Quartiersansätze ausgeweitet werden. Spätestens im Sommerpaket sollten hier Vorschläge unterbreitet werden.

Schlussendlich muss in allen Regelungsvorschlägen das Gesamtsystem mitgedacht werden. So brauchen wir beispielsweise den Netzausbau und schnelle Netzanschlüsse, einen konzertierten und konzentrierten Wasserstoff-Hochlauf sowie ausreichend Speicher und andere Flexibilitätsoptionen.“

Quelle: Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V.

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An der Frage, wie viele Windräder sich in Nord- und Ostsee drehen können, reiben sich viele. Der vom BSH jetzt vorgelegte FEP-Entwurf sieht bis zu 57,5 Gigawatt Offshore-Windenergie auf dem Meer vor. Dabei ignoriert er bekannte Naturschutzkonflikte und setzt sich über Zusagen aus dem Fortschreibungsprozess zur marinen Raumordnung aus dem vergangenen Jahr hinweg.

„In dem Entwurf des BSH wird immer mehr Windenergie in die ohnehin überlastete Nordsee gepresst. Keine gute Entscheidung, wenn so wissenschaftlich abgesicherte Abstandsregeln aufgelöst und Schutzgebietsziele gefährdet werden. Klima- und Naturschutz dürfen nicht gegeneinander ausgespielt werden“, mahnt NABU-Präsident Jörg-Andreas Krüger.

Der NABU steht zum Ausbau der Windenergie auch auf See. Gleichzeitig müssen aber auch die ökologischen Belastungsgrenzen eingehalten werden und mehr für das Erreichen des guten Umweltzustands der Meere getan werden. „Nord- und Ostsee geht es schlecht. Nur wenn wir die Überlastung zurückfahren, Schutzgebiete wirksam machen, Fischerei, Schifffahrt und Rohstoffabbau beschränken, haben wir auch den Raum für den Ausbau der Windenergie. Die Bundesregierung ist in der Pflicht, die Energiewende voranzutreiben, ohne Naturschutzstandards aufzuweichen“, so Krüger.

Der neue Entwurf kassiert überraschend einseitig den Versuch des alten FEP, die Beeinträchtigungen von Schutzgebieten durch einen Abstandspuffer von mindestens 5,5 Kilometern zu minimieren. Damit verlieren streng geschützte Seetaucher, Trottellummen und Basstölpel die für sie geschützten Lebensräume.

Der NABU kritisiert das Vorgehen des BSH. Im Raumordnungsprozess wurden Lösungen für offensichtliche widerstreitende Wirtschafts- und Naturschutzinteressen in die nachgeordnete Planungsebene, also den FEP verlagert, unter anderem die Abstandsregeln. Naturschutzfachliche Bedenken des Bundesamtes für Naturschutz und der Umweltverbände wurden so regelmäßig und unter Bezug auf das notwendige Ausbauziel von 40 Gigawatt bis 2040 nach Windenergie-auf-See-Gesetz (WindSeeG) abgewiesen.

„Das BSH vollzieht hier eine Kehrtwende. Plötzlich hat eine identische Meeresfläche durch neue Modellierungen Raum für zusätzliche 14 Gigawatt Windstrom. Offensichtlich basierte der gesamte Fortschreibungsprozess der Raumordnung auf anderen Annahmen als der FEP. Inakzeptabel ist, dass entgegen früheren Aussagen die Raumordnung der Fachplanung jetzt vorgreifen soll und höchst kritische Windparkflächen entgegen wissenschaftlichen Empfehlungen realisiert werden sollen. Der FEP droht seine Steuerungsmöglichkeit zu verlieren. Das darf nicht sein und muss politisch aufgearbeitet werden“, so NABU-Meeresschutzexperte Kim Detloff.

In seiner umfangreichen Stellungnahme zum FEP-Entwurf vom 18. Januar fordert der NABU einen stufenweisen Ausbau der Windenergie auf Grundlage des WindSeeG, die naturschutzfachlichen Abstandsregeln zu Schutzgebieten ernst zu nehmen und stärker auf Flächensparsamkeit und technische Innovation zu setzen. Neben den Seevögeln sorgt sich der NABU auch um den Schweinswal. Seine Population in der deutschen Nordsee hat sich in den vergangenen 20 Jahren halbiert. Der jetzt forcierte Ausbau der Windenergie erscheint jedoch unvereinbar mit seit 2013 geltenden Schallschutzkonzept zum Schutz von Deutschlands einzigem heimischen Wal in Nord- und Ostsee.

Hintergrund:
Die Windenergie ist eine zentrale Säule der Energiewende, auch auf dem Meer. Gleichzeitig wurden die politischen Ausbauziele in nur wenigen Jahren von 15 auf jetzt 70 Gigawatt im aktuellen Koalitionsvertrag erhöht. Ungelöst aber bleiben viele der inzwischen gut untersuchten Naturschutzkonflikte: Habitatverluste, Barrierewirkungen oder Kollisionen von Zugvögeln und Fledermäusen mit den Windenergieanlagen. Gleichzeitig hat Deutschland 2020 die Ziele der EU-Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) verfehlt. Nord- und Ostsee und ihre Lebensgemeinschaften sind in einem schlechten ökologischen Zustand. Laut BfN liegt der Grund darin in der zu stärken industriellen Nutzung durch Fischerei, Schifffahrt und die Offshore-Windenergie.

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Die Energieproduktion aus Windkraft ist eine weit verbreitete Form der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern. Eine ihrer Schattenseiten ist jedoch, dass viele Fledermäuse mit den Rotorblättern der Windkrafträder kollidieren und versterben. Dies ist ein Problem für die Windkraftbetreiber wie für den Artenschutz, denn alle Fledermausarten sind aufgrund ihrer Seltenheit gesetzlich geschützt. Um herauszufinden, wann der Betrieb der Anlagen für Fledermäuse eine Gefahr darstellt und wann nicht, werden die Temperatur- und Windbedingungen ermittelt, bei denen Fledermäuse an den Anlagen besonders aktiv sind. Hierzu werden die Echoortungsrufe der Fledermäuse erfasst, wenn diese sich in der Risikozone der Rotorblätter aufhalten. Daraus lassen sich Schwellenwerte für Temperatur und Windstärke für einen fledermaussicheren Betrieb der Windenergieanlagen ableiten. Windenergieanlagen produzieren dann nur Strom, wenn keine oder nur wenige Fledermäuse aktiv sind.

„Dieser Ansatz ist gut, die methodische Umsetzung jedoch gerade bei großen Windenergieanlagen unzureichend“, resümiert Fledermausexperte Dr. Christian Voigt, Leiter der Abteilung für Evolutionäre Ökologie des Leibniz-IZW, gemeinsam mit Kollegen des Bundesverbands für Fledermauskunde Deutschland, der Universität Neapel Federico II, der Universität Bristol und des Max-Planck-Instituts für Ornithologie in einer gemeinsamen Veröffentlichung. Bei der akustischen Überwachung von Windenergieanlagen kommen automatisierte Ultraschalldetektoren an den Gondeln der Windkraftanlagen zum Einsatz. Diese zeichnen die Rufe von vorbeifliegenden Fledermäusen auf. „Jede Fledermausart produziert Echoortungslaute in einer für die Art typischen Höhe und Lautstärke“, erklärt Voigt. Er und seine Kollegen simulierten die Schallausbreitung am Beispiel von Großen Abendseglern, deren Rufe eine niedrige Frequenz (ungefähr 20 kHz) und einen hohen Schalldruckpegel (110 dB) haben, sowie Rauhautfledermäusen, die mit höherer Frequenz (ungefähr 40 kHz) und geringerem Schalldruckpegel (104 dB) rufen. „Unsere Simulationen zeigen, dass die Rufe bei ihrer Ausbreitung durch die Luft entsprechend physikalischer Gesetze mit jedem Meter Entfernung abgeschwächt werden – bei Großen Abendseglern um 0,45 dB und bei Rauhautfledermäusen um 1,13 dB je Meter“, so Voigt. Bei der allgemein verbreiteten Erkennungsschwelle der Ultraschalldetektor von 60 dB können die Rufe von Großen Abendseglern bis zu einer Entfernung von 40 m zum Detektor erfasst werden. Für Rauhautfledermäuse liegt die Detektionsreichweite im Schnitt bei 17 m. Beides reicht nicht, um die Gefahrenzone von großen Windkraftanlagen vollständig abzudecken. Insbesondere neue Anlagen haben Rotorblätter von mehr als 60 m Länge, was deutlich über der Detektionsdistanz der Ultraschalldetektoren liegt.

Die Schallkeule der Fledermäuse bedingt zudem, dass sich die Echoortungsrufe nicht in alle Richtungen gleichmäßig ausbreiten, sondern bevorzugt nach vorne. Falls Fledermäuse nicht direkt auf das Mikrofon zufliegen, nimmt die berechnete Detektionsreichweite also noch weiter ab. Hinzu kommt, dass Ultraschalldetektoren meist auf der Unterseite der Gondeln angebracht werden und das Mikrofon somit nach unten zeigt. Fledermausrufe oberhalb der Gondel werden so nicht registriert. Der Fokus liegt auf der unteren Hälfte der Gefahrenzone, obschon Fledermäuse auch in der oberen Hälfte anzutreffen sind.

„Bei Rotorblättern von 60 m Länge decken die Detektoren nur maximal 23 % der Risikozone für Große Abendsegler und nur maximal 4 % der Risikozone für Rauhautfledermäuse ab, zwei Arten mit einem sehr hohen Schlagrisiko an Windkraftanlagen. Bei modernen Windkraftanlagen nehmen die Rotorblattlängen weiter zu, so dass die Abdeckungsquote in Zukunft noch geringer ausfallen wird“, sagt Voigt, Erstautor des Artikels. Die bestehenden akustischen Überwachungsmaßnahmen spiegeln das Kollisionsrisiko also nicht ausreichend wieder. Deshalb sind die Auflagen, unter denen die Windenergieanlagen aus Fledermausschutzgründen nicht operieren, unzureichend und es kommen somit weiterhin viele Tiere zu Tode.

Um die Risikozone der Rotorblätter besser abzudecken, empfehlen die Wissenschaftler zusätzliche Detektoren an verschiedenen Stellen z.B. oberhalb sowie auf der windabgewandten Seite der Gondel. Damit auch Fledermäuse wahrgenommen werden, die um den Mast der Anlage nach oben kreisen, kann es außerdem ratsam sein, Ultraschalldetektoren direkt am Mast zu installieren. So würden auch Tiere registriert werden, die in niedrigeren Höhen fliegen oder Insekten von der Mastoberfläche sammeln. Ergänzende Sensortechnik wie Radarsysteme oder Wärmebildkameras könnten zusätzliche Informationen liefern.

Anhand der Aufnahmen können Gutachter*innen und Wissenschaftler*innen die Fledermausarten bestimmen und beurteilen, unter welchen Bedingungen (Temperatur, Tageszeit, Windstärke) sie am aktivsten sind. Darauf basierend können Auflagen formuliert werden, die den Betrieb der Windkraftanlagen in Zeiten besonders hoher Fledermausaktivität einschränken und so das Tötungsrisiko reduzieren. „Durch verlässliches Monitoring kann der Betrieb der Anlagen wirksam angepasst werden, um sicherzustellen, dass die Energiewende nicht auf Kosten der Biodiversität geht“, schließt Voigt.

Quelle: Forschungsverbund Berlin e.V.

Der Beitrag Windenergie: Wie das akustische Monitoring zum Schutz der Biodiversität verbessert werden kann (und sollte) erschien zuerst auf Neues Energiezeitalter.

Der Ausbau der Windenergie an Land muss dringend beschleunigt werden, um die Klimaziele zu erreichen. Seit Jahren bremsen eine unsichere Rechtslage und eine fehlende Standardisierung bei Artenschutz-Regelungen den Ausbau erheblich aus. Der bundesweite Flickenteppich an Vorgaben verunsichert Behörden, Vorhabenträger und Gerichte und führt zu einem insgesamt schleppenden Ausbau.

Die Umweltministerkonferenz wollte hier Abhilfe schaffen mit dem sogenannten „Standardisierten Bewertungsrahmen zur Ermittlung einer signifikanten Erhöhung des Tötungsrisikos im Hinblick auf Brutvogelarten an Windenergieanlagen (WEA) – Signifikanzrahmen“. Leider verfehlt das vorgelegte Papier den Zweck, den Windenergieausbau in Zukunft entscheidend zu erleichtern.

Begrüßenswert ist jedoch, dass das Papier zumindest eine Öffnungsklausel für die von den Energieverbänden geforderten Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen (Probabilistik) enthält und dass sich die Länder verpflichten, nur restriktiv Gebrauch von der Abweichungsmöglichkeit bei der Liste der kollisionsgefährdeter Brutvogelarten machen.

Trotzdem fehlen nach wie vor die dringend notwendigen, bundesweit einheitlichen Regelungen, die sich an der vorhandenen Rechtsprechung sowie festgelegten, wissenschaftlichen Kriterien orientieren. Damit ist das Papier weiterhin unzureichend. Für den notwendigen Ausgleich zwischen wichtigen Naturschutzanliegen und dem zu beschleunigenden Ausbau der Windenergie braucht es zügig einen praxistauglichen Prüfrahmen, der Verlässlichkeit und Planbarkeit schafft.

Konkrete Vorschläge hierzu liegen von Seiten der Energiewirtschaft auf dem Tisch. Wir begrüßen, dass auch die Länder eine Neujustierung des Verhältnisses unterschiedlichster Schutzgüter als erforderlich ansehen, um den Herausforderungen zum Schutz des Klimas und der biologischen Vielfalt gerecht zu werden.

Positiv ist, dass die Umweltminister die Notwendigkeit der weiteren Ausgestaltung erkannt und zu diesem Zweck eine Bund-Länder-AG mit Beteiligung der Verbände einberufen haben. Die Energieverbände stehen für diesen Dialog bereit. Der heute UMK-Beschluss lässt hier jedoch deutlich an Klarheit im Hinblick auf den zeitlichen Rahmen, Struktur, Inhalte und Verbindlichkeit zu wünschen übrig.

Erfolgsentscheidend wird sein, dass die Konsensfindung im Rahmen eines strukturierten Prozesses mit klarer inhaltlicher und zeitlicher Zielsetzung erfolgt. Aus Sicht der Energieverbände muss am Ende des Tages eine rechtsverbindliche Regelung gefunden werden, um Genehmigungsverfahren effektiv zu beschleunigen und die Flächenverfügbarkeit für die Windenergie spürbar zu verbessern.

Quelle: BDEW

Der Beitrag Knoten ist noch nicht durchgeschlagen: Beschluss zum Signifikanzrahmen weiterhin unzureichend erschien zuerst auf Neues Energiezeitalter.

„Die deutsche EU-Ratspräsidentschaft hatte sich zum Ziel gesetzt, den Aufbau eines europäischen Wasserstoffmarktes und den Ausbau der Windenergie auf See zu europäischen Projekten zu machen. Mit der Einigung auf gemeinsame Positionen aller EU-Mitgliedstaaten ist ihr hierzu ein wichtiger Schritt gelungen. Die Positionierung ist eine wichtige Basis für eine vertiefte europäische Zusammenarbeit, grenzüberschreitende Kooperationen und die Schaffung eines EU-Rechtsrahmens in diesen beiden bedeutenden Feldern der Energiewende.

Mit Blick auf die Positionierung zu Wasserstoff ist positiv, dass die Mitgliedstaaten den Schwerpunkt auf erneuerbaren Wasserstoff legen, aber auch die wichtige Rolle von dekarbonisiertem Wasserstoff anerkennen. Der BDEW begrüßt außerdem, dass sich der Energieministerrat für die Regeln und Prinzipien des Energiebinnenmarktes als Basis für einen wettbewerblichen Wasserstoffmarkt und die Schaffung einer stärker integrierten Netzplanung für alle Energieträger ausspricht.

Bedauerlich ist hingegen, dass die Mitgliedstaaten das Potenzial von Wasserstoff zur Dekarbonisierung des Wärmemarktes in der Einigung nicht ausreichend würdigen. In Bezug auf die Infrastruktur sollten auch die Beimischung von Wasserstoff ins Gasnetz sowie die wichtige Rolle der Verteilnetzbetreiber für den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft berücksichtigt werden.

Mit der gemeinsamen Positionierung zu Windenergie auf See hat der Energieministerrat eine wichtige Grundlage geschaffen, um die Potenziale zur Energieerzeugung vor Europas Küsten auszuschöpfen. Erfreulich ist, dass die Energieminister die Rolle der Offshore-Windenergie zur Erreichung der Erneuerbare-Energien-Ziele explizit hervorheben und sie als europäische Wachstumsbranche etablieren möchten. Konkreten Handlungsbedarf, um die in der EU-Offshore-Strategie formulierten europäischen Ausbauziele zu erreichen, sehen wir vor allem bei grenzüberschreitenden Offshore-Projekten. Hier müssen bestehende Hindernisse abgebaut werden.

Ergänzt werden sollte zudem noch eine klare Empfehlung zur Fördersystematik für die Stromerzeugung aus Offshore-Windenergie. Auch bei Fragen zur Produktion von grünem Wasserstoff durch Strom aus Offshore-Windenergie besteht Nachbesserungsbedarf: Hier ist eine engere Verzahnung zwischen der Offshore-Strategie, der EU-Strategie zur Integration des Energiesystems und der EU-Wasserstoffstrategie notwendig.“

Quelle: BDEW

Der Beitrag „Basis für eine vertiefte Zusammenarbeit und grenzüberschreitende Kooperationen“ erschien zuerst auf Neues Energiezeitalter.

Das Positionspaper enthält ein Maßnahmenpaket mit Anpassungsvorschlägen in den Bereichen des Naturschutz-, des Planungs- sowie des Immissionsschutzrechts. Bereits nach dem Round Table des Bundeswirtschaftsministeriums zu ausgeförderte Windenergieanlagen hatte Bundeswirtschaftsministers Peter Altmaier erste dort skizzierte Vorschläge des BDEW aufgegriffen.

„Künftig fallen zahlreiche 20 Jahre alte Windenergieanlagen aus der EEG-Förderung. Anstatt ausgeförderte Anlagen weiter zu betreiben oder gar stillzulegen, sollten ihre Standorte mit leistungsstärkeren Anlagen weitergenutzt werden“, sagt Kerstin Andreae, Vorsitzende der BDEW-Hauptgeschäftsführung. „Während andernorts schlechte Windbedingungen oder Anwohnerproteste den Bau neuer Anlagen verhindern, haben wir hier Standorte, die nach wie vor gute Windverhältnisse haben und von den Anwohnern akzeptiert sind. Wir verschenken große Potenziale, wenn wir diese Standorte nicht weiter nutzen. Um die Klimaziele zu erreichen, müssen wir alle für Windenergie an Land zur Verfügung stehenden Flächen optimal ausnutzen. Das gilt für neu erschlossene aber auch für bestehende Standorte.“

Das größte Hemmnis für den Ersatz alter Anlagen sei, dass sich im Laufe der Zeit die Sach- und Rechtslage für Genehmigungen verändert hat. So erfüllten viele Standorte zwar zum Zeitpunkt der Erstgenehmigung die Bedingungen für den Bau einer Windenergieanlage, würde heute aber keine Genehmigung für einer Neuzulassung erhalten – selbst dann nicht, wenn die neue Anlage im Vergleich mit der Bestandsanlage weniger Beeinträchtigungen für Anwohner, die Tierwelt oder das Landschaftsbild verursacht.

Dies verhindere dann auch ein Repowering. „Es ist unverständlich, warum an eine 20 Jahre alte Anlage an einem Standort weiter betrieben werden darf, sie aber nicht durch eine effizientere und umweltschonendere ersetzt werden darf“, sagt Andreae. „Hier besteht dringender Handlungsbedarf: Bestehende Standorte müssen erhalten, die Zulassung von Repowering-Vorhaben erleichtert und Investitionen in den Ausbau der Windenergie an Land damit gestärkt werden.

Kern der Forderungen des BDEW ist, dass unter bestimmten Voraussetzungen, schon bestehende genehmigungsrechtlich relevante Auswirkungen berücksichtigt werden und dem Repowering-Vorhaben zu Gute kommen können, ohne dabei bestehende Rechtsnormen und Standards zu unterlaufen.

Der BDEW schlägt hierzu folgende Maßnahmen vor:

Naturschutzrecht: Im Bereich des Natur- und Artenschutzes braucht es Anpassungen in der Zulässigkeitsprüfung. So sollte ein Repowering-Vorhaben ermöglicht werden, wenn aufgrund der Anlagen-Parameter der neuen Anlage ausgeschlossen werden kann, dass sich im Vergleich zur bestehenden Anlage das Risiko für betroffene Individuen nicht verschlechtert oder wenn sich deren Lage sogar verbessert.

Planungsrecht: Um sicherzustellen, dass Planungsträger das drohende Ende vieler Bestandsanlagen in Deutschland im Blick haben, wenn sie Raumordnungs-, Flächennutzungs- und Bebauungspläne aufstellen, sollte Repowering in Form eines Abwägungsbelangs in den Vorgaben zur planerischen Steuerung von Windenergieanlagen ergänzt werden.

Immissionsschutzrecht: Im Bundesimmissionsschutzgesetz sollte die sogenannte „Verbesserungsgenehmigung“ ergänzt werden. Dies würde ein Repowering ermöglichen, wenn zum Beispiel eine neue Anlage einen geringeren Immissionsbeitrag hat als eine alte Anlage, die andernfalls weiterbetrieben würde. Repowering-Vorhaben sollten hierfür grundsätzlich über das immissionsschutzrechtliche Instrument der Änderungsgenehmigung als Anlagenänderung genehmigt werden können.

Quelle: BDEW

Der Beitrag BDEW legt Vorschläge für das Repowering ausgeförderter Windenergieanlagen vor erschien zuerst auf Neues Energiezeitalter.