Technik

Infos zur Technik der Windkraftanlagen

Einen Überblick über die Technik der Windkraftanlagen bietet dieser Wikipedia.org-Artikel.

Das Landratsamt Böblingen hat öffentlich gemacht, dass für geplante Windparks in Sindelfingen-Darmsheim und Jettingen Windkraftanlagen vom Typ Vestas V172 vorgesehen sind, die eine Nabenhöhe von 175 m und eine Gesamthöhe von 260 m erreichen. Vestas bietet diese Türme seit Ende 2022 auch mit einer Nabenhöhe von 199 m und Gesamthöhe von 285 m an. Damit wären sie ein Drittel höher als der Stuttgarter Fernsehturm. Eine allgemeine technische Beschreibung der V172 bietet dieses Dokument.

Diese Stromkraftwerke sind heiße Kandidaten auch für das Waldstück BB-14 zwischen Böblingen und Mauren. Bei einem Rotordurchmesser von 172 m wird von den Flügeln eine Fläche überstrichen, die der Größe von drei Fußballfeldern entspricht. Man müsste drei der in den Wohngebieten Grund / Diezenhalde stehenden Hochhäuser übereinander stapeln, um die Größe des Rotorkreises zu erreichen.

Größenvergleich. Sehen Sie das kleine Häkchen zwischen dem vorgesehenen Windrad und dem rechten Baum? So groß sind Sie!

Bislang existieren diese Monstertürme, die zu den größten derzeit weltweit angebotenen Windrädern für den An-Land-Betrieb zählen, nur in den Werbebroschüren des dänischen Herstellers. Im Herbst 2023 wurde die erste Maschine verkauft, die Aufstellung im Windpark Hoßkirch ist für den Sommer 2025 geplant.

Die Landesregierung publiziert eine interaktive Karte, die die bestehenden Windenergieanlagen in Baden-Württemberg anzeigen. Wählen Sie dort links das „erweiterte Kartenangebot / Angebot öffnen“, um über die Filterfunktion die Windräder nach Ihren Kriterien auswählen zu können. Die größten derzeit in Baden-Württemberg stehenden Windräder dürften die im Sommer 2024 im Windpark Junge Donau westlich von Tuttlingen installierten 241 m hohen Vestas V150-Türme mit 150 m Rotordurchmesser sein.

Warum sind die im Kreis Böblingen vorgesehenen Windtürme von solch babylonischer Größe? Weil es ein ausgewiesenes Schwachwind-Gebiet ist! Erst in großen Höhen kann ein Wind erhofft werden, der (bei Glück und dank kräftig fließender Fördergelder) eine halbwegs profitable Stromproduktion gestattet.

Dieses Beschreibung der EnBW für den Windpark Burladingen zeigt am etwas kleinere Modell V162 exemplarisch einen Bauablauf.

Und wieviel Windstrom gibt es jetzt?

Der Stromgenerator des Riesenwindkraftwerks ist für 7,2 MW Spitzenleistung ausgelegt. (Das ist viel, die größten bislang in Baden-Württemberg errichteten Anlagen schaffen 4,5 MW.) Bei Zubereitung Ihres Sonntagsmenüs mit Rostbraten im elektrischen Backofen, dazu Bratkartoffeln, Gemüse und Soße auf dem Elektroherd, benötigen Sie eine Leistung von 2-3 kW. Unser Anlage kann so ca. 3.000 Haushalte gleichzeitig versorgen – wenn der Wind weht.

Rechnen wir einmal anders. Das stillgelegte Atomkraftwerk (AKW) Neckarwestheim leistete etwa 1.400 MW, rund 200 mal so viel wie unser 7,2 MW-Windrad. Das ist aber nur die halbe Rechnung. Ein Atomkraftwerk liefert über das Jahr gerechnet gut kalkulierbar in etwa 90 Prozent der Zeit den erwarteten Strom, ein Windkraftwerk mangels geeignetem Wind nur in 15 bis 20 Prozent der Zeit. Das eingerechnet, braucht es etwa 1.000 Riesenwindräder als Ersatz für das AKW. Zum Vergleich: In ganz Baden-Württemberg sind derzeit knapp 800 Anlagen mit durchschnittlich 2,3 MW Spitzenleistung in Betrieb, die zusammen etwa ein Viertel Atomkraftwerk ersetzen können. Berücksichtigt man jetzt noch, dass die Lebenszeit eines Atomkraftwerkes 40 Jahre beträgt, die eines Windkraftwerkes aber nur 20 Jahre, so müssen 2.000 Windräder statt eines AKWs gebaut werden.

Auch das ist noch nicht die ganze Rechnung. Die Vorstellung, irgendwo weht immer Wind und produziert Strom, ist leider falsch. Das weiß unser Bundeswirtschaftsminister. Und weil er nicht will, dass Sie in Flautezeiten bei rohen Kartoffeln am Mittagstisch sitzen müssen, sieht er als Backup-Lösung hoch subventionierte Gaskraftwerke vor, zusätzlich zu den Windrädern. Wir meinen: Wer die Böblinger Bevölkerung mit verlässlichem Windstrom versorgen will, sollte also gleich ein Gaskraftwerk im Böblinger Wald mit einplanen. Oder wo soll es stehen?

In den folgenden Ausführungen orientieren wir uns an einem Vestas V172-Kraftwerk:

Fundament

Klar, dass solch ein Koloss im Böblinger Wald ordentlich gegründet sein muss. Wenn die Bodenverhältnisse es erlauben, wird eine Flachgründung gewählt. Üblich ist ein Stahlbetonfundament mit einen Durchmesser von etwa 25 m und einer Tiefe von bis zu 4 m. Eine grobe Abschätzung führt zu einer nötigen Menge von ca. 1.300 Kubikmeter oder mehr als 3.000 Tonnen Beton, was die Anfahrt von gut 150 Betonmischfahrzeugen erfordert. Mit diesem Material könnte man eine mittelgroße Wohnsiedlung errichten.

Eine Herausforderung ist der im Baugesetzbuch geforderte Rückbau am Ende der meist 20-jährigen Betriebszeit, wenn die Fördergelder auslaufen. Zwar müssen Finanzmittel für diese Tätigkeiten zurückgelegt werden. Diese sind jedoch häufig zu knapp bemessen, so dass nur der oberste Meter beseitigt wird oder die Arbeit gesetzwidrig ganz unterbleibt. Es bestehe das Risiko, dass der Steuerzahler für die Kosten in Millionenhöhe aufkommen muss, hört man vom Landesrechnungshof Rheinland-Pfalz. Das Umweltbundesamt befürchtet ebenfalls, „dass sich mittelfristig Finanzierungslücken zwischen den gebildeten Sicherheitsleistungen der WEA-Betreiber, ihren finanziellen Leistungsfähigkeiten und den zukünftig zu erwartenden Entsorgungskosten auftun“ und denkt dabei auch an das aufwändige Recycling der Rotorblätter.

Turm und Maschinenhaus

Die Riesentürme werden in Hybridbauweise erstellt; auf Betonsegmente im unteren Teil folgen Stahlrohrsektionen. Darauf sitzt das Maschinenhaus in den Maßen einer Dreizimmerwohnung, aus dem die 6 m lange Rotornabe herausragt. Es ist drehbar gelagert (Azimut), damit der Rotor in den Wind geführt werden kann. Zur Errichtung eines Turms kalkuliert der Hersteller mit über 60 Schwerlasttransporten.

Die Gondel enthält den Antriebsstrang mit Getriebe, Stromgenerator und Transformator. Es sind je über 1.000 Liter Getriebe- und Hydraulik-Öl sowie 3.000 Liter Transformatoren-Öl vorhanden, was eine signifikante Brandlast darstellt und wassergefährdend ist. In 175 m Höhe kann die Feuerwehr keinen Brand löschen. Verbaut ist ein Permanentmagnet-Generator. Die Magnete basieren auf einer Neodym-Legierung. Dieses Metall wird fast ausschließlich in China abgebaut und hat den Ruf, erhebliche Umweltschäden zu erzeugen. Kritisiert wird auch das extrem klimaschädliche SF6-Isoliergas in den elektrischen Schalteinrichtungen, welches bei einer Havarie oder bei schlampigem Recycling entweichen könnte.

Rotor

Üblich ist ein dreiblättriger Rotor als Kompromiss zwischen Windausbeute, Stabilität und Kosten. Das letzte Rotorenwerk in Deutschland wurde 2022 geschlossen und nach Indien verlagert.

Die Flügel sind an der Nabe einzeln in ihrer Achse drehbar gelagert (Pitch), womit sie an die Windgeschwindigkeit angepasst und auch angehalten werden können. Bei Volllast dreht sich das Rad mit 12 Umdrehungen pro Minute, was eine Umlaufgeschwindigkeit der Flügelspitzen von 390 km/h ergibt. 36 mal in der Minute streicht ein Flügel am Mast vorbei, was ein Wusch-wusch-wusch-Geräusch erzeugt. Die Lautstärke beträgt laut Herstellerangaben 106,9 dB(A). Das entspricht dem Lärm eines Presslufthammers.

Die überstrichene Kreisfläche bestimmt den Stromertrag. Zehn Prozent längere Blätter ergeben 20 Prozent mehr Ausbeute. Jedes Rotorblatt ist etwa so lang und so schwer wie 15 Personenkraftwagen. Es besteht aus glasfaserverstärktem Epoxidharz oder Polyester (GFK) im Verbund mit Karbonfasern (CFK). Über die Betriebszeit stellt sich ein feiner Oberflächenabrieb ein, mit dem gesundheitsgefährdende Partikel weit verweht werden. Bei Karbonfasern existieren keine Grenzwerte für die Umweltbelastung. Das Langzeitrisiko einer Erkrankung trägt die Bevölkerung. Wir fühlen uns an die Holzschutz- und Asbestbelastungen in alter Bausubstanz erinnert, die auch erst spät thematisiert wurden und dann zu aufwändigen Sanierungen führten.

Besonders gefährlich wird es im Brandfall, wenn lungengängige Karbonfasern freigesetzt werden. Sie gelten laut Gefahrstoffrecht als „krebserzeugend Kategorie 2, Verdacht auf karzinogene Wirkung beim Menschen“. Der Schadensort muss unter Verwendung von Ganzkörper-Schutzkleidung sorgfältig dekontaminiert werden.

Das Recycling der Rotorblätter am Ende der Lebenszeit ist ein bis jetzt ungelöstes Problem. Ein Zerkleinern der demontierten Flügel am Ort des Windrads setzt gesundheitsgefährdende Mikrofasern frei. Derzeit steht neben dem Augen-zu-und-weg-Verschiffen ins Ausland nur das Verbrennen in Zementwerken als Entsorgung zur Verfügung. Für die Zementindustrie werden großzügig Ausnahmegenehmigungen zur Überschreitung der allgemeinen Abluftgrenzwerte gewährt. Das Umweltbundesamt schätzt, dass bis zum Jahr 2040 ca. 590.000 Tonnen Verbundwerkstoffe aus Rotorenrückbau anfallen, darunter 11.000 Tonnen Karbonfasern. Es sucht verzweifelt nach einer Lösung des Recyclingdilemmas.

Der Wissenschaftliche Dienst des Deutschen Bundestages hat 2023 den Sachstand bezüglich des Recyclings von Windkraftanlagen zusammengestellt. Ebenso behandelt dieser Film der Deutschen Welle (8 Minuten) die gegenwärtige Situation.

Flächenverbrauch

Welche Fläche benötigt ein Windkraftwerk? Kommt drauf an, wie man misst. Der aus der Erde ragende Turmfuß umfasst mitsamt Anbauten eine Fläche von weniger als 200 qm. Betrachtet man die vom Fundament versiegelte Bodenfläche, so sind es etwa 500 bis 600 qm. Unter Einbeziehung der während der Bauphase benötigten Bauflächen und Zuwege kommt man auf 8.000 bis 10.000 qm, das Landratsamt rechnet mit 8.600 qm, die abgeholzt werden müssen.

Die sich nach dem Wind ausrichtenden Rotorblätter projizieren auf den Boden einen Kreis von 23.000 qm, in dem man „unter“ dem Rad stehen kann. Um im Winter drohenden Eisabfall von den Flügeln auszuweichen, ist gemäß Windenergieerlass der Landesregierung ein Abstand von 1,5 x (Nabenhöhe + Rotordurchmesser) erforderlich, was einen Kreis von mindestens 500 m Durchmesser und damit eine Fläche von 800.000 qm oder 80 Hektar umschreibt. Dieser Bereich muss mit Eisabwurf-Warnschildern kenntlich gemacht werden.

Damit sich die Räder nicht gegenseitig den Wind wegnehmen, muss als Richtwert untereinander ein Abstand in der Hauptwindrichtung vom fünffachen Rotordurchmesser eingehalten werden, in Nebenwindrichtung reicht der dreifache Durchmesser. Beim 172 m-Rotor ergibt sich im Windpark ein Flächenbedarf von 140 Hektar pro Anlage.

Um den Betriebslärm für das Wohnen auf ein halbwegs erträgliches Maß zu reduzieren, sollte gemäß Windenergierlass ein Mindestabstand von 700 m eingehalten werden. Somit macht ein Windrad eine Fläche von mehr als 150 Hektar Land für Wohnzwecke unbrauchbar. Entsprechend groß ist auch das Gebiet im Naherholungswald, in dem mit Lärmbelästigung zu rechnen ist. Andere Bundesländer fordern einen Mindestabstand von 1.000 m oder gar der 10-fachen Anlagehöhe bis zum Siedlungsgebiet.

Es geht noch mehr: Der Abstand zu Erdbebenmessstationen soll nach Vorgaben des Regionalverbandes 5 km betragen, damit die Infraschallvibrationen der Türme die empfindlichen Messgeräten nicht stören. Gleiche Abstandsregel gilt für Wetterradar. Flugverkehrs-Navigationseinrichtungen und Drehfunkfeuer der Flugsicherung können auch im Abstand von über 10 km irritiert werden.

Havarien

Am 22.02.2024 ist bei Dornstadt auf der Alb ein 40 Meter langer Windradflügel abgebrochen und in geringer Nähe zu Autobahn und Schnellzugstrecke auf einen Acker gestürzt. Solche Fälle sind keine Seltenheit. Im niedersächsischen Rotenburg (Wümme) wurde im Oktober 2023 nach wiederholtem Rotorblattbruch ein ganzer Windpark amtlich stillgelegt. Wer auf der Plattform youtube.com nach „Windrad Brand“, „Windrad Bruch“ oder ähnlichen Einträgen fahndet, wird reichlich bedient. Die Gestehungskosten eines Windrades sind ein entscheidender Faktor für die Gesamtprofitabilität des Projektes, da wird gern an der Bauwerksqualität gespart. Übrigens: Das Böblinger Windkraftgebiet BB-14 liegt teilweise in der Erdbebenzonen 2. Ob die geplanten Windtürme den möglichen Erschütterungen standhalten?

Im Gegensatz zu den Atomkraftwerken, die einer peniblen technischen Überwachung unterliegen, wo jede lockere Schraube gemeldet werden muss, gibt es für Windkraftanlagen keine Meldepflicht und kein gesetzliches Schadensregister. Der TÜV rechnet mit 50 gravierenden Schäden pro Jahr in Deutschland. Das ist jährlich eins von 600 Windrädern, welches abbrennt, einen Flügel verliert oder mit abgeknicktem Turm in die Landschaft schaut. Nicht selten wird das weite Umfeld des Turmes dabei nachhaltig kontaminiert.

Dieser Film des MDR (29 Minuten) veranschaulicht die an Windrädern vorkommenden Schadensfälle:
(Link zu: Feuer, Eis und Rotorbruch – Wie sicher sind unsere Windgiganten?)

Die Bürgerinitiative keine Windkraft im Emmerthal versucht dankenswerterweise, eine Liste über bekannte Stör- und Unfallereignisse an Windkraftanlagen aktuell zu halten. Für die Jahre 2022/2023 sind zusammengerechnet 8 Brände, 17 Gondel- oder Rotorabwürfe, 2 abgeknickte Türme, 2 Kranumstürze und 87 sonstige Ereignisse (überwiegend Abriss wegen / Reparaturen von Konstruktions- und Fertigungsmängel) verzeichnet, leider auch 2 tödliche Arbeitsunfälle. Wir können keine Garantie für Vollständigkeit und Richtigkeit übernehmen. Das Dokument enthält auch Hinweise über den Umgang mit Karbonfasern im Brandfall.

Die Initiative Lebenswertes Böblingen
setzt sich für den Erhalt des Waldes
und unser aller Lebensqualität ein.
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