Nach Krisenjahren wieder Zuwachs für die Windenergiebranche 1

Dem Windenergie-Rekordjahr 2002 war eine mehrjährige Durststrecke mit fast halbierten Zubauzahlen und danach nahezu unmittelbar die globale Wirtschaftskrise gefolgt. Hoffnung schöpft die Branche jetzt aus einer Erholung im Jahre 2009. Und auch am Weltmarkt verspürt die Windenergie mittlerweile wieder einen deutlichen Aufschwung. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch technologische Fortschritte.

Trotz Wirtschaftskrise hat sich der deutsche Windanlagenmarkt 2009 erholt und verzeichnet wieder einen deutlichen Aufschwung. Auch der Weltmarkt wächst. Diese frohe Botschaft konnten Hermann Albers, Präsident des Bundesverbandes WindEnergie, sowie Thorsten Herdan, Geschäftsführer des Fachverbandes Power Systems im Verband Deutscher Maschinenund Anlagenbau (VDMA), anlässlich ihrer Jahrespressekonferenz Ende Januar in Berlin verkünden. Präsentiert wurde dort eine aktuelle Statistik des Deutschen Windenergie-Instituts (DEWI), wonach 2009 im Inland 952 Windenergieanlagen mit einer Leistung von 1917 MWMW neu installiert wurden, was einem Zuwachs von rund 15 % gegenüber dem Vorjahr entspricht.

Insgesamt waren Ende des vergangenen Jahres in Deutschland 21 164 Windenergieanlagen mit einer Gesamtleistung von 25 777 MW installiert. Zu den wesentlichen Voraussetzung hierfür gehörten verbesserte Rahmenbedingungen für die Windenergie an Land und auf hoher See.

„Diese haben sich durch die EEG-Novelle zum 1. Januar 2009 an das Weltmarktniveau angepasst“, so BWE-Präsident Hermann Albers. „Die deutsche Windindustrie hat die Kreditklemme im Gegensatz zu vielen anderen Branchen des Maschinen- und Anlagenbaus bisher gut gemeistert. Der Markt für Windenergie in Deutschland konnte nach zwei Jahren Stagnation erstmals wieder zulegen“, betonte auch Thorsten Herdan für den VDMA Power Systems.

Als starker Wachstumstreiber erweist sich hierbei – neben dem Neuanlagengeschäft auf neu ausgewiesenen Flächen – auch das Repowering, der Austausch alter gegen neue und leistungsstärkere Anlagen. Waren es im Jahre 2008 noch rund 24 MW, so wurden in diesem Bereich 2009 bereits gut 136 MW Leistung installiert. Auch für die kommenden Jahre erwartet die Branche vom Repowering viel Potenzial.

Besonders erfreulich ist aus Sicht der Windenergie, dass mit 60 MW installierter Leistung vor der Nordseeküste endlich auch der Startschuss für den deutschen Off shore-Markt gefallen ist. „Mit diesem Technologieschaufenster ist gewährleistet, dass die deutsche Windindustrie sowohl national als auch international vom Off shore-Geschäft verstärkt profi tieren wird“, sagte Herdan. Beide Verbände rechnen für die kommenden Jahre mit einem weiter wachsenden Inlandsmarkt.

Auch am Weltmarkt zeigte sich 2009 entgegen aller Befürchtungen ein Wachstum. Dynamischster Markt ist dabei mit etwa 10 000 bis 12 000 MW an neu installierter Leistung China, das noch im Jahr 2008 lediglich 6300 MW installierte. Das Land hat damit seine Kapazitäten nochmals fast verdoppelt. Auch der USMarkt hat sich positiver entwickelt als noch Anfang 2009 prognostiziert. Dank der Konjunkturprogramme der Obama-Administration konnte die amerikanische Windindustrie 9900 MW in 2009 installieren – zum Vergleich: 8400 MW im Vorjahr. Auch andere Länder wie beispielsweise die Türkei oder Brasilien setzen mittlerweile auf die Windenergie und installieren verstärkt große Windparks. „Aller Voraussicht nach wird die Branche im Weltmarkt schon in diesem und im nächsten Jahr zweistellige Wachstumsraten aufweisen“, so beide Verbandsvertreter zu den Zukunft saussichten des Exportschlagers Windenergie Made in Germany. Als aktuell größtes Hemmnis für den weiteren Ausbau der Windenergie auf den Hauptmärkten sieht man die ungenügenden Kapazitäten der Stromnetze, die den Strom zu den Verbrauchern in die Ballungsräume transportieren sollen.

Gebündelte Hochtechnologie
„Windenergieanlagen sind Hightech-Produkte, die eine optimale Verknüpfung unterschiedlichster Technologien, Werkstoff e und Systeme erfordern“, weiβ Wolf Stötzel, beim BWE zuständig für Fachgremien und Technik. Für ihre Errichtung wird Know-how aus den Bereichen Strömungslehre, Maschinenbau, Stahlbau, Elektrotechnik, Elektronik, Gieβereiwesen, Kunststofft echnik und Hoch- respektive Tiefb au benötigt. Typische Komponenten moderner Groβanlagen sind der Rotor mit seinen verstellbaren Kunststoffb lättern, die gegossene Nabe, ein mehrstufiges Getriebe zur Drehzahlanpassung sowie der Generator.

Leistungselektronik sorgt für Umrichtung und Phasenanpassung für die synchrone Einkopplung ins Stromnetz und moderne Steuerungstechnik überwacht alle Abläufe mit Hilfe von Hunderten von Sensoren. Eine robuste Gondelkonstruktion aus Guss oder schwerem Stahlbau verbindet das Ganze über einen hoch belastbaren Drehkranz mit dem Mast, der als Gittermast, Stahlrohrmast oder aus Beton ausgeführt sein kann. Ein massives Fundament sorgt schlieβlich für die nötige Standfestigkeit. Moderne Anlagen erreichen Wirkungsgrade von rund 55 % – beachtlich dicht an dem laut Theorie maximal möglichen Wert von etwa 60 %.

Künftige Herausforderungen
„Wichtige Trends für die Zukunft sind die Steigerung der Anlagengroβe sowie der Sprung vom Land aufs Meer“, sagt Stötzel. Insbesondere unter Kostenaspekten ist Groβe entscheidend, denn eine 5-MW-Anlage liefert gut dreimal mehr Strom als eine 1,5-MW-Einheit, kostet aber bei weitem nicht soviel wie die drei kleineren zusammen. Da der Gesetzgeber die Einspeisevergütungen kontinuierlich absenkt, spielt dies für die Wirtschaftlichkeit der Installation eine entscheidende Rolle. Dieser Trend führt zu immer groβeren Rotoren. Dies bedingt höhere Belastungen für die Rotorblätter, die heute bereits Längen bis zu 60 m erreichen. Hier kommen die klassischen einteiligen Rotorblätter aus glasfaserverstärkten Kunststoffen an die Grenze ihrer Belastbarkeit. Aktuelle Lösungsansätze sind unter anderem Verbundblätter aus GFK mit einem Stahlkern im unteren Bereich oder alternativ mehrteilig ausgeführte Blattkonstruktionen.

Weiterer entscheidender Schritt ist die Eroberung der See, da das Potenzial geeigneter Standorte an Land bereits weitgehend erschlossen ist und keine groβen Steigerungen mehr zulässt. Auf hoher See sind die Windverhältnisse zudem deutlich günstiger. Andererseits sind die technischen Herausforderungen enorm, etwa wegen der Korrosivität des Meerwassers, des höheren Aufwands vor allem im Bereich Turmbau und Montage sowie der Anbindung an terrestrische Stromnetze, für die teilweise spezielle Technologien wie die Hochspannungs-Gleichspannungsübertragung (HGÜ) vorzusehen sind.

Interessant dürfte auch die weitere Entwicklung bei Getrieben werden. Hier gibt es unterschiedliche Philosophien. Während manche Hersteller auf die Stromerzeugung bei niedriger Drehzahl durch direkt mit der Nabe gekoppelte Generatoren setzen, bevorzugen andere die Umsetzung auf klassische Generatordrehzahlen im Bereich von etwa 1000 bis 1500 UPM mit Hilfe von Getrieben. Vorteil ist die höhere Leistungsdichte im Generatorbereich, was das Gondelgewicht verringert. Andererseits sind Getriebe jedoch verlustbehaftet und potenziell störungsanfällig. Für die Zukunft kann erwartet werden, dass Hersteller, die auf Getriebe setzen, an ihrer Philosophie festhalten werden, die Zahl der Übersetzungsstufen jedoch reduziert werden dürfte.

Vom Einspeiser zum Systemdienstleister
Mit wachsendem Anteil der Windenergie an der Stromerzeugung ergeben sich für die Anlagen zusätzliche Anforderungen bezüglich des sicheren Netzbetriebs. Im Unterschied zu konventionellen Kraftwerken sind Windenergieanlagen bisher nur in begrenztem Umfang an der Frequenzhaltung im Netz beteiligt, sodass Leistungsschwankungen nur unzureichend ausgeglichen werden können. Zudem wird die Spannungshaltung im Netz erschwert, wenn konventionelle Kraftwerke, die sich mit Synchrongeneratoren an der Spannungshaltung beteiligen, zunehmend durch Windenergieanlagen verdrängt werden.

Künftig müssen Windenergieanlagen deshalb zunehmend Netz- Systemdienstleistungen erbringen, die bisher nur von konventionellen Kraftwerken eingefordert wurden. Entsprechende Regelungen enthält die geplante Verordnung zu Systemdienstleistungen durch Windenergieanlagen (Systemdienstleistungsverordnung – SDLWindV) als Rechtsverordnung gemäß des Erneuerbare-Energien- Gesetzes. Wichtiger Aspekt ist in diesem Zusammenhang unter anderem die Bereitstellung von ausreichend Blindstrom bei Netzschwankungen.

Bundesverband WindEnergie e.V., www.wind-energie.de
VDMA Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V., www.vdma.org