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Umwelt und Technologie in Einklang bringen

Windenergie – grüner kann Energie nicht sein

Was geschieht, wenn Hightech-Industrie auf Umweltschutz trifft? Mit diesem scheinbar unlösbaren Konflikt sind alle konfrontiert, die eine weltweite Verlagerung in Richtung grüner Energie unterstützen.

CO2-Fußabdruck

Umweltproduktdeklaration

Windenergie ist eine ergiebige und unerschöpfliche Ressource, und ihr Status als eine der nachhaltigsten Möglichkeiten für die Stromerzeugung wird nur von wenigen Experten in Frage gestellt. Die mit dieser Branche verbundenen Umweltauswirkungen sind jedoch noch ein Streitpunkt – insbesondere die CO-Emissionen, die bei der Rohstoffgewinnung und der Entsorgung der Windkraftanlagen entstehen. Es ist ein wichtiges Anliegen von Siemens, die Umweltbilanz der Produkte sowie deren Umweltauswirkung über den gesamten Lebenszyklus zu verbessern. 

„Die Natur war schon immer da und wird auch noch da sein, wenn es uns längst nicht mehr gibt.“

Kevin Standish, Ingenieur und Spezialist für Windkraftanlagen

Betrachtung des gesamten Lebenszyklus

Die Umweltauswirkungen von Siemens-Windkraftanlagen werden auf Grundlage von Lebenszyklus-Analysen berechnet. In der Lebenszyklus-Analyse wird nicht nur der ökologische Fußabdruck unserer Produkte und Lösungen ermittelt und bewertet, sondern auch jeder Schritt von Rohstoffförderung und ­verarbeitung über Fertigung, Installation, Betrieb und Wartung bis hin zu Demontage und End-of-Life. So können unsere Experten ermitteln, in welchen Bereichen es Verbesserungspotenzial gibt. 

 

Die Ergebnisse der Lebenszyklus-Analyse bilden die Basis für unsere Umweltproduktdeklarationen und fließen in die Produktentwicklung ein. So unterstützen wir unsere Kunden dabei, ihre aktuelle und zukünftige Ökobilanz zu verbessern. Es sind beispielhafte Umweltproduktdeklarationen für alle Windkraftanlagentypen – Turbinen mit Getriebe und Direktantrieb für Onshore- und Offshore-Anwendungen – verfügbar: SWT-2.3-108, SWT-3.2-113, SWT-4.0-130 und SWT-6.0-154. 

 

Lebenszyklus einer Windkraftanlage

Der von Windkraftanlagen produzierte Strom trägt deutlich weniger zur Erderwärmung bei als Strom, der aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Um zu ermitteln, welchen Einfluss jede Phase des Lebenszyklus' einer Windkraftanlage auf den Klimawandel hat, haben wir ihre CO2-Emissionen genau untersucht.

Lebensabschnitte

7.5 Monate ab
Inbetriebnahme

bis zum Ausgleich der CO2-Emissionen

Herstellung

8% Anteil am CO2-Fußabdruck

Herstellung

Wir haben Daten von Siemens' eigenen Produktionsstätten und Hauptzulieferern gesammelt. Die Werte zum Brennstoffverbrauch sowie Abfällen und deren Verwertung basieren größtenteils auf den jährlichen Fertigungsdaten europäischer Produktionsstandorte. Der Transport von Rohmaterialien zum Standort ist in den Daten inbegriffen. Gesamtanteil der Herstellungsphase am CO2-Fußabdruck: 8%

Installation

5% Anteil am CO2-Fußabdruck

Installation

Die Installation vor Ort beinhaltet die Vorbereitung des Standorts, den Aufbau der Anlage und die Anbindung ans Stromnetz. Diese Arbeiten erfordern den Verbrauch von Ressourcen und verursachen Abfälle. Gesamtanteil der Bauphase am CO2-Fußabdruck: 5%

Betrieb und
Wartung

2% Anteil am CO2-Fußabdruck

Betrieb und Wartung

Die Lebensdauer einer Siemens 2,3 MW Windturbine wird auf 20 Jahre angesetzt. Die während dieser Zeit für Service und Wartung benötigten Arbeitskräfte, Materialien und verbrauchte Energie wurden mit berücksichtigt. Während des Betriebs einer Windkraftanlage werden nur wenige Emissionen verursacht. Gesamtanteil der Betriebsphase am CO2-Fußabdruck: 2%

Demontage und
Entsorgung

-20% Anteil am CO2-Fußabdruck

Demontage und Entsorgung

Am Ende des Lebenszyklus' einer Windkraftanlage werden ihre Bauteile zerlegt und die Materialien in verschiedenen Systemen zur Abfallentsorgung verwertet. Ein Teil der zuvor verursachten Emissionen wird dadurch wieder ausgeglichen, da ein Großteil der Baustoffe recyclebar ist. Gesamtanteil der Entsorgungsphase am CO2-Fußabdruck: -20%

Materialien

85% Anteil am CO2-Fußabdruck

Materialien

Die meisten Umweltfolgen werden bei der Materialgewinnung verursacht. Dies ist durch die dabei entstehenden Treibhausgase bedingt. Über 50% der Emissionen entstehen bei der Gewinnung der Materialien, die für den Turbinenturm und das Fundament benötigt werden, gefolgt von den Rotorblättern und dem Maschinenhaus. Gesamtanteil der Materialphase am CO2-Fußabdruck: 85%

Auswirkungen auf die Tierwelt

Bestmöglicher Schutz für Wildtiere

Neben der Umweltbelastung im Zusammenhang mit CO-Emissionen
 sind auch Beeinträchtigungen der Tierwelt Thema heftiger Debatten, da Windparks häufig in Lebensräumen von Wildtieren liegen. Siemens ist sich seiner Verantwortung für den Umweltschutz bewusst und nimmt diese sehr ernst. In enger Zusammenarbeit mit Kunden, Geschäftspartnern und Regierungen suchen wir stets nach innovativen Technologielösungen, um eine Vorreiterrolle bei Umweltschutzmaßnahmen einzunehmen.

Kleine Straße am Waldrand, Turbinen am Horizont

Schutzmaßnahmen

Onshore-Windkraftanlagen werden manchmal für den Tod von Fledermäusen, Vögeln und anderen Flugtieren verantwortlich gemacht, da die Vermutung besteht, dass diese durch die sich drehenden Rotorblätter getötet wurden. Aktuellen Studien und Forschungsberichten zufolge ist die Gefahr für die meisten Vogelarten durch Rotorblätter jedoch extrem gering. Die zunehmende Sterberate von Vögeln wird stattdessen durch Klimawandel, menschliche Aktivität oder wilde und domestizierte Raubtiere verursacht. Zum Schutz von Vögeln und Fledermäusen können Siemens-Windkraftanlagen mit einer Sonderfunktion ausgestattet werden. Je nach Tages- oder Jahreszeit hält eine Zeitsteuerung die Turbine an, wenn ein erhöhtes Risiko besteht, dass beispielsweise Fledermäuse in der Umgebung der Windkraftanlage fliegen. 

Offshore-Installation

Reduzierung der Lärmbelastung für Meerestiere

Die Offshore-Windenergie ist ein Grundpfeiler der angestrebten Energiewende zur verstärkten Nutzung der erneuerbaren Energien. Aber Naturschutzverbände und -­stiftungen sowie die Medien thematisieren das mögliche Risiko für Meerestiere durch Offshore-Windparks. Das gilt insbesondere für Schweinswale in der Nordsee, die von dem Lärm, der bei der Installation von Offshore-Windkraftanlagen durch das Rammen entsteht, und von sonstigem, beim Betrieb entstehendem Maschinenlärm beeinträchtigt werden.

 

Um die Lärmbelastung bei der Installation von Offshore-Windparks zu reduzieren, setzen wir zwei verschiedene Methoden ein. Die erste Option ist ein Blasenschleier. Bei dieser Methode werden zwei mit Löchern versehene Schläuche um den zu installierenden Pfahl herum verlegt. Ein Kompressor pumpt Luft in diese Schläuche, so dass Blasen aufsteigen, die die Lärmbelastung verringern. Der Hydroschalldämpfer – eine weitere Lärmminderungsvorrichtung – basiert auf dem gleichen einfachen, aber wirksamen Prinzip. Er ähnelt einem Fischernetz, das über die gesamte Höhe um den Pfahl gewickelt ist. An diesem Netz befinden sich Ballons und Schaumstoffelemente in verschiedenen Größen und Formen, die den Lärm aufgrund ihrer unterschiedlichen Merkmale in verschiedenen Frequenzbereichen reduzieren. 

 

 Drei Schiffe um eine Offshore-Turbine
Hywind Copyright: Statoil

Alternative Fundament-Konzepte

Neben der Reduzierung der Geräuschbelastung bei der Installation herkömmlicher Fundamente für Offshore-Windkraftanlagen, die im Meeresboden verankert werden, wurden auch neue Fundamentbauformen entwickelt: Suction Buckets und schwimmende Windparks. 

 

Suction Buckets bestehen aus einer dreibeinigen Jacket-Struktur, die auf drei Stahlzylindern steht, die riesigen umgedrehten Eimern ähneln. Nachdem die Jacket auf den Meeresboden herabgelassen wurde, wird mit Hilfe von Pumpen ein Unterdruck in jedem Eimer erzeugt, der – zusammen mit dem Gewicht der Struktur – den Eimer in den Boden drückt. Die Jacket muss nicht so tief verankert sein wie herkömmliche Monopile-Fundamente, und die verwendeten Pumpen sind deutlich leiser als die Geräusche, die üblicherweise durch Rammen entstehen. 

 

Bei schwimmenden Windparks wird dieses Konzept noch einen Schritt weiter geführt. Anstelle von am Meeresboden befestigten Fundamenten werden schwimmende Stahlrohre verwendet. Diese Rohre werden mit Ballast gefüllt und über Stahltrossen am Meeresgrund verankert – die einzelnen Windkraftanlagen sind über Haltekabel an einer einzelnen Spierentonne befestigt. Schwimmende Windparks zeichnen sich durch eine geringere Lärmbelastung aus und erschließen zudem mehr Offshore-Standorte mit noch höheren Windgeschwindigkeiten, da eine größere Wassertiefe für die Installation eines Windparks an einem bestimmten Standort kein Problem mehr darstellt. Suction Buckets wurden bereits erfolgreich im Windpark Borkum Riffgrund 1 eingesetzt. 

 

Weitere Informationen über das Hywind-Projekt
Infografik zum Hywind-Projekt

Auswirkungen auf den Menschen

Minimierung der negativen Auswirkungen von Windkraftanlagen

Obwohl die Gesellschaft nach mehr grüner Energie verlangt, sind der CO-Fußabdruck und die Bedrohung der Tierwelt nicht die einzigen Punkte, die bei Erörterungen der negativen Aspekte von Windenergie vorgetragen werden. Hinsichtlich Windkraftanlagen haben die direkten Anwohner häufig zahlreiche Vorurteile und Bedenken. Siemens nimmt auch dieses Thema ernst. 

 

 Windturbinen neben einigen Wohnhäusern

Regeln für ein friedliches Miteinander

Noch vor Beginn eines Windparkprojekts sind zahlreiche Vorschriften, Beschränkungen und Verwaltungsverfahren zu beachten. Staatliche Behörden berücksichtigen die Entwicklung von Windparks in ihrer Planungsstrategie für Windenergieprojekte. Bei Entscheidungen über die Standortwahl sollten andere Landnutzer stets berücksichtigt und konsultiert werden, um Konflikte von Anfang an zu vermeiden. Regionale und örtliche Flächennutzungsplaner müssen entscheiden, ob eine Genehmigung mit der bestehenden und geplanten Nutzung angrenzender Flächen vereinbar ist. Wird ein Windenergieprojekt den Gesamtcharakter der Umgebung beeinträchtigen oder bestehende Gemeinden stören? Wie soll ein solches Projekt in die vorhandene Landschaft integriert werden? 

 

Phänomene wie der flackernde Rotor-Schattenwurf können vor dem Bau der Anlage berechnet werden, und die Windkraftanlagen können so positioniert werden, dass die Auswirkungen auf Wohngebiete minimal sind. Sinnvoll gestaltete Zulassungs- und Standortwahlverfahren für die Neuerrichtung von Windparks erlauben eine bessere Kostenkontrolle sowie eine höhere Rendite und reduzieren das Risiko von Konflikten mit Anwohnern deutlich. 

 

Onshore-Windturbine von oben

Reduzierung der Geräuschbelastung

Um die Akzeptanz der Anwohner für die Windenergie zu erhöhen, bietet Siemens neben einem optimierten Standortlayout auch die Möglichkeit, die Betriebsart der Windkraftanlagen an die lokalen Lärmschutzauflagen anzupassen und die Bestimmungen ohne Kompromisse bei der Energieleistung einzuhalten. Ein Beispiel dafür ist der geräuschreduzierte Betrieb, bei dem die Optimierung von Rotorgeschwindigkeit und Blattanstellwinkel, die normalerweise auf die Leistungsmaximierung ausgelegt ist, einem Kontrollalgorithmus unterworfen ist, der die Lärmemission unterhalb eines festgelegten Wertes hält. 

 

Aktuelles und Medien

Aktuelle Informationen

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