EinWindpark (auchWindfarm genannt) ist eine räumliche Ansammlung vonWindenergieanlagen (WEA). Diese können organisatorisch (durch einenInvestor oder Betreiber) und technisch (durch gemeinsame Einspeisung des elektrischen Stroms) eine Einheit bilden. Windparks lassen sich in folgende Arten einteilen:
„Gewachsene“ Windparks sind durch die räumliche Nähe nacheinander errichteter Anlagen entstanden.
Geplante Windparks sind Ansammlungen von Anlagen eines Planers, Herstellers oder Betreibers, die im Zuge eines Bauvorhabens errichtet oder geplant wurden. Dies schließt spätere Erweiterungen ein.
Es sind auch behördlich ausgewiesene Flächen für Windenergieanlagen. Ziel ist es dabei, diese in bestimmten Regionen zu konzentrieren, um das restliche Landschaftsbild zu entlasten.
Windparks können im Binnenland (onshore), an der Küste (nearshore) oder in erheblichem Abstand von der Küste auf See (offshore) gebaut werden. Sie können nur drei, aber auch weit über 100 Windenergieanlagen umfassen und wenigeMW bis viele 100 MW Einspeiseleistung erbringen. Bei manchen Windparks wird nur ein einziger Anlagentyp verwendet; es gibt auch Windparks, bei denen mehrere Anlagentypen zum Einsatz kommen, mitunter von verschiedenen Herstellern. Durch Verwendung von Windkraftanlagen mit unterschiedlichen Nabenhöhen kann bei gleicher räumlicher Ausdehnung des Windparks der gegenseitige Abstand der Windkraftanlagen vergrößert werden, was die gegenseitige Beeinflussung reduziert.
Zu Windparks gehören häufigWindmessmasten, die entweder temporär im Vorfeld der Errichtung zur Prognostizierung des Ertrages dienen oder die permanent zu Zwecken der meteorologischen Forschung errichtet werden. In der Regel wird der Ertrag über einWindgutachten aufgrund von Langzeitdaten über mehrere Jahre oder Jahrzehnte vorhergesagt.
DasBundesverwaltungsgericht hat im Jahre 2004 erkannt, von einerWindfarm im Sinne der damaligen Fassung der Vierten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen) sei „erst dann auszugehen, wenn drei oder mehr Windkraftanlagen einander räumlich so zugeordnet werden, dass sich ihre Einwirkungsbereiche überschneiden oder wenigstens berühren“.[1] Eine somit unabhängig von der Anzahl ihrer Betreiber (oder ihrer daher zur Unterschreitung des Schwellenwertes eingesetzter Strohleute) definierte Ansammlung von Windkraftanlagen bedurfte ab dem dritten „Rad“ ihrer Genehmigung in aufwendigeren Verfahren nach demBundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG), während ansonsten dieBaugenehmigung genügte. Auch weil diese Abgrenzung zwischen Einzelanlagen,gemeinsamen Anlagen[2] und einer Windfarm unpraktisch erschien, verlangt der Verordnungsgeber seit 2005 für jedeWindenergieanlage ab der ersten Windkraftanlage über 50 m Höhe die immissionsschutzrechtliche Genehmigung. Der BegriffWindfarm findet sich noch in den dabei zu prüfenden Bestimmungen zurUmweltverträglichkeitsprüfung;[3] der BegriffWindpark spielte schon vorher keine Rolle. Seit 3. Mai 2013 ist die Anzahl räumlich zusammenfassbarer Windkraftanlagen wieder bedeutsam, da für solche Windenergieanlagen aus weniger als 20 Windkraftanlagen dasVereinfachte Verfahren gilt.[4]
Windparks wurden zunächst entweder durch einzelne Großinvestoren finanziert oder über eineProjektfinanzierung, etwa in Form der Gründung einesgeschlossenen Fonds. Bei einem geschlossenen Fonds bringen mehrere Anleger das Eigenkapital auf, das durch ein Bankdarlehen ergänzt wird.[5] Seit 2005 sind auch andere Formen wie etwa dasLeasing oder die Ausgabe vonGenussscheinen möglich. Daneben haben sich zunehmendBürgerwindparks etabliert, etwa in der Rechtsform einerGenossenschaft, als alternative Finanzierungsmöglichkeit. Hier haben die unmittelbar Beteiligten einen gesicherten Anteil am Gewinn und ein geringeres wirtschaftliches Risiko. Für die Finanzierung von großen Offshore-Windparks mit einem Investitionsvolumen bis über einer Milliarde Euro kommen meist nur große Banken, internationale Konzerne oderKonsortien solcher Konzerne in Frage.
Aus Sicht der Investoren ist es ein Vorteil, dass die Planung aus einer Hand erfolgen kann: Es muss nicht für jede Anlage ein eigenes Genehmigungsverfahren durchgeführt werden. Andererseits ist für die Planung von Windparks ein aufwendigeres Verfahren erforderlich.
Um die gegenseitige Beeinflussung zu minimieren, müssen dieRotoren mit einem bestimmten Mindestabstand zueinander angeordnet werden, der hauptsächlich von der Anlagengröße und der vorherrschendenWindrichtung abhängig ist. Als Faustformel für Windparks an der Küste galt bisher in Hauptwindrichtung der fünffache, in Nebenwindrichtung der dreifache Rotordurchmesser als Mindestabstand.
Allerdings ist in großen Windparks dasTurbulenzverhalten der Rotoren von der Position der einzelnen Anlagen abhängig.[6] Nach neueren Studien wird erst bei einem Abstand des ca. 15-fachem Rotordurchmessers der optimale Wirkungsgrad erreicht.[7] Forscher derJohns Hopkins University kamen mithilfe von Simulationen zum Ergebnis, dass schachbrettartig platzierte Windräder in großen Windparks kein vorteilhafter Aufbau sind. Sie in Blöcken versetzt anzuordnen reduziere die Minderung der Windausbeute durch Verwirbelungen zwischen den Windrädern.[8]
2020 kam eine Arbeitsgruppe desDLR mittels Computersimulation zum Ergebnis, dass in Windparks auf der Nordhalbkugel die mindestens in zweiter Reihe stehenden Windräder bis zu 23 Prozent mehr Energie gewinnen könnten, wenn sie links- statt rechtsdrehend ausgeführt wären, während auf der Südhalbkugel rechtsdrehende Windräder die optimale Drehrichtung hätten. Dieser auf dieCorioliskraft zurückzuführende Effekt ergebe sich vor allem nachts.[9]
Bei der Errichtung von geplanten Windparks in einem Zuge hat der Investor den Vorteil, dass die gesamteInfrastruktur konzentriert werden kann. Anlagen, Kräne und Zuwegung können gleich für mehrere Anlagen genutzt werden. So müssen etwa die großen Raupenkräne nicht abgerüstet werden, um von einer Windenergieanlage zur nächsten zu fahren. Kommt es bei der Errichtung einer Anlage zu Verzögerungen, so kann in dieser Zeit an einer anderen Anlage gearbeitet werden.
In Windparks müssen die Anlagen mit einer Hinderniskennzeichnung versehen sein. Dazu zählen die farbige Kennzeichnung derRotorblatt-Spitzen und dieBefeuerung bei schlechter Sicht. Innerhalb eines Windparks wird bei neuen Parks das Blitzen bzw. Blinken der Lampen über dasDCF77-Zeitsignal synchronisiert. Teilweise wird dies auch bei älteren Parks nachgerüstet.
Für den Stromnetzbetreiber (Energieversorger) erscheinen alleWindenergieanlagen eines Windparks wie ein einziges Kraftwerk; somit vereinfacht und verbilligt sich beispielsweise die Einspeisungsabrechnung für den Betreiber des Windparks. Die Regelung eines Windparks erfolgt zentral für den gesamten Windpark. Jede Anlage verfügt zudem auch über eine eigene Steuerung. Da sich ein gewachsener Windpark manchmal aus unterschiedlichen Typen von Windenergieanlagen zusammensetzt, die unterschiedliche Anforderungen an die Windgeschwindigkeit stellen, kann es durch die Windverhältnisse dazu kommen, dass einzelne Windkraftanlagen abgeschaltet werden.
Auch die Anlagen-Wartung kann konzentriert an mehreren Anlagen durchgeführt werden. Große Fahrtstrecken und -zeiten für die Techniker entfallen. Die Erfahrung zeigt, dass die längere Verweildauer von Wartungstechnikern auch die Wahrscheinlichkeit steigert, dass ein Techniker bei einer Anlagenstörung vor Ort (im Windpark) ist. Die Reaktionszeiten werden so verkürzt.
Windkraftanlagen können sich gegenseitig negativ beeinflussen, indem sie sich bei bestimmten Windrichtungen gegenseitig aerodynamisch „abschatten“ (Windschatten, WAKE oderNachlauf). Wie hoch diese Verluste sind, ist umstritten. Durch moderneWind-LiDAR Messtechnik lässt sich ein detaillierteres Bild von Nachlaufeffekten bekommen. Es wird versucht, diese Verluste durch eine Abschattungsanalyse[10][11] möglichst gering zu halten. Beischwimmenden Windkraftanlagen gibt es Pläne, diese Verluste mittels Mehrfachanlagen[12] oder Ortsverlagerung zu vermeiden oder zu minimieren.[13]
Da das bestehende Stromnetz bisher nur teilweise auf den starken Ausbau der Windparks eingestellt ist, kann es vor allem in Nord- und Ostdeutschland während Zeiten hoher Windstromerzeugung zu lokalen Energieüberschüssen kommen, was zu einer Begrenzung der eingespeisten Energie durch den Netzbetreiber führen kann. Dadurch gingen 2011 etwa 407 Gigawattstunden (GWh) Windstrom verloren, knapp 1 % des tatsächlich eingespeisten Stroms ausWindenergie von ca. 48.900 GWh. Weil die Betreiber bisher für solche Produktionsdrosselungen entschädigt werden müssen, entstehen nach Schätzungen der Branche Kosten von 18 bis 35 Millionen Euro.[14]
Neuerdings werden die Temperaturen und Windgeschwindigkeiten bei denFreileitungen gemessen, da beide Faktoren die Kapazität einer bestehenden Freileitung beeinflussen (niedrigere Temperaturen und höhere Windgeschwindigkeiten wirken sich positiv aus).[15] In derDena-Netzstudie wurden darüber hinaus die notwendigen Anpassungen betrachtet, die mit den im Meer geplanten Windparks verbunden sind. Aus Sicht eines Stromnetzbetreibers müssen hier virtuelle Großkraftwerke in großer Entfernung zum Verbraucher an das Stromnetz angeschlossen werden, was zu erheblichen Investitionen führt.
Es gibt auch Windparks, bei denen die Erprobung und Vermessung von Windenergieanlagen im Vordergrund steht. In derartigen Windparks existiert im Regelfall von jedem Anlagentyp nur ein einziges Exemplar, das der Herstellerfirma gehört. Zur Messung der Windgeschwindigkeit befindet sich in derartigen Windparks auch mindestens ein Windmessturm. Ein solcher Versuchswindpark ist dasWindkraftanlagentestfeld Østerild.
Die Bezeichnung Offshore-Windpark wird für Windparks verwendet, deren Fundamente in der See stehen. Dort soll der kontinuierlich auftretende Wind genutzt werden. Windparks werden bisher jedoch nicht auf „hoher See“, sondern ausschließlich auf demFestlandsockel errichtet.
Im Jahr 2002 ging in Dänemark mitHorns Rev der damals größte Offshore-Windpark der Welt ans Netz: Dort stehen in der Nordsee 80 Windenergieanlagen. Sie erzeugen jährlich 600 GWh Energie, genug für 150.000 dänische Haushalte.
Ab 2013 war derLondon Array mit 175 Anlagen und 630 MW Gesamtleistung größter Offshore-Windpark der Welt. Seit 2019 ist derOffshore-Windpark Hornsea der weltgrößte.[38]
Der weltweit leistungsstärkste Windpark ist im Oktober 2016 derWindpark Gansu in derVolksrepublik China mit einer installierten Leistung von 20 GW.
Der größte Windpark mit den meisten einzelnen Anlagen auf der Welt ist dieRoscoe Wind Farm nahe dem gleichnamigen Ort imNolan County inTexas (USA). Sie besteht aus 627 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 781,5 MW und war zum Zeitpunkt ihrer Fertigstellung im Jahr 2009 auch der leistungsstärkste Windpark der Welt.
Der größte und leistungsstärkste Offshore-Windpark weltweit ist im Januar 2013 dasLondon Array in derNordsee vor derThemsemündung mit einer installierten Leistung von 630 MW und 175 Anlagen.
Der größte geplante Offshore-Windpark ist derOffshore-Windpark Dogger Bank mit 1500 Windkraftanlagen mit einer Nennleistung von insgesamt rund 9000 MW. Dies entspricht der Nennleistung von etwa sieben Kernkraftwerken. Der Jahres-Energieertrag entspricht etwa vier bis fünf Kernkraftwerken bei angenommenen 4000–4500 Volllaststunden für die Windräder und 7500–8000 Volllaststunden für die Kernkraftwerke.
Der erste Windpark in Europa wurde 1982 auf der KykladeninselKythnos in Betrieb genommen, bestehend aus fünf Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 100 kW. Die Anlage ersetzte die Versorgung durch ein Dieselkraftwerk. Im Jahr 1983 wurde eine Solaranlage in das Versorgungskonzept „Insel-Modell Kythnos“ miteinbezogen.[61]
Der größte (in Bau befindliche) Onshore-WindparkEuropas ist dieSinus Holding Wind Farm beiVaslui inRumänien, die aus einemCluster von fünf benachbarten Windparks besteht und mit insgesamt 350 einzelnen Anlagen eine Gesamtnennleistung von 700 MW erreichen soll.
Der höchstgelegene Windpark Europas ist derWindpark Gries in der Schweiz auf rund 2500 m ü. M. Er umfasst vier Anlagen mit insgesamt 9,3 MW Leistung.
Der WindparkEstinnes in Belgien umfasst elf Anlagen des TypsEnercon E-126, die mit bis zu 7,5 MW seinerzeit(Juni 2012) leistungsstärkste Windenergieanlage der Welt.
DerWindpark Tarfaya in Marokko war zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme im Dezember 2014 mit 301 MW der leistungsstärkste Windpark Afrikas.[63] DerWindpark Lake Turkana in Kenia ist mit 310 MW noch leistungsstärker. Vor Ort herrschen extrem hohe durchschnittliche Windgeschwindigkeiten von 11,1 m/s, Baubeginn war im Juni 2014, Inbetriebnahme 2018.
DerWindpark Pampa in Uruguay erreicht durch die Verwendung von Schwachwindanlagen mit einer Gesamtleistung von ca. 142 MW ein für Onshore-Windparks außergewöhnlich hohesRegelarbeitsvermögen von ca. 640 Mio. kWh. Dies entspricht einem Kapazitätsfaktor von ca. 51 % bzw. 4500 Volllaststunden; Werte, die üblicherweise nur von Offshore-Windparks erreicht werden.[64]
Der 1998 errichtete niederländischeWindpark Eemmeerdijk ist ausschließlich mitZweiblattrotoren bestückt, während sonst fast alle Windkraftanlagen Dreiblattrotoren verwenden.
Der Windpark Steinriegel 1+2 (aus 2005 bzw. 2014) inRatten (Steiermark) ist mit nun 21 Windrädern und 79 GWh/a Erzeugung der größte in hochalpiner Lage (in den Alpen).
Vor der Küste Schottlands wurde 2017 Hywind Scotland, der erste kommerzielleschwimmende Windpark fertiggestellt. Der Park besteht aus fünf schwimmenden Windkraftanlagen und hat eine Gesamtleistung von 30 MW.
Zahlen und Fakten zur Windkraft. In:Hansa, Heft 5/2011, S. 23, Schiffahrts-Verlag Hansa, Hamburg 2011,ISSN0017-7504
Sören Schöbel:Windenergie und Landschaftsästhetik – Zur landschaftsgerechten Anordnung von Windfarmen. JOVIS-Verlag, Berlin 2012,ISBN 978-3-86859-150-7.
↑In der Regel verlangt die Bank eine Eigenkapitalquote von 40 %, einen Generalübernehmer für den Bau des Parks, Versicherungsschutz während des Betriebes, einen Wartungsvertrag während des Betriebs und die Beachtung desErneuerbare-Energien-Gesetz in Deutschland oder vergleichbarer Gesetze in anderen Ländern.
↑Mehr Windstrom im norddeutschen Stromnetz. Kapazität des Netzes in Schleswig-Holstein erweitert / Eons erster Schritt. Bundesverband WindEnergie e. V., 18. September 2006, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 24. September 2006; abgerufen am 22. Januar 2013.
↑Größter Windpark Afrikas ist jetzt in Betrieb. In: Die Business-Welt der Regenerativen Energiewirtschaft. IWR – Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien, 16. Dezember 2014, abgerufen am 16. Dezember 2014.
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