Repowering - Wind Energy
Einleitung
Vor dem Hintergrund stetig steigender Preise für fossile Rohstoffe auf dem Weltmarkt und die in den Mittelpunkt rückende Klimadebatte, hat sich die Bundesregierung zum Ziel gesetzt, den Anteil regenerativ erzeugter Energie an der Gesamtenergieversorgung der Bundesrepublik Deutschland in den nächsten Jahren auszubauen. Der Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung soll bis 2010 auf mindestens 12,5% und bis 2020 auf mindestens 20% steigen. Langfristiges Ziel der Bundesregierung ist es, bis 2050 etwa die Hälfte des gesamten Primärenergieverbrauchs in Deutschland aus Erneuerbaren Energien zu decken (BMU 2006).
Nachdem die Potenziale hinsichtlich des Ausbaus der Wasserkraft in Deutschland weitestgehend erschlossen sind, wird die Windenergie eine entscheidende Rolle bei der Erreichung der Ausbauziele spielen. Bis zum Jahr 2030 soll der Anteil der Windenergie an der Stromerzeugung von derzeit etwa 5% auf mindestens 25% des heutigen Strombedarfs erhöht werden. Dieses kann wiederum unterteilt werden in 10% an Land (Onshore) und 15% auf See (Offshore) (BMU 2006). Neben der Erschließung geeigneter Standorte auf See, ist auch ein systematischer Ersatz alter, kleinerer Anlagen durch moderne leistungsstärkere Windenergieanlagen (WEA) an Land nötig, um die gesetzten Ziele der Bundesregierung zu erreichen. Dieser Austausch von WEA der ersten Generation durch Maschinen mit erheblich höherer Leistung wird unter dem Begriff Repowering verstanden (u.a. JANSEN et al. 2005).
Im Rahmen dieser Vorstudie soll erläutert werden, inwieweit es sinnvoll ist, alte, gebrauchte Windenergieanlagen, vor dem Hintergrund von Angebotsengpässen bezüglich der Lieferung neuer WEA, in Entwicklungs- und Schwellenländern wieder zum Einsatz zu bringen. Zunächst wird jedoch der Begriff des Repowering näher erläutert und dessen Ziele dargestellt. Anschließend sollen die gesetzlichen Grundlagen untersucht werden, die ein einsetzendes Repowering eventuell begünstigen, beziehungsweise wirtschaftlich sinnvoll erscheinen lassen. Im vierten Abschnitt werden die energiepolitischen Rahmenbedingungen in Entwicklungs- und Schwellenländern aufgeführt. Danach wird auf die Auswahlkriterien und die Restnutzungsdauer von gebrauchten WEA eingegangen, bevor die Verfügbarkeit und Preisentwicklung von WEA aus Repowering näher erläutert wird, um die Chancen und Risiken eines solchen Vorhabens abschätzen zu können. Abschließend soll versucht werden, erste Handlungsempfehlungen zum Einsatz von Repoweringanlagen in Entwicklungs- und Schwellenländern für die Entwicklungszusammenarbeit (EZ) zu formulieren.
Repowering
Nachdem eine kurze Einführung in die Thematik gegeben und die Ziele dieser Vorstudie erläutert wurden, soll im folgenden Abschnitt zunächst auf die Bedeutung von Repowering eingegangen und Ziele des Repowering dargestellt werden.
Begriffsklärung
Der Begriff Repowering bezeichnet den Ausbau der Leistungsfähigkeit bestehender Anlagen. Hierzu zählen der Austausch einzelner Anlagenkomponenten oder aber der Vollaustausch der gesamten Anlage. Im Bereich der Windenergie hat sich der Begriff mittlerweile etabliert und beinhaltet den Austausch alter, gebrauchter WEA durch neue, modernere und effizientere Anlagen. Wobei es nicht von Belangen ist, ob die Anlage bereits ihre technische Lebensdauer erreicht hat, oder noch eine nennenswerte Restnutzungsdauer vorhanden ist. Wichtigstes Kriterium ist, dass hierbei der Standort beibehalten und weiter genutzt wird.
Abbildung 1: Repowering eines Windparks in Schleswig-Holstein
Quelle: BWE 2007
Ziele des Repowering
Technischer Fortschritt hat zu Effizienzsteigerung von WEA geführt. Heutige Anlagen verfügen über eine Leistung von mehreren Megawatt (MW), gleichzeitig ist die technische Verfügbarkeit weiter gestiegen. Viele privilegierte Standorte in den Pionierregionen im Küstenbereich sind mit WEA der ersten Generation bestückt, dessen Leistung weit unter der Leistung heutiger Anlagen liegt. Die durchschnittliche installierte Leistung lag 1990 bei ca. 150 kW und ist bis Ende der 1990er auf etwa 750 kW bis 1 MW gestiegen (vgl. Abb.2). Heutzutage werden in Deutschland in erster Linie WEA mit einer Leistung von ca. 2 MW installiert. (u.a. WEINHOLD 2007, BWE/VDMA 2006, KNIGHT 2004).
Aufgrund des begrenzten, für die Windenergienutzung zur Verfügung stehenden Flächenpotenzials, sind die jährlichen Installationszahlen von neuen WEA in Deutschland seit 2003 leicht rückläufig. Landkreise und Gemeinden sind ihren Verpflichtungen, Eignungsflächen für die Windenergienutzung im Rahmen der Privilegierung von WEA im Außenbereich, gemäß dem § 35 Baugesetzbuch (BauGB) (1996) auszuweisen, weitgehend nachgekommen und sehen keine Notwendigkeit, weitere Vorzugsflächen für die Windenergie auszuweisen. Stehen keine weiteren Eignungsflächen zur Verfügung, so lässt sich eine Erhöhung der installierten Leistung an Land durch das Repowering, d.h. den Ersatz alter Anlagen durch neuere, effizientere Anlagen erreichen, womit eine deutliche Steigerung des flächenspezifischen Energieertrags einhergeht (u.a. BENECKE 2002, REHFELD & GERDES 2005).
Quelle: Staiß 2007
Gesetzliche Grundlage zum Repowering
Als Faustformel für das Repowering gilt, Halbierung der Anlagenzahl, Kapazitätssteigerung um den Faktor 3 und Energieertragssteigerung um den Faktor 4. Hinzu kommen Vorteile wie die bessere Integration in das Netz, langsamer rotierende Flügel, was optisch verträglicher erscheint, und, durch Verringerung der Anlagenzahl, eine Entlastung des Landschaftsbildes. Hingegen diesen durchaus positiven Folgewirkungen läuft der Repowering-Markt in Deutschland jedoch nur schleppend an (KÖPKE 2004, KRIEGER 2006, REEKER 2006). Dem Deutschen Windenergie Institut (DEWI) wurden bis Mitte 2007 gerade mal 207 WEA mit einer Gesamtkapazität von 402,45 MW als repowered gemeldet (ENDER 2007a).Gründe hierfür werden vor allem in der Gesetzgebung hinsichtlich Höhen- und Abstandsregelungen gesehen.
Räumliche Begrenzung und gesetzliche Einschränkungen zum Repowering
Gemäß § 35 BauGB sind Windkraftanlagen zur Elektrizitätserzeugung im Außenbereich privilegiert. Kommunen sind dazu berechtigt, eigene Vorrangsflächen für die Windenergie in einem Flächennutzungsplan (FNP) auszuweisen. Zu beachten sind hierbei die übergeordneten Ziele der Raumordnung, Landes- und Regionalplanung (SCHMIDT 2007).
Bisher haben die Bundesländer durch Windkrafterlasse Abstands- und Höhenempfehlungen herausgegeben, an denen sich die Kommunen orientieren konnten. In der Regel war die Gesamthöhe auf 100m begrenzt, da heutige Anlagen der Megawattklasse jedoch darüber hinausgehen, wurden ergänzende Runderlasse zu Regelung von Anlagen mit einer Gesamthöhe von über 100m erstellt. Diese unterscheiden sich jedoch von Bundesland zu Bundesland. Für Anlagen >100m Gesamthöhe gelten für Schleswig-Holstein beispielsweise folgende Empfehlungen .
- 3,5 x der Anlagenhöhe zu Einzelhäusern
- 5 x der Anlagehöhe zu ländlichen Siedlungen
- 10 x der Anlagenhöhe zu städtischen Siedlungen und Erholungsgebieten
- 1 x der Anlagenhöhe zu Schienenstrecken, Autobahnen sowie Bundes- Landes und Kreisstraßen
- 4 x Anlagenhöhe minus 200m zu Nationalparken, Naturschutz oder sonstigen Schutzgebieten.
Das bedeutet, dass die Regionalplanung zwar Flächen zur Windenergienutzung ausweist, die Gemeinden oder Kommunen, in Anlehnung an die Erlasse, in ihren FNP und Bauplänen die Abstands- und Höhenreglungen bestimmen können.
Sind die von Kommunen im FNP oder Bebauungsplan festgelegten Abstands- und Höhenreglungen für ein Repoweringprojekt (oder einem allgemeinen Windenergieprojekt) nicht ausreichend, kann der Windparkbetreiber bei nächst höherer Instanz Klage auf Verhinderungsplanung einreichen. Wird dieser stattgegeben müssen die Kommunen ihre Reglung anpassen, wird der Klage jedoch nicht stattgegeben, bleibt den Betreibern lediglich der Weg der Kommunikation, um die aus Repowering resultierenden Vorteile wie z.B. geringere Anlagenzahl offen zu legen und die Kommunen dadurch noch zu überzeugen.
Eine Studie der TU Berlin (Hrsg.) zeigt, dass die Beeinträchtigungen durch Höhen und Abstandsreglungen der Kommunen, zu einer Verringerung der Ertragsteigerung vom Faktor 4,3 auf 1,7 führen kann (GRUNWALD et al. 2005). Es besteht somit akuter Handlungsbedarf von Seiten der Gesetzgebung, um die Vorteile des Repowering auch umsetzen zu können.
Die Rolle des EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz)
Das Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien (2000) regelt die festgesetzte Einspeisevergütung für Strom aus Erneuerbaren Energiequellen, sowie die Verpflichtung zur Abnahme des Stroms und die Netzanbindung durch die das ansässiger Energieversorgungsunternehmen.
Repowering Bonus im EEG
Im Rahmen der Novellierung des EEG vom August 2004 wurde vom Gesetzgeber eine gesonderte Regelung getroffen, die zusätzliche Anreize für das Repowering schaffen soll. Diese gelten jedoch nur für WEA die vor dem 31.12.1995 in Betrieb genommen wurden. Demnach verlängert sich die erhöhte Vergütungszahlung für WEA, die zum einen im selben Landkreis alte Anlagen ersetzten und zum anderen durch den Ersatz die installierte Leistung mindestens verdreifachen. Somit verlängert sich, bei Neuanlagen die unter diese Regelung fallen, der Zeitraum für die erhöhte Vergütungszahlung, um zwei Monate je 0,6% (statt der laut EEG üblichen 0,75%) des Referenzertrages, um den ihr Ertrag 150% des Referenzertrages unterschreitet (JANSEN et al. 2005, EEG-Auszug (DEWI 2004).
Abbildung 3 veranschaulicht die verlängerte Laufzeit der erhöhten Vergütung in Abhängigkeit der Standortqualität. So verlängert sich die erhöhte Vergütung bei einer Standortqualität von 95 -100% bezogen auf den Referenzstandort um zwei Jahre und neun Monate.
Abbildung 3: Bonus-Regelung für Repowering gemäß Novelle EEG vom 31.07. 2004
Quelle: Grunwald et al. 2005
Um einen Eindruck über die Anzahl der Anlagen zu bekommen, die unter die Repowering Bonus-Regelung fallen, zeigt Abbildung 4 einen Überblick über die potenzielle Gesamtmenge von WEA die dafür in Frage kommen würden. Entsprechend der Aufstellungszahlen im Zeitraum 1990 bis 1995, würden insgesamt ca. 3.500 WEA unter die Bonus Regelung fallen.
Die durchschnittliche installierte Leistung hat sich in dem angegebenen Zeitraum von ca. 150kW (1990) auf ca. 450kW (1995) erhöht. Abstandregelungen und Höhenbegrenzungen verhindern jedoch die vollständige Ausnutzung der vorhandenen Potenziale. Hinzu kommt, dass sich eine Vielzahl von Anlagen die vor 1995 errichtet wurden, außerhalb der später ausgewiesenen Eignungsräume befindet und somit keine Möglichkeit des Repowering gegeben ist. Die Betreiber von Anlagen die sich nicht in Eignungsräumen befinden, werden somit bestrebt sein, ihre Anlagen so lange wie möglich Instand zu halten und auch über die vorgesehene Lebensdauer (in der Regel ca. 20 Jahre) hinaus zu betreiben (GRUNWALD et. al 2005).
Abbildung 4: Aufstellungszahlen im Zeitraum 1990 bis 1995
Quelle: Grunwald et al. 2005
Diese Beschränkungen führen dazu, dass der im EEG vorgesehene Anreiz zum Repowering (Verdreifachung der Leistung) oftmals erschwert wird. Die wenigen, bisher in Deutschland realisierten Repowering-Projekte hätten bis zu 40% mehr Strom liefern können, wenn Höhenbeschränkungen der Gemeinden dies nicht unterbinden würden (REHFELD & GERDES 2005).
Zukünftige Entwicklung der gesetzlichen Grundlagen zur Windenergie/Novellierung des EEG
Die bisherigen wirtschaftlichen Anreize, die im EEG als Bonus für Repowering-Projekte festgeschrieben sind, reichen nicht aus. Da das Repowering vom Gesetzgeber gewünscht ist, um die in Abschnitt 1 erwähnten Anteilsziele der Erneuerbaren Energien an der Primärenergieproduktion gerecht zu werden, ist davon auszugehen, dass in naher Zukunft die Anreize für das Repowering erhöht werden. Zum Ende dieses Jahres soll ein Gesetzesentwurf zur Novellierung des EEG und im speziellen zur Schaffung erhöhter Anreize für das Repowering vorgelegt werden. Von dieser Novellierung wird es abhängen, ob und wie zukünftig Repowering-Projekte in Deutschland durchgeführt werden.
