Lohnt sich der ganze Wind? - Windkraftanlagen als wetterabhängige
Stromerzeuger

Erneuerbare Energien haben in der heutigen Zeit einen hohen
Stellenwert und aufgrund geringer werdender Ressourcen der fossilen
Energieträger wie Erdöl oder Gas ist zu erwarten, dass die zukünftige
Energieversorgung zum größten Teil auf erneuerbaren Energien basieren
wird. Eine wichtige Option zur Energiegewinnung aus erneuerbaren
Energien ist beispielsweise die Nutzung der Windkraft, bei der die
Bewegungsenergie des Windes vom Rotor einer Windkraftanlage in
Rotationsenergie und folglich in elektrische Energie, also Strom
umgewandelt wird. Beim Errichten von Windkraftanlagen ist es aber
wichtig zu beachten, dass Windenergie - wie die meisten erneuerbaren
Energien - wetterabhängig ist. Deshalb ist bei der Standortwahl für
eine effektive Ausschöpfung des vorherrschenden Windes eine
meteorologische Analyse der Windverhältnisse in den untersten
Luftschichten unserer Atmosphäre fast unumgänglich.

Doch was ist eigentlich Wind und worauf muss bei der Standortwahl für
Windkraftanlagen geachtet werden? Welche Auflagen müssen eventuell im
Zusammenhang mit der Nähe zu bewohnten Flächen oder
Naturschutzgebieten erfüllt werden? Entstehen also Probleme durch die
Nutzung von Windkraftanlagen?

Beginnend mit der wichtigsten Komponente, die für die
Energiegewinnung mittels Windkraftanlagen nötig ist, gilt es den
Begriff des Windes zu behandeln. Hierbei handelt es sich allgemein um
die Verlagerung von Luftteilchen, die hauptsächlich aus der
unterschiedlichen horizontalen Luftdruckverteilung auf der Erde
resultiert. So wehen die Winde zum Druckausgleich vom Ort des höheren
Luftdrucks zu den Orten mit niedrigerem Druck. Dabei gilt, dass bei
größerem Druckunterschied die Luftbewegung auch stärker, der Wind
also mit einer höheren Geschwindigkeit weht.

Will man eine Windkraftanlage oder sogar einen Windpark errichten, so
ist die wichtigste Frage, wie stark und wie viele Stunden im Jahr der
Wind am gewählten Standort weht. Dabei sind vor allem die
Windgeschwindigkeit und -richtung bedeutend. Jetzt könnte man meinen,
dass ein Standort mit sehr starken Winden optimal wäre. Das ist aber
nicht der Fall, da die Windräder ab bestimmten Geschwindigkeiten zur
Vermeidung von Schäden abgeschaltet werden müssen. Dabei werden die
Schwellenwerte zur Abschaltung vom jeweiligen Hersteller der
Windkraftanlagen festgelegt. Bei der Standortwahl muss außerdem
darauf geachtet werden, dass lokale Hindernisse in der Umgebung wie
Gebäude, Berge, o.ä. weit genug entfernt sind, damit die
umzuwandelnde Windgeschwindigkeit nicht stark beeinflusst (umgelenkt,
abgeschwächt o.ä.) wird.

Für den Abstand zu Ortschaften, Gebäuden und Verkehrswegen gibt es
auch Richtlinien, die von der jeweiligen Kommune vorgegeben werden.
Das bedeutet, dass eine Windkraftanlage beispielsweise nicht beliebig
nah an Straßen stehen darf. Weiterhin müssen auch die
Bodenbeschaffenheiten überprüft werden, da nicht jeder Untergrund im
Hinblick auf Stabilität und Erosionsanfälligkeit gleich ist. Während
der Planungsphase werden außerdem noch baurechtliche Vorschriften
überprüft. So wird schon vor dem Aufstellen der Windkraftanlage
rechnerisch geprüft, welche Schallimmissionen zu erwarten sind, wobei
konkrete Vorgaben für Geräuschpegel festgelegt sind. Des Weiteren
muss während des Genehmigungsverfahrens gutachterlich nachgewiesen
werden, dass umliegende Häuser nicht durch unzumutbare
Schattenimmissionen der sich drehenden Rotorblätter beeinträchtigt
werden, wobei bestimmte Grenzwerte pro Tag und pro Jahr festgelegt
sind.
In Natur- und Vogelschutzgebieten ist der Bau von Windkraftanlagen
generell ausgeschlossen. Dabei gilt durch die Naturschutzgesetze eine
strenge Rücksichtnahme auf die vorhandene Flora und Fauna.
Alles in allem gelten je nach Bundesland andere Schwellenwerte, die
beim Aufstellen einer Windkraftanlage nachweislich eingehalten werden
müssen. Man merkt also schnell, dass eine Windkraftanlage nicht
einfach so schnell errichtet werden kann, sondern dass einiges
beachtet und genehmigt werden muss.

Steht die Windkraftanlage dann endlich, stellt sich für den Deutschen
Wetterdienst jedoch ein Problem, auf das ausführlicher in der
Publikation "Windenergieanlagen verfälschen Messungen des
Wetterradars - Unwetterwarnungen oder Strom aus Windenergie?"
eingegangen wird (http://www.dwd.de/SharedDocs/broschueren/DE/presse/Windenergie_kontr
a_Radar_PDF.html). Wie der Titel der Publikation des Deutschen
Wetterdienstes schon verrät, kommt es bei der Datenerfassung mit dem
Wetterradar zu dem Problem, dass Windkraftanlagen aufgrund ihrer Höhe
ein sehr hohes Reflexionshindernis für Radarstrahlen besitzen und
somit die Messungen des Wetterradars verfälschen. Diese falschen
Messwerte erschweren es, präzise Auswertungen für Herausgabe von
Warnungen speziell im Unwetterfall vor allem im näheren Umfeld von
Windkraftanlagen ableiten zu können.

M.Sc.-Met. Anna Wieczorek und Met. Sarah Westbrook
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 07.09.2016