WindstromRückenwind für Nachhaltigkeit

© Suisse Eole, August 2013

Übersicht• Wozu Windenergie?• Die Technik• Wirtschaftliches• Situation und Potenziale• Rahmenbedingungen in der Schweiz• Standortwahl: Technik und Umwelt versöhnen• Windturbinen: Klein oder gross?• Akzeptanz von Windturbinen• Aufgaben für die Forschung – Märkte für Unternehmen• Herausforderung Windenergie• Suisse Eole: pragmatisch und den Dialog fördernd

© Suisse Eole. Fotomontage: Eole RES

Wozu Windenergie?

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Wir verschleudern unsere natürlichen Ressourcen …Endverbrauch der einzelnen Energieträger 1910-2000

| 1910 | 1920 | 1930 | 1940 | 1950 | 1960 | 1970 | 1980 | 1990 | 2000

(TJ)1 000 000

800 000

600 000

400 000

200 000

0

… bis zur Erschöpfung …

Der Peak Oil ist Realität

© www.peakoil.com

… und verändern unser Klima!Die exponentielle Zunahme des Ausstosses von CO2 und

anderer Treibhausgase kann Naturkatastrophen wie Überschwemmungen, Dürren und Stürme verursachen.

Die CO2-Konzentration in der Atmosphäre im Lauf der letzten 1000 Jahre (nach A. Indermühle et al., Nature 1999)

Pro Kopf wird heute 3,5mal mehr Strom konsumiert als 1950.

Gesamthaft braucht die Schweiz heute 6mal mehr Strom als

1950.

Stromverbrauch steigt

| 1950 | 1960 | 1970 | 1980 | 1990 | 2000 | 2010

600%

500%

400%

300%

200%

100%

© Suisse Eole, Quelle: BFE

Ziel Bund: 4 TWh bis 2050

Gute Gründe, den Wind zu nutzen

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• Saubere Energie, keine Emissionen, keine Abfälle, nach Ende der Betriebsdauer spurlos rückbaubar

• Erneuerbare und einheimische Energie, Diversifikation der Energiequellen

• Eine Windturbine produziert rund 80mal so viel Energie, wie für Bau, Installation und Rückbau benötigt werden

• Ein Drittel der Investitionen kommen regionalen Unternehmen zugute

• Nebenerwerb für Bauernbetriebe, am Standort weiterhin Landwirtschaft möglich

• Sehr gute Akzeptanz, zukunftgerichtetes Image für die Region, touristische Nutzung möglich

• Schauermärchen, die über Windturbinen erzählt werden, sind nicht wahr: Leise, effizient, akzeptiert, schont Vögel

Die Technik

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Komponenten und Funktionsprinzip

Quelle: www.stromonline.ch

Anlagenkonzepte

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Quelle: LEE Quelle: Windpower, DK Quelle: Eole

Luvläufer(heute übliches Prinzip)

Leeläufer Darieus-Rotor(vertikale Drehachse)

Rotorkonzepte: 1, 2 oder Rotorblätter

© Suisse Eole. Source : LEE

Es gibt Anlagentypen mit 1,2,3 oder noch mehr Rotorblättern. Heute hat sich bei grossen Anlagen das Konzept mit 3 Rotorblättern durchgesetzt.

Eigenschaften des Windes

Source: EWEA

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Der Wind muss dort geerntet werden, wo er am stärksten weht: in der Höhe. In Bodennähe verursachen Gebäude und Bäume Turbulenzen und bremsen den Wind.

Entwicklung der Anlagehöhe

© Suisse EoleQuelle: EWEA

Mit zunehmender Grösse werden die Anlagen effizienter und können den Wind in grösserer Höhe «ernten».

Anlagen für Binnenlandstandorte – Effizienz steigt

Technische Entwicklung

Betz’sches Gesetz

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3232max 14.1

2

159.0 vrvrP ⋅⋅=⋅⋅⋅= ρ

Die Energiemenge, die aus dem Wind gewonnen werden kann, ist abhängig von der Windgeschwindigkeit, der Luftdichte und der Fläche, auf die der Wind trifft (Rotorfläche). Das Gesetz des Physikers Albert Betz besagt, dass die Energie des Windes maximal zu 59,3 % genutzt werden kann.

Ertrags- und Leistungskurven

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Die meisten Windturbinen produzieren Strom ab einer Windgeschwindigkeit von ca. 3 m/s (11 km/h). Die maximale Leistung wir mit ca. 50 km/h Windgeschwindigkeit erreicht. Bei Windgeschindigkeiten über 100 km/h schaltet die Anlage automatisch ab.

Berechnung der Stromproduktion

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Die Stromproduktion einer geplanten Windenergieanlage kann aufgrund der Windmessung (Weibull-Verteilung) und der Leistungskurve des vorgesehenen Anlagentyps berechnet werden.

Wirtschaftliche Aspekte

© Suisse Eole© Suisse Eole

• Zwischen 1996 bis 2006 haben sich die Produktionskosten für Windstrom halbiert. Dies dank grösserer Windturbinen und Verbesserung des Wirkungsgrades.

• Die Strompreise im freien Markt sind in den letzten Jahren gestiegen.

• Setzt sich diese Entwicklung fort, kann Windstrom in naher Zukunft marktfähig produziert werden.

Eine wettbewerbstaugliche Energieform

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Stromkundinnen und -kunden wünschen mehr Naturstrom. Die Frage, wie Strom produziert werden sollte, wurde in einer repräsentativen Umfrage so beantwortet:•aus neuen erneuerbaren Energien: 40 % der Befragten•aus Wasserkraft: 38 % •aus Atomenergie: 5 % •aus Abfällen: 5 % •aus fossilen Energieträgern: 2 %

Repräsentative Befragung von 1002 Haushalten im Rahmen der Evaluation der

Stromkennzeichnung 2007, im Auftrag des Bundesamts für Energie

Aufgrund der grossen Nachfrage bieten heute die meisten Stromlieferanten Ökostromprodukte an.

Grosse Nachfrage nach Naturstrom

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• Windenergieanlagen schaffen durch Bau und Betrieb Arbeitsplätze. Weltweit bietet die Windenergiebranche gut 350'000 Arbeitsplätze.

• Mindestens ein Drittel der Investitionen werden regional getätigt. Beteiligungen ortsansässiger Investoren an Windparks erhöhen die regionale Wertschöpfung.

• Windturbinen verleihen einer Region ein dynamisches, modernes und zukunftweisendes Image. Mit geringem Aufwand kann ein Windpark einen sanften Tourismus herbeiführen.

• Der Bau von Windkraftanlagen fördert Forschung und Entwicklung (z.B. Meteorologie, Aerodynamik, Materialien) - für die Schweiz bekanntlich sehr wichtige Ressourcen.

Windenergie schafft Arbeitsplätze

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Situation und Potenziale

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Anteil Windstrom EU 2012: 7 %

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Eine Perspektive für Europa

© EWEA

Auf Basis der erfolgreichen Entwicklung der Windenergienutzung hat der europäische Windenergieverband EWEA bis 2030 einen Windstromanteil von 23 % des europäischen Stromverbrauchs prognostiziert.

Situation Schweiz heute

• 52.5 MW installiert. Durchschnittlich werden damit pro Jahr 92 GWh Windstrom erzeugt. Das entspricht dem Jahresbedarf von 26‘000 Haushalten.

• Die Anlagen auf dem Gütsch ob Andermatt sind mit2332 m ü.M. Europas höchstgelegener Windpark.

• Ziel des Bundes gemäss Energiestrategie 2050: 4260 GWh/a, ca. 7 % des aktuellen Stromverbrauchs

• Realisierbares Potenzial gemäss Suisse Eole: 6000 GWh/a bis 2035, ca. 10 % des aktuellen Stromverbrauchs

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Nachhaltiges Potenzial

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Nutzung von Standorten mit Windgeschwindigkeit> 4.5 m/s

Nutzung von Standorten mit Windgeschwindigkeit> 5.0 m/s

Szenario 1 (heute)Nabe 100 mRotordurchmesser 100 m

10.6 TWh 6.6 TWh

Szenario 2a / 2b (morgen)Nabe 100 / 120 mRotordurchmesser 128 m

14.3 / 18.2 TWh 8.8 / 10.7 TWh

Szenario 3 (wie 2a)jedoch ohne Ausschluss von Schutzgebieten

26.8 TWh 17.3 TWh

Rahmenbedingungen in der Schweiz

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Gemäss Empfehlungen BFE (Bau von WEA, 2010), i.d.R.:

• Windaufkommen, min. 4,5 - 5 m/s in 50 m Höhe

• Landschaftlich vorbelastetes Gelände (z. B. Bergbahnen, Bauten, Strommasten), keine exponierten Standorte

• Abstand zu Naturschutzgebieten und Sehenswürdigkeiten

• Rücksicht auf Lebensräume der Vögel, Fledermäuse

• Abklärungen bezüglich Lärm und Licht-Schatten-Effekt für nahe gelegene Siedlungen

Kriterien zur Standortwahl

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Gesamtenergiestrategie

Richtplanung

Nutzungsplanung

Baubewilligung

keine Verpflichtung für Gemeinden!

Planungs-/Bewilligungsverfahren

Bundesgericht: Öffentliches Interesse

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In seinem Ende August 2006 gefällten Grundsatzentscheid kam das Bundesgericht zum Schluss:

• Es besteht ein öffentliches Interesse an der Produktion von Windenergie in der Schweiz

• Das Landschaftsbild ist generell nicht statisch, sondern dynamisch zu verstehen. Landschaftsschutz darf nicht die Produktion von Windstrom verunmöglichen.

• In der Interessenabwägung soll der Stromproduktion aus erneuerbaren Energien mehr Gewicht gegenüber dem Landschaftsschutz eingeräumt werden.

• Dezentrale Anlagen produzieren weniger Strom als Grossanlagen. Die zu erwartende Stromproduktion ist für einen Standortentscheid kein Thema.

Kostendeckende Einspeisevergütung (KEV)

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Seit Mai 2008 gilt in der Schweiz die kostendeckenden Einspeisevergütung für Strom aus neuen erneuerbaren Energien. Die Prinzipien:• Der Einspeisetarif ermöglicht den Verkauf von Naturstrom zu einem fixen Tarif, der die Kosten decken soll.• Die Vergütung unterliegt einer Absenkung. Der Tarif für Neuanlagen wird jährlich reduziert. Somit besteht Anreiz für eine stetige Kostensenkung.• Die Mehrkosten werden finanziert via Abgabe von max. 1,5 Rp./kWh auf dem Strompreis. • Das System schafft Investitionssicherheit und hat in Deutschland und anderen Ländern sehr erfolgreiche Entwicklungen ausgelöst.

KEV für Windstrom

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• Vergütungsdauer: 20 Jahre• Vergütungssatz: 13,5 bis 21,5 Rp./kWh, für erste 5 Jahre

voller Vergütungssatz, nachher Reduktion entsprechend Vergleich mit Referenzanlage (mind. 13,5 Rp./kWh).

• Kleinanlagen (< 10 kWp): erhalten über die ganze Vergütungsdauer den Tarif von 21,5 Rp./kWh

• Absenkung: ab 2013 jährliche Tarifreduktion um 1,5 %• Alternative: Stromverkauf via Ökostrommarkt

Standortwahl:Technik und Umwelt versöhnen

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Prinzipien einer umsichtigen Planung

• Vermeiden einer Streuung von Windturbinen in der Landschaft – Konzentration an Standorten.

• Sorgfältige Standortwahl

• Integration des Projekts in die Richt- und Zonenplanung

• Lokale Behörden und Bevölkerung informieren und partizipieren lassen

• Mit Umweltorganisationen zusammenarbeiten

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Windturbinen: Ja, aber nicht irgendwo!

Es gelten strikte Kriterien für die Standortwahl. Sie sind in den «Empfehlungen zur Planung von Windenergieanlagen» des Bundes festgehalten:

• gute Windverhältnisse

• in angemessener Entfernung von Schutzgebieten

• keine Beeinträchtigung von Flora und Fauna

• möglichst in optisch vorbelasteten Gebieten

• gute Verkehrserschliessung

• Möglichkeit eines Netzanschlusses in der Nähe

• in genügender Entfernung von Siedlungen

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Erhebung der Windverhältnisse

© Suisse Eole; Illustration: Eole Res

Windmessung auf 50 m oder Nabenhöhe der künftigen Anlagen während eines Jahres, um verlässliche Winddaten zu erhalten

Exakte Computersimulation der langfristigen Windverhältnisseauf Basis der Windmessung, der Daten von nahen Wetter-stationen und der Topographie

Andere technische Erhebungen

Einschränkungen eruieren

Siedlungen, Strassen, Stromleitungen, Richtstrahlantennen für Radio/TV usw.

Zugang zum Standort und Anschluss ans Stromnetz prüfen

Notwendige Anpassungen für den Transport der Turbinen vornehmen und den Anschluss ans Stromnetz gewährleisten

Wahl der Windturbinen

Typ und Anzahl der Windturbinen werden aufgrund der technischen Erhebungen sowie ökologischer und ökonomischer Überlegungen festgelegt

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Ökologische Studien

Vogelzüge

Evaluation der Standorte bezüglich Vogelzüge

Untersuchung der lokalen Flora und Fauna

Gemieden werden Gebiete mit grossem naturschützerischem Wert und mit Pflanzen- und Tierarten, die unter Schutz stehen

© Suisse Eole

Ökologische Studien (Forts.)

© Suisse Eole; Fotomontage Eole Res

Simulation der Geräuschemissionen

Nachweis der Einhaltung der Lärmschutzverordnung

Integration in die Landschaft

Bewertung der landschaftlichen Auswirkungen durch Fotomontagen und Untersuchungen zur Sichtbarkeit der geplanten Anlagen

Ausgezeichnete Ökobilanz

© Rolf Frischknecht

Die Ökobilanzstudie (gemäss Methode der ökologischen Knappheit UBP 06) zeigt: Die Umweltbelastung von Windstrom ist im Vergleich zu anderen Stromerzeugungsarten sehr gering.

Windturbinen: Klein oder gross?

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Was ist sinnvoller: Eine mittelgrosse …

© Suisse Eole; Photomontage Eole Res

Die Leistung einer 80 Meter hohen Turbine (800 000 kWh/Jahr) entspricht ...

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… oder viele kleine Windturbinen?

© Suisse Eole; Photomontage Eole Res

… der Leistung von 39 Windturbinen mit einer Höhe von 30 m.

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Warum besser grosse Turbinen?

• Um eine grosse Streuung in der Landschaft zu vermeiden. Die involvierten Bundesämter (BAFU, ARE, BFE) und die wichtigsten Umweltorganisationen befürworten die Installation einer kleineren Anzahl grosser Windturbinen an sorgfältig gewählten Standorten.

• Um die Produktionskosten möglichst tief zu halten.Grosse Windturbinen produzieren Strom zu geringeren Kosten als kleine.

© Suisse Eole; Photomontage Eole Res© Suisse Eole

Akzeptanz von Windturbinen

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Resultate einer Umfrage des BFE (420 Befragte; Fehlerquote ± 5%, 2002):

• 97% der Befragten erachten es als sinnvoll, erneuerbare Energie zu fördern

• 89% der Befragten halten es für richtig, die Windenergieproduktion in der Schweiz auszubauen.

• 97% der Befragten rund um die Windturbinenstandorte Mont-Crosin und Andermatt sagen ja zum Ausbau der Windenergie. Das bedeutet: Rund um bestehende Anlagen ist die Windenergie noch besser akzeptiert als anderswo.

Grosse Akzeptanz – vor allem an bestehenden Standorten

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• Ca. 40 000 Besucher pro Jahr

• 80 Geschäftskunden und 1500 Privathaushalte konsumieren Windstrom gegen Aufpreis

• Begeisterung der lokalen Bevölkerung

• Der regionale Nutzungs-plan Windenergie wurde einstimmig angenom-men

Beispiel Mont-Crosin

Kindertross aus der Region Mont-Crosin am Winzerfest in Neuenburg.

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• Der WWF unterstützt den Ausbau der Windenergie• Die Standortevaluation muss von Anfang an in

Zusammenarbeit mit Naturschutzorganisationen geführt werden.

Kriterien für Standortwahl:• landschaftlich vorbelastetes Gelände (z.B. Bergbahnen,

Bauten, Strommasten)• Ausreichender Abstand zu Naturschutzgebieten und

Sehenswürdigkeiten• Rücksicht auf Lebensräume der Vögel • Landschaftsschutz: Keine landschaftlich exponierten

Standorte• Abklärungen bezüglich Lärm und Licht-Schatten-Effekt für

nahe gelegene Siedlungen

Stellungnahme des WWF

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Aufgaben für die Forschung –Märkte für Unternehmen

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• Windmodellierung• Komponenten und Materialien• Messinstrumente• Projektplanung• Leichtwindanlagen• Ausrüstung für kaltes Klima

Die Stärken der Schweizer Windbranche

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• Wenig Forschung auf dem Gebiet der Windenergie• Der Unterschied zu Deutschland und Österreich ist

enorm• Die nötigen Kompetenzen wären vorhanden

Nötig sind: Koordination und Förderung Schaffung von Plattformen zum

Erfahrungsaustausch

Situation an den Schweizer Hochschulen

© Suisse Eole Quelle: Serge Lillo, Professor an der Hochschule Wallis

• Akzeptanz der Anlagen Analysen, Richtlinien• Generatoren mit variabler Drehzahl und grosser

Zuverlässigkeit• Planung von Anlagen in komplexem Gelände• Modellierungsinstrumente zur Evaluation,

Validierung und Optimierung von Standorten• Messinstrumente für extremes Klima (z.B.

beheiztes Anemometer für Vereisungsstandorte)• Optimierung der Leistungselektronik im

Megawattbereich (z.B. Wechselrichter)• Nanotechnologie, z.B. Schutz der Rotorblätter

gegen Staub und Vereisung• Günstige Kleinwindräder für die dezentrale

Versorgung in Entwicklungsländern

Chancen für Forschung und Entwicklung

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Herausforderung Windenergie

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Herausfordernde Windstromprojekte

Raumplanerische Herausforderungen• Festlegen der kantonalen politischen Ziele und Integration in

die Richtplanung• Wahl der besten Standorte: Technik/Umwelt

Technische Herausforderungen• Erschwerte klimatische Bedingungen (z.B. in den Alpen):

Neue Entwicklungen verbessern Zuverlässigkeit und Leistung• Schwieriger Zugang zu gewissen Standorten: Entwicklung

neuer Transporttechniken für Anlagenteile• Prognosen in komplexem Gelände: Entwicklung von

Simulationsprogrammen zur Berechnung der Windverhältnisse

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• Grosse Verfügbarkeit der Ressource Wind, Windverhältnisse z.T. besser als angenommen

• Kontinuierlicher Zubau von Anlagen

• Positives Bundesgerichtsurteil anerkennt die öffentliche Bedeutung der Windenergie. Reduziert die Gefahr unberechtigter Einsprachen

Positive Entwicklungen

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• Anerkennung der Bedeutung der Windenergie im Rahmen der Energiestrategie 2050

• Fortschritte in der kantonalen Richtplanung (z.B. VD, VS, BE, SO, FR)

• Dynamische Entwicklung der Schweizer Windbranche

Positive Entwicklungen (Forts.)

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Suisse Eole:Pragmatisch und den Dialog fördernd

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Suisse Eole:Tatkräftige Projektunterstützung

• Verbesserung der Rahmenbedingungen durch: Unterstützung bei der Anlagenplanung Verbesserung der Absatzpreise für Windstrom Unterstützung beim Netzanschluss Vorantreiben der kantonalen Richtplanung

• Information aller Betroffenen• Verbesserung der Projektqualität durch Information,

Ausbildung und Dialogförderung zwischen den Betroffenen• Vernetzung der verschiedenen Akteure• Zusammenarbeit mit dem Bundesamt für Energie, den

kantonalen Energiefachstellen und Raumplanungsämtern sowie mit Umweltorganisationen

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Suisse Eole: Förderung der Windenergie auf breiter Ebene• Information, Beratung und Unterstützung von Fachpersonen

und breiter Öffentlichkeit durch Informationsstellen in der Deutschschweiz und der Romandie

• Förderung von Windenergieanlagen• Entwicklung von Planungsinstrumenten• Organisation von Veranstaltungen und Kursen,

Teilnahme an Messen und Ausstellungen• Information auf politischer Ebene• Kontakt zu Behörden und Umweltorganisationen• Förderung des Absatzes von Windstrom• Führen einer Website, Herausgabe eines Newsletters

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Falls Sie noch mehr wissen möchten:

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