Basiswissen Windkraft

Von Windenergieanlagen gehen je nach Wetter und Stand der Sonne auch optische Immissionen in Form von Schattenwurf aus. Durch die periodische Drehbewegung der Rotoren wird der Schlagschatten von Windenergieanlagen als besonders belästigend wahrgenommen. Um dieser Belästigung entgegenzuwirken, werden im Rahmen des Genehmigungsverfahren für Windenergieanlagen die Auswirkungen des Schattenwurfs gutachterlich geprüft. Die Bund-Länder-Arbeitsgemeinschaft Immissionsschutz hat für den Schattenwurf von Windenergieanlagen Grenzwerte festgelegt. Demnach darf eine Windenergieanlage nicht mehr als 30 Stunden pro Jahr Schatten auf Wohngebäude werfen. Innerhalb eines Tages gilt zusätzlich die Obergrenze von 30 min Schattenwurf. Auf Basis der örtlichen Gegebenheiten und des Windparklayouts werden im sogenannten Schattenwurfgutachten Abschalt-Algorithmen festgelegt, welche Bestandteil der Genehmigung einer Windenergieanlage werden. Falls während des Betriebs der Anlagen einer Überschreitung der gesetzlichen Grenzwerte droht, werden die Anlagen vorsorglich abgeschaltet, so dass Wohngebäude maximal 8 Stunden im Jahr von Schattenwurf betroffen sein werden. 

Quelle: Hinweise der Bund-Länder-Arbeitsgemeinschaft

Bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung (BNK)

Windenergieanlagen in Deutschland müssen gemäß § 9 Abs. 8 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) mit einem System zur bedarfsgesteuerten Nachtkennzeichnung (BNK) versehen sein. Bisher wurden Windenergieanlagen mit traditionellen Befeuerungssystemen ausgestattet, bei denen Lichter in bestimmten Intervallen blinken. Dies wurde jedoch von Anwohnern als störend empfunden, da die Lichtemissionen das nächtliche Landschaftsbild beeinträchtigten. Die BNK sorgt dafür, dass die Nachtkennzeichnung der Windenergieanlagen normalerweise ausgeschaltet bleibt.

Eine Ausnahme besteht, wenn ein Flugobjekt in den Luftraum der Anlage eindringt. Der relevante Luftraum erstreckt sich über einen Radius von sechs Kilometern um die Windenergieanlage und bis zu einer Höhe von 600 m. In diesem Fall werden die Lichter auf den Gondeln oder Türmen als Hindernisfeuer aktiviert, solange sich das Flugobjekt im Luftraum befindet. In einem Windpark genügt es, wenn eine Windenergieanlage mit dem Luftraumerkennungssystem ausgestattet ist. Ein zentraler Transponder-Empfänger sendet die Signale an die anderen Anlagen. Aus Sicherheitsgründen sind die Systeme mit zwei Empfängermodulen und zwei Antennen ausgestattet. Fällt ein System aus, übernimmt das andere Signal den Empfang. Bei einem unwahrscheinlichen Ausfall beider Systeme bleibt die Befeuerung dauerhaft eingeschaltet. Die Signale, die das BNK-System empfängt, sind vergleichbar mit denen, die Fluglotsen auf ihren Radarschirmen zur Überwachung von Flugzeugen verwenden. Durch die bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung werden Lichtemissionen in der nächtlichen Landschaft weitgehend vermieden. Damit trägt die BNK-Technologie dazu bei, die Belastung der Anwohner zu minimieren und gleichzeitig die Sicherheit im Luftraum zu gewährleisten.

Quelle: Fachagentur Windenergie zu BNK

Deutschland sichert den Arten- und Naturschutz unter anderem durch das Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG). Dieses Gesetz bildet die Grundlage für den Erhalt der Artenvielfalt und der natürlichen Umwelt. Die Bundesländer konkretisieren und ergänzen die bundesgesetzlichen Regelungen durch Leitfäden. Bei der Entwicklung von Windparks werden sowohl das BNatSchG als auch die Leitfäden berücksichtigt. Zusammen mit den Genehmigungsbehörden werden umfassende Kartierungen durchgeführt, um Artenschutz und Naturschutz sicherzustellen. Die Untersuchung erstreckt sich über alle Jahreszeiten, um alle relevanten Arten und Entwicklungsstadien zu bewerten. Dazu gehören beispielsweise die Kartierung von Horsten in den laubfreien Monaten sowie die Berücksichtigung von Zugvögeln im Frühjahr und Herbst. Neben der Vogelwelt werden auch andere relevante Arten wie Fledermäuse, Amphibien, Insekten und Säugetiere untersucht. Im Sommer wird zusätzlich eine Kartierung der Biotoptypen durchgeführt, um den Einfluss des Windradbaus auf die Flora zu bestimmen.

Maßnahmenkatalog für nachhaltige Entwicklung

Im Zuge eines bundesimmissionsschutzrechtlichen Genehmigungsantrags werden verschiedene natur- und artenschutzfachliche Gutachten gefordert, darunter:

• Spezielle artenschutzrechtliche Prüfung
• Landschaftspflegerischer Begleitplan
• Umweltverträglichkeitsprüfung
• Flora-Fauna-Habitat-Vorprüfung
• Forstbeitrag (nur wenn Waldflächen betroffen sind)

Für die unvermeidbaren Eingriffe in Natur und Landschaft wird ein detaillierter Maßnahmenkatalog zum Ausgleich der Eingriffe erstellt. Dieser beinhaltet verschiedene Vermeidungs- und Kompensationsmaßnahmen wie Aufforstungen, Waldstilllegungen, Schaffung von Ersatzquartieren für Fledermäuse, Fledermausabschaltungen, Bau von Wildkatzenburgen, Umsiedlung von Waldameisenhaufen und viele weitere. Die gesamten Informationen werden im Rahmen des Genehmigungsverfahrens der zuständigen Naturschutzbehörde vorgelegt. Bei unzureichenden Informationen, Darstellungen oder Kompensationsmaßnahmen werden Unterlagen nachgefordert oder Kartierungen ergänzt. Liegt eine ausreichende Basis vor, erfolgt ein positiver Bescheid mit Auflagen. Durch diesen Bescheid sowie die gesetzlichen Grundlagen wird der Natur- und Artenschutz über die Errichtungszeit hinaus und für die gesamte Betriebsdauer sichergestellt.

Schutz von Vögeln 

Verschiedene Maßnahmen werden zum Schutz von Vögeln an Windenergieanlagen umgesetzt. Dazu gehören z.B. Vorgaben für die Bauphase (z.B. Baubeginn außerhalb der Brutzeit), der Einsatz eines Antikollisionssystems zur Vogelerkennung mit automatischer Anlagenabregelung und die Durchführung von Abschaltungen im Zusammenhang mit Ernteereignissen, Pflügen bzw. Grünland-Mahd. Steigende Nabenhöhen und damit ein größerer Abstand zwischen Boden und Rotorblatt-Außenkante im Zuge der Windparkerneuerung reduzieren zudem die Kollisionsgefahr für Vögel deutlich. Nahbereiche um bekannte Horste und Brutplätze kollisionsgefährdeter Vogelarten werden von Anlagen freigehalten. 

Schutz von Fledermäusen

Die Fledermausabschaltung, basierend auf kartierten Artenvorkommen und Aktivitätsbereichen, wird standardmäßig in Windenergieanlagen integriert. Die Automatisierung und Überprüfung durch ein sogenanntes Gondelmonitoring gewährleisten einen effektiven Schutz, wodurch die Windenergie und der Schutz von Fledermäusen in Einklang stehen. Beim Gondelmonitoring handelt es sich um eine betriebsbegleitende akustische Aktivitätserfassung der Fledermäuse. Während des Flugs stoßen Fledermäuse fast durchgängig Rufe im Ultraschallbereich aus, welche mithilfe eines Mikrofons aufgenommen werden. Die Häufigkeit der Rufe sowie die zu dem Zeitpunkt herrschende Windgeschwindigkeit bilden die Grundlage für die Einschätzung des Gefährdungspotenzials für die Fledermäuse. Daraus lassen sich fledermausfreundliche Betriebsalgorithmen für die Windenergieanlagen ableiten und entwickeln.

Quelle: Fachagentur Windenergie zu Artenschutz

Das Windpotential, also das Vorkommen und die Stärke des verfügbaren Windes am Standort, ist ein entscheidendes Kriterium für die Wirtschaftlichkeit eines Windparks. Um sicherzustellen, dass dieses Potenzial optimal genutzt wird, sind präzise Windmessungen unerlässlich. Diese Messungen gewährleisten die Effizienz und damit die Rentabilität des gesamten Projekts.

Für die Erfassung der vorherrschenden Windgeschwindigkeiten vor Ort führen wir zwölfmonatige Windmessungen durch. In der Vergangenheit wurden hierfür häufig Windmessmasten aufgestellt. Heutzutage setzen wir vermehrt LiDAR (light detection and ranging)-Messgeräte ein. Im Gegensatz zu herkömmlichen Windmessmasten, die eine beträchtliche Höhe erfordern, um repräsentative Winddaten in verschiedenen Höhen zu sammeln, sind LiDAR-Geräte flexibler positionierbar und ermöglichen dennoch präzise Messungen in unterschiedlichen Höhen. Diese Geräte analysieren die Frequenzverschiebung zwischen ausgesendetem und empfangenem Laserimpuls, der zuvor an Aerosolen reflektiert wurde. Durch Messungen in verschiedenen Richtungen können sowohl horizontale als auch vertikale Windgeschwindigkeiten sowie die Windrichtung bis zu einer Höhe von 300 m bestimmt werden.

Rückbau

Nach einer technischen Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren erfolgt der Rückbau von Windenergieanlagen - wenn sich größere Investitionen nicht mehr lohnen bzw. Ersatzteile nicht verfügbar sind. Geregelt wird der Rückbau durch rechtliche Vorgaben auf Bundes- und Landesebene. Der Betreiber ist nach Stilllegung zur geordneten Demontage und fachgerechten Entsorgung verpflichtet, wofür üblicherweise eine selbstschuldnerische Bankbürgschaft als finanzielle Absicherung dient. Die Entsorgung unterliegt dem Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) und weiteren Normen wie der Gewerbeabfallverordnung (GewAbfV), dem Chemikaliengesetz (ChemG) und dem Elektro- und Elektronikgerätegesetz (ElektroG). Im Juli 2020 veröffentlichte das Deutsche Institut für Normung (DIN) die DIN SPEC 4866, die Branchenstandards für den Rückbau und das Recycling von Windenergieanlagen definiert.

Der Rückbau erfolgt in umgekehrter Reihenfolge des Aufbaus mit Beteiligung qualifizierter Abbruch- und Entsorgungsunternehmen sowie des Anlagenherstellers. Öle, Fette und Schmiermittel werden nach der Altölverordnung entsorgt, und die Rückgewinnung von Schwefelhexafluorid (SF6) erfolgt durch zertifiziertes Personal. Die Demontage beginnt mit dem Entfernen der Rotorblätter, gefolgt von der schrittweisen Demontage des Turms je nach Bauart. Flach gegründete Fundamente werden in der Regel vollständig zurückgebaut, Beton und Stahl getrennt, und die Fundamentgrube kann wieder landwirtschaftlich genutzt werden. Die Gesetzeslage sieht vor, dass sowohl flache als auch pfahlgegründete Fundamente zurückgebaut werden müssen, obwohl dies unter dem Gesichtspunkt des Bodenschutzes nicht immer sinnvoll ist. Nach dem Abbau müssen verbleibende Strukturen rückstandsfrei entfernt werden, sofern sie nicht für Repoweringprojekte genutzt werden können.

Recycling

Die Komponenten einer Windenergieanlage umfassen Fundament, Mast, Rotor mit Nabe und Rotorblättern sowie die Maschinengondel mit Generator und oft ein Getriebe. Über 90 % einer WEA sind recycelbar und als Sekundärrohstoffe wiederverwertbar. Türme und Fundamente, die hauptsächlich aus Stahlbeton und Stahl bestehen, lassen sich vollständig recyceln. Stählerne Turmsegmente werden in die Stahlproduktion eingebracht, während Beton und Betonstahl vor Ort zerkleinert und im Straßen- und Wegebau wiederverwendet werden. Rotorblätter bestehen vorwiegend aus faserverstärkten Kunststoffen wie glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) oder carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK). Die Zerlegung erfolgt vor Ort, und die Rotorblätter werden weiter zerkleinert. Die Ablagerung auf Deponien ist in Deutschland nicht zulässig. Ein Großteil des Materials, besonders aus GFK, wird thermisch verwertet. GFK-Verbundstoffe finden auch Verwendung in der Herstellung von WPC-Bodenbelägen.

Herausforderungen ergeben sich bei der Verwertung von CFK-Segmenten, für die spezielle Faserrückgewinnungsverfahren erprobt werden. Turbinen in einem Offshore-Windpark bei Helgoland verwenden erstmals vollständig wiederverwertbare Rotorblätter mit einem neuartigen Harz. Komponenten wie Antriebsmotoren, Getriebe, Generatoren und Schaltschränke werden als Ersatzteile verkauft. Befestigungselemente, Generatoren, Kabel- und Antriebsstrang sowie Leiterplatinen enthalten weitere recycelbare Materialien, darunter Kupfer und Aluminium. Neodym, ein Bestandteil der Permanentmagnete einiger Windrad-Generatoren, kann recycelt werden, was ökonomisch und ökologisch effizienter ist als die Gewinnung aus Primärrohstoffen.

Quelle: Umweltbundesamt