Entstehung, Nutzung und Bedeutung an Land und auf See

Windenergie-Anlagen an Land sind in Deutschland eine tragende Säule der Energiewende – effizient, kostengünstig und umweltfreundlich. Wie entsteht Windenergie an Land?

Wind entsteht durch die ungleichmäßige Erwärmung der Erdoberfläche durch die Sonne – beispielsweise wird Land schneller warm als Wasser: Warme Luft steigt auf und es entstehen Tiefdruckgebiete, kalte Luft sinkt ab und bildet Hochdruckgebiete. Die Luft strömt dann vom Hoch- zum Tiefdruckgebiet – das ist Wind.

Windenergieanlagen nutzen diese kinetische Energie, indem der Wind die aerodynamisch geformten Rotorblätter in Bewegung setzt. Die Drehbewegung wird über die Nabe auf die Rotorwelle übertragen. Ein Getriebe verstärkt oft die Drehzahl, um den Generator effizient anzutreiben. Der Generator wandelt mechanische in elektrische Energie um. Ein Transformator passt die Spannung des Stroms für die Netzeinspeisung an. Die Effizienz hängt ab von der Windgeschwindigkeit, der Größe der Rotorblätter und der technischen Ausstattung.

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Vorteile und Herausforderungen von Windenergie an Land (Onshore Wind)

Windenergie, die an Land gewonnen wird, zählt mit Stromgestehungskosten zwischen rund 4 und 9 Cent pro Kilowattstunde zu den kostengünstigsten Erneuerbaren-Energien-Technologien. Stromgestehungskosten sind die Kosten, die entstehen, um Strom zu produzieren – also vom Bau der Anlage, Betrieb, Wartung bis hin zum Abbau am Ende der Laufzeit.

Moderne Windräder nutzen etwa 45 bis 50 Prozent der Energie, die im Wind steckt – das ist enorm viel. Nach wenigen Monaten hat eine Anlage so viel Energie erzeugt, wie für ihre Produktion nötig war, und liefert dann 20 bis 25 Jahre nahezu emissionsfreien Strom. Damit spart Windenergie Millionen Tonnen CO₂ und verringert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und Importen.

Ein wichtiger Faktor bei dem Bau einer Anlage sind die Naturschutzauflagen. Zum Beispiel müssen beim Bau und Betrieb von Windrädern Vogel- und Fledermausarten sowie empfindliche Lebensräume geschützt werden. Das kann die Auswahl der Standorte und den Betrieb einschränken.

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Nutzung und Standorte in Deutschland

Die Onshore-Windenergie ist die Stromerzeugungstechnologie mit dem größten Anteil an der Stromerzeugung in Deutschland.

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Laut EEG 2023 und Windenergie-auf-See-Gesetz (WindSeeG) sollen bis zum Jahr 2030 115 GW installierte Leistung an Land und 30 GW auf See erreicht werden. Um diese Ziele zu erreichen, braucht es vor allem schnellere Genehmigungen, mehr Flächen für Wind- und Solaranlagen sowie den zügigen Zu- und Ausbau von Erzeugungsanlagen und Netzen.

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Bedeutung in Europa und der Welt

Windenergie ist heute weltweit eine der wichtigsten Arten, Strom zu erzeugen. Auch in Europa ist sie zentral für den Umbau der Energiesysteme hin zu mehr Klimaschutz und Klimaneutralität. Ende 2024 waren in der EU insgesamt rund 285 GW Windkraftleistung installiert, davon etwa 248 GW an Land und 37 GW auf See. Bis 2030 sollen in Deutschland insgesamt 115 Gigawatt Wind an Land und 30 GW Wind auf See installiert sein.

Global betrachtet führt China den Markt an: Ende 2024 betrug die dort installierte Windkraftleistung rund 520 GW, gefolgt von den USA mit etwa 150 GW. In beiden Ländern sind die jährlichen Investitionen in Windenergie höher als die für fossile Kraftwerke.

Windenergie auf See (offshore)

Offshore-Windenergie ist ein zentraler Baustein der Energiewende. Sie ergänzt die Onshore-Windenergie als zuverlässige, kostengünstige und umweltfreundliche Energiequelle mit hohen Volllaststunden.

Moderne Groß-Anlagen so hoch wie der Eiffelturm

Die Technik von Offshore-Windrädern entwickelt sich sehr schnell. In Deutschland liegt die durchschnittliche Leistung aller bisherigen Anlagen bei rund 6 MW. Die neuen Anlagen, die 2024 gebaut wurden, kommen schon auf durchschnittlich 13 MW pro Anlage – ein klarer Fortschritt.

Ab 2025 werden erstmals Anlagen mit Nennleistungen von 15 MW in Deutschland zugebaut. Diese Anlagen haben eine Gesamthöhe von rund 330 Metern und sind damit genauso hoch wie der Eiffelturm. Eine einzige Rotorumdrehung der neuen Anlagen reicht aus, um rechnerisch vier deutsche Haushalte für einen Tag mit Strom zu versorgen.

Offshore-Windparks werden in Deutschland in zunehmend größeren Entfernungen zur Küste – teils über 100 km entfernt – gebaut, was spezielle Anforderungen an die Netzanbindung und den Bau der Anlagen stellt. Gleichzeitig wollen auch Schifffahrt, Fischerei, Militär und Naturschutz die begrenzten Flächen in der deutschen ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) für sich beanspruchen.

Bedeutung der Offshore-Windenergie in Deutschland

Offshore-Windparks erzielen im Vergleich zu Onshore-Anlagen besonders hohe Volllaststunden und arbeiten damit wesentlich effizienter.

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Vorteile der Offshore-Windenergie

• Hohe Energieausbeute: Offshore-Windräder liefern mehr Strom, weil der Wind auf See stärker und gleichmäßiger weht. Dadurch haben sie höhere Volllaststunden als andere erneuerbare Energien.
• Große Flächen: Auf dem Meer können besonders leistungsstarke und hohe Anlagen gebaut werden, die viel Strom erzeugen und damit helfen, CO₂ zu reduzieren und die Klimaziele der EU und Deutschlands zu erreichen.
• Wirtschaft und Innovation: Der Ausbau schafft Jobs, stärkt die Wirtschaft und bringt neue Technologien, vor allem in der Schifffahrt voran.

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Herausforderungen der Offshore-Windenergie

• Netzausbau an Land: Dadurch werden Verluste durch Netzengpässe vermieden.
• Hohe Investitionskosten: Der Bau, die Installation und der Netzanschluss von Offshore-Anlagen müssen zunächst finanziert werden. Die Kosten sind in den letzten Jahren durch Inflation, teure Energie, Rohstoffe und Probleme in den Lieferketten gestiegen.
• Regeln und Genehmigungszeiten: Komplizierte Vorschriften, lange Genehmigungsverfahren und zu wenig Hafen- und Transportkapazitäten können Projekte verzögern.
• Flächenproblematik: Wenn Windräder zu nah beieinanderstehen, nehmen sie sich gegenseitig den Wind weg. Das verringert die Stromausbeute und macht die Anlagen weniger effizient.