3.7 Windenergieanlagen
3.7.1 Auslegungswerte von Windenergieanlagen (WEA)
Standortabhängigkeit
Bei der Beurteilung des Potentials von WEA kommt der Standortabhängigkeit einer Anlage grosse Bedeutung zu. Eine WEA von identischem Design liefert an unterschiedlichen Standorten eine völlig unterschiedliche Stromproduktion. Dies weil aufgrund der unterschiedlichen topographischen Verhältnisse und lokalen Begebenheiten auch sehr unterschiedliche Windverhältnisse vorliegen. Erschwerend dazu kommt, dass das zukünftige Wetter ja nicht wirklich vorausgesagt werden kann. Somit kann die zu erwartende Stromproduktion einer WEA nur abgeschätzt werden. Die Produktionsstatistiken der vergangenen Jahre zeigen dies deutlich. So war z. Bsp. das 2023 ein besonders günstiges Windjahr. Natürlich wird mit Windmodellierungen und mit Hilfe von Erfahrungswerten versucht eine bestmögliche Vorhersage zu erreichen - es bleibt aber so oder so eine Abschätzung.
Diese Standortabhängigkeit kommt in Bild 3.7-3 sehr gut zum Ausdruck wo die Produktivität der WEA für verschiedene Regionen der Schweiz wie Jurahöhen, Mittelland, Alpen oder auch spezielle Lagen wie das Rohneknie im Wallis aufgezeigt werden.
Wird nun angedacht für die Schweizer Energieversorgung zwischen 900 und 1‘200 WEA zu bauen, so sind vorgängig für die verschiedenen Landesteile Pilotanlagen zu errichten und während mindestens einem Jahr die Produktion real zu messen. Darauf basierend kann dann wirklich abgeschätzt werden, wie viele WEA tasächlich benötigt werden um ein bestimmtes Ziel - z. Bsp. 9 TWh/a Windenergie - zu erreichen.
Bei der Beurteilung des Potentials von WEA kommt der Standortabhängigkeit einer Anlage grosse Bedeutung zu. Eine WEA von identischem Design liefert an unterschiedlichen Standorten eine völlig unterschiedliche Stromproduktion. Dies weil aufgrund der unterschiedlichen topographischen Verhältnisse und lokalen Begebenheiten auch sehr unterschiedliche Windverhältnisse vorliegen. Erschwerend dazu kommt, dass das zukünftige Wetter ja nicht wirklich vorausgesagt werden kann. Somit kann die zu erwartende Stromproduktion einer WEA nur abgeschätzt werden. Die Produktionsstatistiken der vergangenen Jahre zeigen dies deutlich. So war z. Bsp. das 2023 ein besonders günstiges Windjahr. Natürlich wird mit Windmodellierungen und mit Hilfe von Erfahrungswerten versucht eine bestmögliche Vorhersage zu erreichen - es bleibt aber so oder so eine Abschätzung.
Diese Standortabhängigkeit kommt in Bild 3.7-3 sehr gut zum Ausdruck wo die Produktivität der WEA für verschiedene Regionen der Schweiz wie Jurahöhen, Mittelland, Alpen oder auch spezielle Lagen wie das Rohneknie im Wallis aufgezeigt werden.
Wird nun angedacht für die Schweizer Energieversorgung zwischen 900 und 1‘200 WEA zu bauen, so sind vorgängig für die verschiedenen Landesteile Pilotanlagen zu errichten und während mindestens einem Jahr die Produktion real zu messen. Darauf basierend kann dann wirklich abgeschätzt werden, wie viele WEA tasächlich benötigt werden um ein bestimmtes Ziel - z. Bsp. 9 TWh/a Windenergie - zu erreichen.
Nennleistung einer WEA
Dem Design einer WEA wird eine Nennleistung zugrunde gelegt. Für theoretisch interessierte: Die Nennleistung einer WEA ist in etwa proportional zur Fläche des Rotors und der Windgeschwindigkeit hoch 3.
Die Nennleistung ist diejenige Leistung, die eine WEA unter optimalen Bedingungen erbringen kann - also die theoretische Maximalleistung bei stationärer Anströmung und der idealen Windgeschwindigkeit. WEA sind produktiv im Bereich von Windgeschwindigkeiten zwischen 10 und 80 km/h (Grössenordnung).
Moderne WEA, die voraussichtlich in der Schweiz erstellt werden, verfügen über Nennleistungen im Bereich von 3.3 bis 5.6 MW.
Mit der Nennleistung ergibt sich die maximal mögliche Stromproduktion einer WEA pro Jahr. Dieser Produktionswert ist natürlich völlig theoretisch und wird nie erreicht werden. Er dient zum Vergleich zwischen verschiedenen Windturbinen und als Planungsreferenz für Anlagen (Windparks).
Jahresstunden: 24 h/Tg * 365 Tg/a = 8‘760 h/a
Nennleistung 3.3 MW: Jahresproduktion = 3.3 MW * 8‘760 h = 28‘908 MWh -> 28.908 GWh
Nennleistung 5.6 MW: Jahresproduktion = 5.6 MW * 8‘760 h = 49‘056 MWh -> 49.056 GWh
Wichtig: Es ist strikte zu beachten, dass ein Vergleich zwischen verschiedenen Technologien oder Anlagen stets
über die Stromproduktion pro Jahr und nicht über die Nennleistung der Anlagen gemacht werden muss.
Dem Design einer WEA wird eine Nennleistung zugrunde gelegt. Für theoretisch interessierte: Die Nennleistung einer WEA ist in etwa proportional zur Fläche des Rotors und der Windgeschwindigkeit hoch 3.
Die Nennleistung ist diejenige Leistung, die eine WEA unter optimalen Bedingungen erbringen kann - also die theoretische Maximalleistung bei stationärer Anströmung und der idealen Windgeschwindigkeit. WEA sind produktiv im Bereich von Windgeschwindigkeiten zwischen 10 und 80 km/h (Grössenordnung).
Moderne WEA, die voraussichtlich in der Schweiz erstellt werden, verfügen über Nennleistungen im Bereich von 3.3 bis 5.6 MW.
Mit der Nennleistung ergibt sich die maximal mögliche Stromproduktion einer WEA pro Jahr. Dieser Produktionswert ist natürlich völlig theoretisch und wird nie erreicht werden. Er dient zum Vergleich zwischen verschiedenen Windturbinen und als Planungsreferenz für Anlagen (Windparks).
Jahresstunden: 24 h/Tg * 365 Tg/a = 8‘760 h/a
Nennleistung 3.3 MW: Jahresproduktion = 3.3 MW * 8‘760 h = 28‘908 MWh -> 28.908 GWh
Nennleistung 5.6 MW: Jahresproduktion = 5.6 MW * 8‘760 h = 49‘056 MWh -> 49.056 GWh
Wichtig: Es ist strikte zu beachten, dass ein Vergleich zwischen verschiedenen Technologien oder Anlagen stets
über die Stromproduktion pro Jahr und nicht über die Nennleistung der Anlagen gemacht werden muss.
Prozentuale Verfügbarkeit der Nennleistung bzw. Wind-Volllaststunden
Zur Abschätzung der Produktivität einer WEA kann nun sehr vereinfachend ein Wert bezüglich der „Prozentualen Verfügbarkeit der Nennleistung“ herangezogen werden. Dies sind Allerweltswerte, in die all die Unwegsamkeiten für das Design wie Standortverhältnisse, Witterung, Flauten, Abschaltungen, etc. hineingepackt werden. Dennoch sind solche Wert sehr hilfreich und letztlich auch aussagekräftig für die Beurteilung eines Standortes.
Ein anderer Ansatz mit dem gleichen Effekt sind die sog. Wind-Volllaststunden. Diese beziffern ganz einfach die Zeit (Stunden), die eine Anlage auf Volllast (Nennleistung) hätte laufen müssen und die effektiv erbrachte Jahresproduktion zu erbringen. Als Beispiel die Angabe in statista. Hier wird gesagt, dass in Deutschland (Onshore) mit 1‘800 Vollaststunden gerechnet werden kann um die Produktion einer WEA abzuschätzen.
1‘800 Vollaststunden entsprechen einer prozentualen Verfügbarkeit von:
1‘800 h / 8‘760 h * 100 = 20.5 %
D. h. , es wird erwartet, dass eine WEA etwa einen Fünftel der theoretischen Maximalleistung erreichen wird.
Für die 41 Schweizer WEA, welche im 2023 in Betrieb waren sind diese Werte in Bild 3.7-3 aufgezeigt. Es sind grosse Unterschiede erkennbar. Die besten Werte wurden auf den Jurahöhen mit 28 % und die schlechtesten Werte in den Alpen erreicht. Die WEA Gries auf dem Nufenenpass erreichte gerade mal 7.5 % - ein Wert, der zu denken gibt. Dieses Ergebnis bedeutet im Prinzip, dass auf dem Nufenen etwa vier Mal mehr WEA aufgestellt werden müssten als auf den Jurahöhen um die gleiche Stromproduktion zu erreichen.
Natürlich ist das vereinfachend, aber dem Gedanken muss trotzdem Rechnung getragen werden, wenn wie in der Präsentation Neukomm in der Schweiz ca. 900 WEA errichtet werden sollen. Diese werden sich über die gesamte Fläche der Schweiz verteilen müssen und können nicht alle auf den Jurahöhen stehen. Gerade die Anlagen in den Alpen lieferten bescheidene Ergebnisse.
Zur Abschätzung der Produktivität einer WEA kann nun sehr vereinfachend ein Wert bezüglich der „Prozentualen Verfügbarkeit der Nennleistung“ herangezogen werden. Dies sind Allerweltswerte, in die all die Unwegsamkeiten für das Design wie Standortverhältnisse, Witterung, Flauten, Abschaltungen, etc. hineingepackt werden. Dennoch sind solche Wert sehr hilfreich und letztlich auch aussagekräftig für die Beurteilung eines Standortes.
Ein anderer Ansatz mit dem gleichen Effekt sind die sog. Wind-Volllaststunden. Diese beziffern ganz einfach die Zeit (Stunden), die eine Anlage auf Volllast (Nennleistung) hätte laufen müssen und die effektiv erbrachte Jahresproduktion zu erbringen. Als Beispiel die Angabe in statista. Hier wird gesagt, dass in Deutschland (Onshore) mit 1‘800 Vollaststunden gerechnet werden kann um die Produktion einer WEA abzuschätzen.
1‘800 Vollaststunden entsprechen einer prozentualen Verfügbarkeit von:
1‘800 h / 8‘760 h * 100 = 20.5 %
D. h. , es wird erwartet, dass eine WEA etwa einen Fünftel der theoretischen Maximalleistung erreichen wird.
Für die 41 Schweizer WEA, welche im 2023 in Betrieb waren sind diese Werte in Bild 3.7-3 aufgezeigt. Es sind grosse Unterschiede erkennbar. Die besten Werte wurden auf den Jurahöhen mit 28 % und die schlechtesten Werte in den Alpen erreicht. Die WEA Gries auf dem Nufenenpass erreichte gerade mal 7.5 % - ein Wert, der zu denken gibt. Dieses Ergebnis bedeutet im Prinzip, dass auf dem Nufenen etwa vier Mal mehr WEA aufgestellt werden müssten als auf den Jurahöhen um die gleiche Stromproduktion zu erreichen.
Natürlich ist das vereinfachend, aber dem Gedanken muss trotzdem Rechnung getragen werden, wenn wie in der Präsentation Neukomm in der Schweiz ca. 900 WEA errichtet werden sollen. Diese werden sich über die gesamte Fläche der Schweiz verteilen müssen und können nicht alle auf den Jurahöhen stehen. Gerade die Anlagen in den Alpen lieferten bescheidene Ergebnisse.
Abstand der WEA zur nächsten Siedlung
Bereits in der Pionierzeit von WEA wurde als sinnvolle Regel die 10H Regel eingeführt. Ich war ca. 1980 im Windausschuss von Kiel (BRD) Diese Regel war damals unbestritten und galt als fairer Kompromiss zwischen Anlagenplaner und Bevölkerung.
Die Regel besagt: Der Abstand zwischen einer WEA und dem nächsten ganzjährig besiedelten Gebäude beträgt 10 Mal
die Nabenhöhe - also die Höhe des Mastes.
Unruhe entstand als die Bayrische Landesregierung 2014 eine 10H Regel für Bayern in die Bauordnung aufnahm wobei für H aber nicht die Nabenhöhe, sonder die Gesamthöhe der WEA (also Nabenhöhe plus ½ Rotordurchmesser) steht. Da neue, moderne WEA über 200 m hoch sind führt diese Regel natürlich zu einer starken Einschränkung von möglichem WEA Standorten. Nach stetigen Diskussionen wurde diese Regel in Bayern im 2022 nochmals bestätigt aber nun mit rigorosen Ausnahmen und um einen Mindestabstand von 1‘000 m ergänzt, der jedenfalls einzuhalten ist.
In der Schweiz ist die Abstandsregelung den Standortgemeinden (Baubewilligung) überlassen. Eine 10H Regel im ursprünglichen Sinne (10 x Masthöhe) würde aufgrund der hohen Siedlungsdichte in der Schweiz den Bau von WEA sicherlich beeinträchtigen. In diese Situation wird es für jede zukünftige WEA Diskussionen um die Abstandsregelung geben.
Bereits in der Pionierzeit von WEA wurde als sinnvolle Regel die 10H Regel eingeführt. Ich war ca. 1980 im Windausschuss von Kiel (BRD) Diese Regel war damals unbestritten und galt als fairer Kompromiss zwischen Anlagenplaner und Bevölkerung.
Die Regel besagt: Der Abstand zwischen einer WEA und dem nächsten ganzjährig besiedelten Gebäude beträgt 10 Mal
die Nabenhöhe - also die Höhe des Mastes.
Unruhe entstand als die Bayrische Landesregierung 2014 eine 10H Regel für Bayern in die Bauordnung aufnahm wobei für H aber nicht die Nabenhöhe, sonder die Gesamthöhe der WEA (also Nabenhöhe plus ½ Rotordurchmesser) steht. Da neue, moderne WEA über 200 m hoch sind führt diese Regel natürlich zu einer starken Einschränkung von möglichem WEA Standorten. Nach stetigen Diskussionen wurde diese Regel in Bayern im 2022 nochmals bestätigt aber nun mit rigorosen Ausnahmen und um einen Mindestabstand von 1‘000 m ergänzt, der jedenfalls einzuhalten ist.
In der Schweiz ist die Abstandsregelung den Standortgemeinden (Baubewilligung) überlassen. Eine 10H Regel im ursprünglichen Sinne (10 x Masthöhe) würde aufgrund der hohen Siedlungsdichte in der Schweiz den Bau von WEA sicherlich beeinträchtigen. In diese Situation wird es für jede zukünftige WEA Diskussionen um die Abstandsregelung geben.
3.7.2 Beispiele für WEA Referenzanlagen
Veranlassung
Um innerhalb dieses Website und bei Diskussionen ein Vereinfachung (gemeinsames Verständnis) zu erzielen werden nachfolgend zwei Anlagen als „Referenzanlagen“ beschrieben. Es sind dies:
1) Mittlere WEA: 3.3 MW Basis: Windpark Verenafohren (D)
2) Grosse WEA: 5.6 MW Basis: Projekt Weisslingen
Um innerhalb dieses Website und bei Diskussionen ein Vereinfachung (gemeinsames Verständnis) zu erzielen werden nachfolgend zwei Anlagen als „Referenzanlagen“ beschrieben. Es sind dies:
1) Mittlere WEA: 3.3 MW Basis: Windpark Verenafohren (D)
2) Grosse WEA: 5.6 MW Basis: Projekt Weisslingen
Mittlere WEA Link
Als Referenz für kleine bis mittlere WEA kann der Windpark Verenafohren mit den nachfolgenden Kernzahlen dienen.
Der Windpark liegt wenige km nördlich von Schaffhausen und besteht aus 3 identischen WEA.
Leistung einer Turbine: 3.3 MW
Nabenhöhe: 134 m
Rotor Durchmesser: 131 m
Gesamthöhe: 134 + (131/2) = 199.50 m
Als Referenz für kleine bis mittlere WEA kann der Windpark Verenafohren mit den nachfolgenden Kernzahlen dienen.
Der Windpark liegt wenige km nördlich von Schaffhausen und besteht aus 3 identischen WEA.
Leistung einer Turbine: 3.3 MW
Nabenhöhe: 134 m
Rotor Durchmesser: 131 m
Gesamthöhe: 134 + (131/2) = 199.50 m
Grosse WEA Link
Als Referenz für wirklich grosse WEA kann das Projekt Weisslingen (zwischenzeitlich sistiert) mit folgenden Kernzahlen dienen:
Leistung: 5.6 MW
Nabenhöhe: 166 m
Rotor Durchmesser: 160 m
Gesamthöhe: 166 + (160/2) = 246 m
Als Referenz für wirklich grosse WEA kann das Projekt Weisslingen (zwischenzeitlich sistiert) mit folgenden Kernzahlen dienen:
Leistung: 5.6 MW
Nabenhöhe: 166 m
Rotor Durchmesser: 160 m
Gesamthöhe: 166 + (160/2) = 246 m
Bild 3.7-1 zeigt einen Grössenvergleich der grossen WEA mit dem Eiffelturm und dem Zürcher Grossmünster.
Die Rotorspitze erreicht 89 % der Höhe des Eiffelturms und die vierfache Höhe des Grossmünsters.
Die Rotorspitze erreicht 89 % der Höhe des Eiffelturms und die vierfache Höhe des Grossmünsters.
Bild 3.7-1 Grössenvergleich der „Grossen Referenzanlage“
3.7.3 Windenergie in der Schweiz
Produktionsdaten der Schweizer WEA im 2023
In diesem Abschnitt werden die Produktionsdaten der 41 Schweizer WEA, die im 2023 ganzjährig in Betrieb waren zusammengestellt, ausgewertet und bezüglich ihrer Effizienz beurteilt. Zusätzlich werden auch die Daten des grenznahen Windparks Verenafohren aufgezeigt.
Bild- und Datenquelle: UVEK-GIS Windpark Verenafohren
In diesem Abschnitt werden die Produktionsdaten der 41 Schweizer WEA, die im 2023 ganzjährig in Betrieb waren zusammengestellt, ausgewertet und bezüglich ihrer Effizienz beurteilt. Zusätzlich werden auch die Daten des grenznahen Windparks Verenafohren aufgezeigt.
Bild- und Datenquelle: UVEK-GIS Windpark Verenafohren
Bild 3.7-2 WEA in der Schweiz 2023; Windpark Verenafohren (D)
In Bild 3.7-3 werden die Kerndaten und die Jahresproduktion 2023 der Windparks und grossen Einzelanlagen aufgrund der Angaben im UVEK-GIS für die Regionen Jura, Mittelland und Alpen zusammengestellt und die „Verfügbarkeit bezüglich der Nennleistung“ ausgewertet. Dies ist eine analoge Auswertung zu den „Volllaststunden“.
Es zeigt sich die erwartet gute Ausbeute der Anlagen auf den Jurahöhen mit ca. 28 %. Dagegen fallen die Ergebnisse für die Anlagen im Mittelland und in den Alpen enttäuschend aus. Die Werte für Gries (7.5 %) und Feldmoos/Rengg (10 %) sind schlicht unterirdisch. Ohne gegenteiligen Beweis bedeutet dies, dass in den Lagen Mittelland / Alpen ca. 3 bis 4 mal mehr WKA erstellt werden müssten um die gleiche Strommenge zu erzeugen wie auf den Jurahöhen erzeugt werden kann.
Zusätzlich wird noch der grenznahe Windpark Verenafohren (nördlich Schaffhausen) gezeigt. Dieser Windpark zeichnet sich ebenfalls durch eine hohe Effizienz aus - gleich wie die Anlagen auf den Jurahöhen.
Es zeigt sich die erwartet gute Ausbeute der Anlagen auf den Jurahöhen mit ca. 28 %. Dagegen fallen die Ergebnisse für die Anlagen im Mittelland und in den Alpen enttäuschend aus. Die Werte für Gries (7.5 %) und Feldmoos/Rengg (10 %) sind schlicht unterirdisch. Ohne gegenteiligen Beweis bedeutet dies, dass in den Lagen Mittelland / Alpen ca. 3 bis 4 mal mehr WKA erstellt werden müssten um die gleiche Strommenge zu erzeugen wie auf den Jurahöhen erzeugt werden kann.
Zusätzlich wird noch der grenznahe Windpark Verenafohren (nördlich Schaffhausen) gezeigt. Dieser Windpark zeichnet sich ebenfalls durch eine hohe Effizienz aus - gleich wie die Anlagen auf den Jurahöhen.
Bild 3.7-3a Anlagedaten und Stromproduktion von Schweizer Windparks im 2023
Bild 3.7-3b Anlagedaten und Stromproduktion von grossen Schweizer WEA im 2023
Bild 3.7-3c Anlagedaten und Stromproduktion für den Windpark Verenafohren (D) im 2023
3.7.4 Fokus Winterstrom
Liefern WEA Winterstrom?
Bei der Stromversorgung der Schweiz steht meistens der Bedarf an Winterstrom im Zentrum der Diskussionen. In diesem Zusammenhang wird für WEA stets hervorgehoben, dass ca. 2/3 der Stromproduktion im Winter anfällt. Dazu die nachfolgende Betrachtung.
Für den Windpark Verenafohren (D) werden von der „bürger-energie bodensee“ die monatlichen Erträge seit Inbetriebnahme des Windparks zur Verfügung gestellt (Bild 3.7-4 und Bild 3.7-5).
Bei der Stromversorgung der Schweiz steht meistens der Bedarf an Winterstrom im Zentrum der Diskussionen. In diesem Zusammenhang wird für WEA stets hervorgehoben, dass ca. 2/3 der Stromproduktion im Winter anfällt. Dazu die nachfolgende Betrachtung.
Für den Windpark Verenafohren (D) werden von der „bürger-energie bodensee“ die monatlichen Erträge seit Inbetriebnahme des Windparks zur Verfügung gestellt (Bild 3.7-4 und Bild 3.7-5).
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Bild 3.7-5 Verenafohren: Erträge 2018 bis 2024
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Die Daten des Verenafohren Windparks bestätigen dies eindrücklich.
Aber eine Frage stellt sich: Sind das nun gute Werte im Winter oder einfach nur schlechte Werte im Sommer?
Die Zahlen sagen folgendes:
Der Park hat 3 Turbinen mit je 3.3 MWn Nennleistung pro Turbine: (MWn: lies Megawatt Nennleistung)
Monatsproduktion: 3 * 3.3 MWn * 8‘760 h / 12 = 7‘227 MWnh -> 7‘227‘000 kWnh
Höchste Produktion im NOV: 3‘681‘914 kWh / 7‘227‘000 kWnh * 100 = 51 %
Tiefste Produktion im SEP: 796‘943 kWh / 7‘227‘000 kWnh * 100 = 11 %
Auch wenn 2023 ein Windrekordjahr war ist die Ausnützung im Winter mit über 50 % doch sehr gut. Die Schwäche im Sommer ist verkraftbar, da es ja ohnehin viel zu viel unnützer Sommer-Solarstrom geben wird/soll. Ausserdem sind schwache 11 % immer noch gleich viel wie das Jahresmittel des Gotthard Windparks.
Wenn nun der Fokus auf die Stromproduktion im Winter gelegt wird, soll hier noch ermittel werden wie viele Solarmodule erforderlich wären um den gleichen Stromertrag wie 1 Windturbine zu liefern. Der Vergleich der Winterproduktion von einer (1) mittleren Referenz-Windturbine (3.3 MWN) mit der Winterproduktion von einem (1) Referenz Solarpanel (400 WP) ergibt sich folgendes:
Aus Bild 3.7-4: Durchschnittliche Produktion von 1 Windturbine im Winterquartal (in kWh):
NOV 3‘681‘914 / 3 = 1‘227‘305
DEZ 3‘317‘238 / 3 = 1‘105‘746
JAN 2‘555‘072 / 3 = 851‘691
---------------------------------------------------------------------
Winterquartal 3‘184‘742 kWh
Durchschnittliche Produktion im Winterquartal von 1 Solarpanel im Schweizer Mittelland:
Basis: Standard Panel 400 WP (WP: lies Watt Peak)
Jährliche Stromproduktion bez. Peakleistung: 15 %
Anteil der Jahresproduktion im Winterquartal: 7 % -> Bild 3.6-4
Peak-Produktion im Winterquartal: 0.4 kWP * 8'760 h / 4 = 876 kWPh
Effektive-Produktion im Winterquartal: 876 kWPh * 0.15 kWh/kWPh * 0.07 = 9.2 kWh pro Panel
Die Gegenüberstellung ergibt nun folgendes:
3‘184‘742 kWh / 9.2 kWh = 346‘167 Panels
Eine (1) Turbine (3.3 MWN) des Windparks Verenafohren liefert also im Winterquartal (NOV, DEZ, JAN) so viel Strom wie schätzungsweise von mehr als 300‘000 Solarpanels (400 WP) im gleichen Zeitraum für das Schweizer Mittelland erwartet werden darf. Diese würden etwa eine Fläche von 400 m x 800 m belegen.
Aber eine Frage stellt sich: Sind das nun gute Werte im Winter oder einfach nur schlechte Werte im Sommer?
Die Zahlen sagen folgendes:
Der Park hat 3 Turbinen mit je 3.3 MWn Nennleistung pro Turbine: (MWn: lies Megawatt Nennleistung)
Monatsproduktion: 3 * 3.3 MWn * 8‘760 h / 12 = 7‘227 MWnh -> 7‘227‘000 kWnh
Höchste Produktion im NOV: 3‘681‘914 kWh / 7‘227‘000 kWnh * 100 = 51 %
Tiefste Produktion im SEP: 796‘943 kWh / 7‘227‘000 kWnh * 100 = 11 %
Auch wenn 2023 ein Windrekordjahr war ist die Ausnützung im Winter mit über 50 % doch sehr gut. Die Schwäche im Sommer ist verkraftbar, da es ja ohnehin viel zu viel unnützer Sommer-Solarstrom geben wird/soll. Ausserdem sind schwache 11 % immer noch gleich viel wie das Jahresmittel des Gotthard Windparks.
Wenn nun der Fokus auf die Stromproduktion im Winter gelegt wird, soll hier noch ermittel werden wie viele Solarmodule erforderlich wären um den gleichen Stromertrag wie 1 Windturbine zu liefern. Der Vergleich der Winterproduktion von einer (1) mittleren Referenz-Windturbine (3.3 MWN) mit der Winterproduktion von einem (1) Referenz Solarpanel (400 WP) ergibt sich folgendes:
Aus Bild 3.7-4: Durchschnittliche Produktion von 1 Windturbine im Winterquartal (in kWh):
NOV 3‘681‘914 / 3 = 1‘227‘305
DEZ 3‘317‘238 / 3 = 1‘105‘746
JAN 2‘555‘072 / 3 = 851‘691
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Winterquartal 3‘184‘742 kWh
Durchschnittliche Produktion im Winterquartal von 1 Solarpanel im Schweizer Mittelland:
Basis: Standard Panel 400 WP (WP: lies Watt Peak)
Jährliche Stromproduktion bez. Peakleistung: 15 %
Anteil der Jahresproduktion im Winterquartal: 7 % -> Bild 3.6-4
Peak-Produktion im Winterquartal: 0.4 kWP * 8'760 h / 4 = 876 kWPh
Effektive-Produktion im Winterquartal: 876 kWPh * 0.15 kWh/kWPh * 0.07 = 9.2 kWh pro Panel
Die Gegenüberstellung ergibt nun folgendes:
3‘184‘742 kWh / 9.2 kWh = 346‘167 Panels
Eine (1) Turbine (3.3 MWN) des Windparks Verenafohren liefert also im Winterquartal (NOV, DEZ, JAN) so viel Strom wie schätzungsweise von mehr als 300‘000 Solarpanels (400 WP) im gleichen Zeitraum für das Schweizer Mittelland erwartet werden darf. Diese würden etwa eine Fläche von 400 m x 800 m belegen.
3.7.5 Summary Windenergie
-------------------------------------------------------------------------------------------- meine persönliche Meinung -------------------------------------------------------------------------------------------
Beim Betrachten der vorstehenden Abschnitte zeigen sich einige für den Bau von WEA in der Schweiz bedeutende Aspekte:
a) Die Standortwahl einer WEA ist wichtig und hat einen grossen Einfluss auf die Produktivität der Anlage.
Es ist richtig, dass grosse WEA (>200 m) diverse Vorteile haben - die Wahl eines guten Standorts ist aber von grösserer Bedeutung.
Beispiele dafür:
> im Mittelland erreicht die deutlich kleinere Anlage Lutersam (119 m) eine wesentlich höhere Effizienz als Haldenstein (175 m)
> in den Alpen erreicht die kleine Anlage Gütsch/Oberalp (77 m) einen mehr als doppelt so hohen Effizienzwert wie das Schweizer
Schlusslicht Gries/Nufenen (131 m).
b) Die heute in der Schweiz in Betrieb stehenden WEA zeigen nur für die Jurahöhen und den Spezialfall „Rhoneknie“ gute bis sehr gute
Produktionswerte (Effizienz). Insbesondere liefern die Anlagen in den Alpen eine erstaunlich schlechte Auswertung.
Für das Mittelland gilt es die besten Standorte noch auszuloten.
c) Die „offizielle“ Erwartungshaltung an die Windenergie ist riesig. Neukomm schlägt 9 TWh/a vor, die durch 900 WEA zu erbringen sind.
Nach meiner Einschätzung dürften dafür eher 1‘200 Anlagen nötig sein.
So oder so - eine grosse Zahl. Das dürfte schwierig werden bei der hohen Besiedlungsdichte im Schweizer Mittelland und unserem
System der direkten Demokratie. Und natürlich, es können nicht alle WEA im Jurabogen und im Berner Seeland gebaut werden.
d) Die Schweiz hat eine sehr hohe Besiedlungsdichte - insbesondere natürlich im Mittelland und ist daher mit unseren Nachbarn nicht
direkt vergleichbar. Dabei muss eine vernünftige Abstandsregel eingehalten werden. Dass dies den einzelnen Standortgemeinden
überlassen wird, ist ein Unding.
e) Unser politisches System mit Volksbefragungen wird für viele WEA Projekte eine schwierige Hürde sein. Ob der politische Wille dafür
vorhanden ist wie Regierungsrat Dr. Martin Neukomm das erhofft?
f) Der Windpark Verenafohren (D) nördlich Schaffhausens hat für mich Vorbildcharakter.
Aus technischer Sicht erreicht er eine hohe Effizienz im Winter und aus gesellschaftspolitischer Sicht ist er doch akzeptabel da
vernünftige Abstände von mind. 1'000 m zu den Siedlungen eingehalten werden.
Auch die Grösse mit drei Turbinen ist akzeptabel im Gegensatz zu Planungen von ganzen „Turbinenwälder“ - also eine sorgfältige
Standortwahl (Bild 3.7-6)
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Beim Betrachten der vorstehenden Abschnitte zeigen sich einige für den Bau von WEA in der Schweiz bedeutende Aspekte:
a) Die Standortwahl einer WEA ist wichtig und hat einen grossen Einfluss auf die Produktivität der Anlage.
Es ist richtig, dass grosse WEA (>200 m) diverse Vorteile haben - die Wahl eines guten Standorts ist aber von grösserer Bedeutung.
Beispiele dafür:
> im Mittelland erreicht die deutlich kleinere Anlage Lutersam (119 m) eine wesentlich höhere Effizienz als Haldenstein (175 m)
> in den Alpen erreicht die kleine Anlage Gütsch/Oberalp (77 m) einen mehr als doppelt so hohen Effizienzwert wie das Schweizer
Schlusslicht Gries/Nufenen (131 m).
b) Die heute in der Schweiz in Betrieb stehenden WEA zeigen nur für die Jurahöhen und den Spezialfall „Rhoneknie“ gute bis sehr gute
Produktionswerte (Effizienz). Insbesondere liefern die Anlagen in den Alpen eine erstaunlich schlechte Auswertung.
Für das Mittelland gilt es die besten Standorte noch auszuloten.
c) Die „offizielle“ Erwartungshaltung an die Windenergie ist riesig. Neukomm schlägt 9 TWh/a vor, die durch 900 WEA zu erbringen sind.
Nach meiner Einschätzung dürften dafür eher 1‘200 Anlagen nötig sein.
So oder so - eine grosse Zahl. Das dürfte schwierig werden bei der hohen Besiedlungsdichte im Schweizer Mittelland und unserem
System der direkten Demokratie. Und natürlich, es können nicht alle WEA im Jurabogen und im Berner Seeland gebaut werden.
d) Die Schweiz hat eine sehr hohe Besiedlungsdichte - insbesondere natürlich im Mittelland und ist daher mit unseren Nachbarn nicht
direkt vergleichbar. Dabei muss eine vernünftige Abstandsregel eingehalten werden. Dass dies den einzelnen Standortgemeinden
überlassen wird, ist ein Unding.
e) Unser politisches System mit Volksbefragungen wird für viele WEA Projekte eine schwierige Hürde sein. Ob der politische Wille dafür
vorhanden ist wie Regierungsrat Dr. Martin Neukomm das erhofft?
f) Der Windpark Verenafohren (D) nördlich Schaffhausens hat für mich Vorbildcharakter.
Aus technischer Sicht erreicht er eine hohe Effizienz im Winter und aus gesellschaftspolitischer Sicht ist er doch akzeptabel da
vernünftige Abstände von mind. 1'000 m zu den Siedlungen eingehalten werden.
Auch die Grösse mit drei Turbinen ist akzeptabel im Gegensatz zu Planungen von ganzen „Turbinenwälder“ - also eine sorgfältige
Standortwahl (Bild 3.7-6)
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Bild 3.7-6 Windpark Verenafohren: Abstand zu den Siedlungen (Kreise mit 1‘000 m Radius)
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---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- meine persönliche Meinung ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Als weiteres Vorgehen würde ich begrüssen, wenn schnellstmöglich etwa ein Duzend Projekte mit grossen WEA realisiert würden - gut verteilt über das Mittelland ohne weitere Alpenstandorte. Nach einem vollen Betriebsjahr könnten dann die Produktionsergebnisse ausgewertet werden und daraus Schlüsse für effektive Standortregionen gezogen werden. WEA, die als mittlere Jahresproduktion weniger als 15% der Nennleistung erbringen sollen nicht realisiert werden - der geringe Ertrag rechtfertigt die daraus entstehenden Beeinträchtigungen nicht. Geringe Produktionserträge bedeuten einfach, dass viel mehr Anlagen errichtet werden müssen um ein bestimmtes Produktionsziel (z. Bsp. 9 TWh/a) zu erreichen.
In der Schweiz kann mit Windenergie bestimmt ein Beitrag zu Stromerzeugung gewonnen werden, dabei vor allem wertvoller Winterstrom. Windenergie wird aber nach meiner Einschätzung aufgrund der vorstehenden Betrachtungen kein relevanter Pfeiler für eine sichere Stromversorgung sein können.
Also Windenergieanlagen bauen - so viele wie sinnvoll und möglich. Aber gleichzeitig auch alle erforderlichen Massnahmen vorantreiben für eine zukünftige sichere Stromversorgung der Schweiz. Hier sind vor allem die öffentlich-rechtliche Stromkonzerne gefordert die eher das Bild von Lobby-Organisationen abgeben und von denen gefordert werden muss endlich belastbare Beweise vorzulegen wie trotz Flatterstrom und Dunkelflauten auch 2050 und danach eine zuverlässige Stromversorgung der Schweiz sichergestellt werden kann. Sie haben die Daten und (hoffentlich) auch die nötige Kompetenz um hier voran zu gehen bevor mit weiteren Volksabstimmungen neues Unheil angerichtet wird. Es ist völlig unklar wie die Energiestrategie 2050 des Bundes erfüllt werden kann.
Es fällt mir schwer Leuten zu widersprechen, die sagen: „Die Schweiz ist kein Windland“.
Das wird auch durch einen Blick auf den Global Wind Atlas (Bild 3.7-7) und auf die Windenergie-Karten des BFE deutlich (Bild 3.7-8).
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Als weiteres Vorgehen würde ich begrüssen, wenn schnellstmöglich etwa ein Duzend Projekte mit grossen WEA realisiert würden - gut verteilt über das Mittelland ohne weitere Alpenstandorte. Nach einem vollen Betriebsjahr könnten dann die Produktionsergebnisse ausgewertet werden und daraus Schlüsse für effektive Standortregionen gezogen werden. WEA, die als mittlere Jahresproduktion weniger als 15% der Nennleistung erbringen sollen nicht realisiert werden - der geringe Ertrag rechtfertigt die daraus entstehenden Beeinträchtigungen nicht. Geringe Produktionserträge bedeuten einfach, dass viel mehr Anlagen errichtet werden müssen um ein bestimmtes Produktionsziel (z. Bsp. 9 TWh/a) zu erreichen.
In der Schweiz kann mit Windenergie bestimmt ein Beitrag zu Stromerzeugung gewonnen werden, dabei vor allem wertvoller Winterstrom. Windenergie wird aber nach meiner Einschätzung aufgrund der vorstehenden Betrachtungen kein relevanter Pfeiler für eine sichere Stromversorgung sein können.
Also Windenergieanlagen bauen - so viele wie sinnvoll und möglich. Aber gleichzeitig auch alle erforderlichen Massnahmen vorantreiben für eine zukünftige sichere Stromversorgung der Schweiz. Hier sind vor allem die öffentlich-rechtliche Stromkonzerne gefordert die eher das Bild von Lobby-Organisationen abgeben und von denen gefordert werden muss endlich belastbare Beweise vorzulegen wie trotz Flatterstrom und Dunkelflauten auch 2050 und danach eine zuverlässige Stromversorgung der Schweiz sichergestellt werden kann. Sie haben die Daten und (hoffentlich) auch die nötige Kompetenz um hier voran zu gehen bevor mit weiteren Volksabstimmungen neues Unheil angerichtet wird. Es ist völlig unklar wie die Energiestrategie 2050 des Bundes erfüllt werden kann.
Es fällt mir schwer Leuten zu widersprechen, die sagen: „Die Schweiz ist kein Windland“.
Das wird auch durch einen Blick auf den Global Wind Atlas (Bild 3.7-7) und auf die Windenergie-Karten des BFE deutlich (Bild 3.7-8).
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