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.

Quelle: Hinweise der Bund-Länder-Arbeitsgemeinschaft

Bedarfsgesteuerte Nachtkennzeichnung (BNK)

Windenergieanlagen in Deutschland müssen gemäß EEG 2023 § 9 Abs. 8 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.

Wie funktioniert die BNK?

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 Metern. 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 Windkraftanlage 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 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

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

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.

Fledermausabschaltung für gezielten Schutz

Die Fledermausabschaltung, basierend auf kartierten Artenvorkommen und Aktivitätsbereichen, wird standardmäßig in Windenergieanlagen integriert. Die Automatisierung und Überprüfung durch 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 dauerhaft 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

Das Windpotenzial stellt ein entscheidendes Kriterium für die Wirtschaftlichkeit eines Windparks dar. 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, insbesondere in Gebieten ohne Referenzanlagen, häufig Windmessmasten aufgestellt. Heutzutage setzen wir jedoch vermehrt auf LiDAR (light detection and ranging)-Messgeräte. 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 Metern bestimmt werden.

Rückbau

Nach einer technischen Lebensdauer von 20-30 Jahren erfolgt der Rückbau von Windenergieanlagen, entweder wenn sich größere Investitionen nicht mehr lohnen oder 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 (WEA) umfassen Fundament, Mast, Rotor mit Nabe und Rotorblättern sowie die Maschinengondel mit Generator und oft ein Getriebe. Über 90 Prozent einer WEA sind recycelbar und als Sekundärrohstoffe wiederverwertbar. Türme und Fundamente, hauptsächlich aus Stahlbeton und Stahl, 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, und 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