Gestern, Heute und Morgen der Windenergie

Vom Wind getrieben - Wie hat sich die Windenergie im Laufe der Zeit entwickelt?

Hanna Wessendorf

Klimaschutz und eine von anderen Ländern unabhängige Energieversorgung - die Stimmen der deutschen Bevölkerung zur Umsetzung dieser Ziele scheinen immer lauter zu werden. Um diese zu erreichen, wird die Energiegewinnung aus erneuerbaren Energien - wie beispielsweise Wind - immer bedeutsamer. Bereits im Jahr 2000 trat deshalb das Erneuerbare-Energien-Gesetz, kurz EEG, in Kraft und löste damit das seit 1991 gültige Stromeinspeisungsgesetz ab (vgl. Umweltbundesamt 2021). Um den Ausbau noch einmal zu beschleunigen, haben Bundesrat und Bundestag im Juli 2022 das "Wind-auf-See-Gesetz" sowie das "Windenergie-an-Land-Gesetz" verabschiedet, welche im Januar und Februar 2023 in Kraft getreten sind (vgl. Die Bundesregierung 2023).

Das Thema Windenergie ist jedoch nicht erst seit der Verabschiedung des "Windenergie-an-Land-Gesetzes" präsent. Als Symbol für den Aufbruch der modernen Windenergie ging vor fast 40 Jahren das erste, früher sogenannte, XXL-Windrad in Deutschland an den Start. Damals scheiterte dieses Projekt noch aufgrund von technischen Problemen. Mit der Zeit schritt die technologische Entwicklung jedoch immer weiter voran. Es wurden leistungsstärkere und zuverlässigere Anlagen und Windparks entwickelt - sowohl an Land als auch auf See (vgl. BDEW 2022). Die Entwicklung der Windenergie war so erfolgreich, dass Windenergieanlagen - im Folgenden als WEA abgekürzt - inzwischen in der ganzen Welt zu finden sind.

In diesem Artikel wird die historische Entwicklung der traditionellen Windenergienutzung mit Fokus auf die Entwicklung in Europa und Deutschland beleuchtet sowie aufgezeigt, welche technologischen Entwicklungen notwendig waren, um die Windenergie in der heutigen Form für die Stromerzeugung nutzen zu können. Des Weiteren werden die politischen Entwicklungen seit den 1990er Jahren thematisiert.

Wo hat die Windenergie ihren Ursprung?

Die Nutzung von Windenergie hat eine lange Geschichte, die bis in die Antike zurückreicht. Die ersten Aufzeichnungen über die Verwendung von Windenergie stammen aus dem Persischen Reich, wo sie bereits um das Jahr 1.500 v. Chr. zur Mahlung von Getreide genutzt wurde. Auch in China wurde sie bereits zum Pumpen von Wasser genutzt (vgl. EnBW 2023). In Europa sind WEA jedoch erst seit dem 12. Jahrhundert bekannt, allerdings waren sie den WEA von heute bereits damals sehr ähnlich. Sie wurden im 16. Jahrhundert in den Niederlanden als Windmühlen für mühlenbetriebene Fertigungsprozesse genutzt (vgl. EnBW 2023).

Im Juli 1887 gelang es dem schottischen Erfinder James Blyth als erstem Mensch, Elektrizität mit Hilfe von Windenergie zu erzeugen. Er soll Blei-Akkumulatoren mit Strom aus einer von ihm selbst konstruierten WEA gespeist haben, um damit Glühbirnen in seinem Haus leuchten zu lassen (vgl. Energie-Winde - Orsted 2017).

Die Umsetzung der Stromwindkraft kam jedoch erst im Jahr 1891 auf dem europäischen Festland an: Der dänische Physiker Poul la Cour ließ auf dem Schulgelände von Askov eine Versuchsanlage zur Stromerzeugung errichten. Später fand er heraus, dass schnell rotierende Windturbinen mit weniger Rotorblättern am effizientesten für die Stromerzeugung waren (vgl. Energie-Winde - Orsted 2017).

In Folge dieser Durchbrüche fingen zahlreiche Wissenschaftler an, sich mit der Erforschung der Grundlagen zur Windenergie zu beschäftigen. Beispielsweise formuliert der deutsche Physiker Albert Betz 1919 das bis heute gültige "Betz'sche Gesetz". Dieses Gesetz besagt, dass sich mit einer WEA maximal 59,3 % der kinetischen Energie des Windes nutzen lassen (vgl. EnBW 2023).

1941 baute der amerikanische Ingenieur Smith Putnam auf Basis dieser neu gewonnenen Erkenntnisse die erste WEA, die mehr als ein MW Nennleistung erreichte (vgl. EnBW 2023). Diese Anlage wurde jedoch bereits vier Jahre später in Folge eines Rotorblattabrisses stillgelegt. Ungefähr zur gleichen Zeit kam der Trend nach Europa, wo sich viele Erfinder und der Ingenieur Johannes Juul mit dem Thema auseinandersetzten. So entstand der heute bekannte Aufbau mit einem schlanken Sockel und drei Rotorblättern (vgl. Energie-Winde - Orsted 2017).

Am Ende der 1980er Jahre startete der weltweite Durchbruch in den USA. Grund für den schnellen Ausbau der WEA waren damals Energiepreiskrisen, günstige steuerliche Investitionsbedingungen und ein steigendes Umweltbewusstsein in der Bevölkerung (vgl. EnBW 2023). Die Dänen waren jedoch die ersten, die den Schritt vom Land ins Meer wagten. Im Jahr 1991 entstand in Dänemark - vor der Insel Lolland - der erste Offshore-Windpark mit elf WEA, der noch heute zuverlässig Strom liefert. Die politischen Rahmenbedingungen spielten auch hier eine wesentliche Rolle für den zunehmenden Bau der Windenergie (vgl. EnBW 2023).

Wie hat sich die Windenergie in Deutschland entwickelt?

Der Ursprung der modernen Windenergie Deutschlands ist auf das Jahr 1983 zurückzuführen. Am Kaiser-Wilhelm-Koog nahe der Nordseeküste wurde ein fast 100 Meter hoher Turm mit zwei 50 Meter langen Flügeln ans Stromnetz angeschlossen. Mit den Maßen der von der Öffentlichkeit als Gigant bezeichneten "Growian" (Abkürzung für "Große WEA") übertraf der Hauptkonstrukteur MAN alle weltweiten Vorreiter. Mit drei MW Leistung sollte die WEA bis zu 4.000 Haushalte mit Strom versorgen. Da die Anlage jedoch statt der geplanten 15.000 Stunden nur ca. 450 Stunden in Betrieb war, wurde das Pilotprojekt abgebrochen und die Anlage schließlich im Jahr 1988 abgerissen. Ein Grund für die geringe Laufzeit waren wiederkehrende Schäden an der Anlage, die dadurch entstanden, dass die ausgewählten Materialien den starken Kräften des Windes nicht gewachsen waren. Trotz des Scheiterns des Projektes konnten Rückschlüsse für zukünftige Anlagen gezogen werden. Während der Entwicklung der Growian wurde gleichzeitig eine "Mini-Growian" gebaut, die mit einem schwingungsfähigen Turm und elf Metern Rotorbreite neue technische Maßstäbe setzte (vgl. BDEW 2022).

Ab den 1980er-Jahren wuchs das Interesse an der Windenergienutzung auch in der DDR. Zunächst wurde in Rostock eine WEA mit einer Nennleistung von 55 KW erbaut (vgl. BDEW 2022). Diese war jedoch technisch noch nicht ausgereift. Im Jahr 1989 wurde die erste und einzige industriell gefertigte 200-KW-Anlage eines dänischen Fabrikats des Typs Vestas V25 im mecklenburgischen Wüstrow erbaut. Der Initiator dieses Projekts war Dr. Klaus Jürgen Beel, der damalige Leiter des VEB Holzhandels Rostock. Auf der Suche nach alternativen Energiequellen zur vorherrschenden Braunkohle stieß er auf einen Bericht über WEA in Dänemark. Auf Basis dieser Möglichkeiten wollte er sein Unternehmen, unabhängig von Stromanbietern, mit Strom versorgen - die Idee der Stromselbstversorger entstand. Noch heute ist die Anlage mit fast all ihren Originalteilen in Betrieb und produziert durchschnittlich 500.000 KWh Strom pro Jahr (vgl. Guigli 2023).

Im Jahr 1991 trat das Stromeinspeisungsgesetz in Kraft. Mit dem Stromeinspeisungsgesetz wurden Elektrizitätsversorgungsunternehmen erstmals gesetzlich verpflichtet, Strom aus regenerativen Energiequellen wie Wasserkraft, Windkraft, Sonnenenergie, Deponiegas, Klärgas sowie Produkten oder biologischen Rest- und Abfallstoffen der Land- und Forstwirtschaft abzunehmen und zu vergüten. Das Gesetz umfasste lediglich fünf Paragrafen, die die Zielstellung und den Anwendungsbereich, die Abnahmepflicht der Elektrizitätsversorgungsunternehmen, die Vergütungsregeln für erneuerbare Energien, eine Härteklausel, die Elektrizitätsversorgungsunternehmen vor unbilligen Härten schützen soll, sowie den Termin des Inkrafttretens enthalten. Durch das Stromeinspeisungsgesetz wurden die Produktion erneuerbarer Energien sowie der Bau von WEA in Deutschland angekurbelt (vgl. BMWK o.J.)

Im August 1997 entstand der erste deutsche Windenergiepark Westküste mit einer Größe von etwa 14 Fußballfeldern. Insgesamt 30 WEA erzeugten mit einer Gesamtleistung von je einem MW Strom. Durch mehrere Repoweringmaßnahmen konnten vier WEA bis heute erhalten bleiben. Im Gegensatz zu 1997 sind sie allerdings heute in der Lage, eine Gesamtleistung von 7,4 MW zu produzieren. Dies lässt erkennen, dass die Entwicklungen in den vergangenen Jahren rasant vorangeschritten sind. Durch das Betreiben des Windenergieparks konnten viele Erkenntnisse gewonnen werden. Die Windenergiebranche profitiert noch heute von dem Know-How, das die Betreiber in dem Windenergiepark sammeln konnten (vgl. BDEW 2022).

In den 1990er-Jahren entstanden zudem vielerorts sogenannte Bürgerwindparks. Hierbei handelt es sich um größere Gemeinschaftsprojekte, an denen sich die Bürger aus den umliegenden Regionen aktiv beteiligen können. Dies bringt zum einen die Möglichkeit, bei der Planung und Betriebsführung der Windparks Mitspracherecht zu haben und so die Energiewende mit Eigeninitiative voranzubringen, und zum anderen sich finanziell zu beteiligen, um somit Erlöse aus der Einspeisung bzw. aus der Direktvermarktung erzielen zu können. Dies soll dabei helfen, die Akzeptanz...