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Entwicklung, Gründung und Aufbau von Windparks

von Oliver Ulrich (Autor) Patrick Kevin McGibney (Autor)

Hausarbeit 2009 27 Seiten

BWL - Sonstiges

Leseprobe

Inhalt

1. Einleitung

2.1. Strukturelle-und Technische Voraussetzungen
2.2. Planungsvoraussetzungen
2.3. Realisierung und Betrieb
2.4. Besondere Problempunkte
2.5. Betriebswirtschaftliche Kosten

3. Bauteile der Windkraftanlage
3.1. Das Fundament
3.2. Der Turm
3.3. Die Gondel
3.4. Der Rotor
3.5. Die Blätter
3.6. Die Nabe
3.7. Der Triebstrang

4. Transport und Aufbau
4.1. Transport
4.2. Ablauf des Aufbaus

5. Netzeinspeisung
5.1. Dänisches Konzept
5.2. Erweitertes dänisches Konzept (Asynchronkonzept)
5.3. Synchronkonzept

6. Errichtung eines Windparks

7. Entwicklung
7.1. Nachhaltigkeit
7.1.1. Definition
7.1.2. Nachhaltigkeitsentwicklung
7.2. Entwicklung von Windkraftanlagen
7.2.1. Repowering
7.2.2. Entwicklung von Onshore- zu Offshore Anlagen

8. Staatliche Förderung von Windkraftanlagen

9. Vorstellung zweier Firmenprofile
9.1. Vestas
9.2. Nordex

10. Vorstellung zweier Windparks
10.1. Deutschlands größter Windpark
10.2. Ausländischer Windpark

11. Fazit

1.Einleitung

Seit Beginn der 80’er Jahre konnte man einen Boom in der Nutzung der Windenergie verzeichnen. Es wurden damals jedoch nur einzelne Windkraftanlagen in der Nähe von windreichen Regionen und Küsten-und Gebirgsgebieten aufgebaut. Heutzutage werden Windparks als Standorte für den Aufbau von Windkraftanlagen genutzt, indem mehrere Windkraftanlagen in unmittelbarer Nähe aufgestellt, logistisch verbunden und zu ganzen Windparks zusammengefasst werden. Diese Vereinigung von mehreren Windkraftanlagen zu ganzen Windparks bringt natürlich logistische Vorteile wie bei der Wartung der Anlagen, oder die geringere negative Beeinflussung der Landschaften der betroffenen Regionen. In der heutigen Zeit geht der Trend sogar dahin, Windparks auf der offenen See zu bauen. Bei der Errichtung von sogenannten Offshore-Windparks ergeben sich natürlich wieder erhebliche Vorteile im Gegensatz zu Onshore-Windparks (vgl. http://www.solarenergie-windenergie.de/wind/windenergie-in-der-praxis-windparks-als-standorte-fur-den-aufbau-von-windkraftanlagen.php, 12.10.2009).Gründung

Um die erfolgreiche Gründung eines Windparks sicherzustellen, bedarf es zahlreicher Planungsschritte, die im Vorfeld natürlich geklärt werden müssen. Ich möchte in diesem Abschnitt lediglich einmal kurz die wesentlichen Planungspunkte ansprechen, welche ich dann im Folgenden genauer erläutern werde.

Bei der Planung eines Windparks kommt es als erstes auf die Bewertung des Windenergieprojektes- bzw. Konzeptes an, wie z.B. die Anforderungen, das Budget und die Zielprioritäten. Es folgt die geeignete Standortwahl, dabei bedarf es behördlicher Auflagen, es muss auf lokale politische Rahmenbedingungen geachtet werden, wie auch auf die Wetterbedingungen, die Infrastruktur und die Zugänglichkeit vor Ort. Bei der darauf folgenden Windenergieanlagenwahl kommt es auf die individuellen Bedingungen und Anforderungen an. Daraufhin wird der Standort vorbereitet, der Windpark installiert und in Betrieb genommen. Auch die Überwachung des Windparks sowie die Wartung und Instandhaltung der Windenergieanlage während der gesamten Lebensdauer muss bei der Planung beachtet werden, um einen optimalen Betrieb mit möglichst geringen Ausfällen zu gewährleisten (vgl. http://www.vestas.com/de/de/windenergiel%C3%B6sungen/planungsschritte.aspx, 12.10.2009).

2.1. Strukturelle-und Technische Voraussetzungen

Bei der Planung eines Windparks wird das gesamte Projekt in mehrere Aufgabenbereiche gegliedert.

Als erstes wird eine Standortanalyse vorgenommen, bei der darauf geachtet werden muss, dass die lokalen Rahmenbedingungen des Standortes erfüllt werden. Mindestabstände von der Windkraftanlage zu Häusern in Bezug auf die Nachbarschaft, Straßen, Naturschutzgebiete, Gewässer und Wälder spielen dabei eine wichtige Rolle. Die Abstände sind abhängig von der Höhe der Windkraftanlage, noch dazu sind die gesetzlichen Vorgaben für die Abstände von Bundesland zu Bundesland unterschiedlich. Zusätzlich gibt es einzuhaltende Werte für Schattenwurf und Schallimmission, auf die ich aber später noch eingehen werde. Darüber hinaus ist auch auf Flugplätze, Militärstützpunkte, Radarzonen oder sogar Denkmalgebiete zu achten. Der Erreichbarkeit kommt ebenfalls eine wichtige Rolle zu, damit die Infrastruktur geregelt ist und somit LKW, Kräne und sonstige Fahrzeuge zum Errichtungsstandort gelangen können. Sehr wichtig ist natürlich auch die Netzanbindung des Windparks, um die Energieeinspeisung der Windkraftanlagen sicherzustellen. Energieeinspeisung bedeutet, dass die Windkraftanlage ihre erzeugte Energie in das Stromnetz einspeist bzw. abgibt. Voraussetzung dafür ist, dass eine regionale oder überregionale Verteilungsnetzlinie in unmittelbarer Nähe des Windparks zu finden ist. Weiterhin sind die Möglichkeiten der Fundamentierung zu prüfen, d.h. es sind Bodengutachten nötig, die über die Sicherheit der Windkraftanlage und die Dimensionierung des Fundaments Aufschluss geben. Mit der Verfügbarkeit des Netzes sowie des Zuganges kann schon mal eine erste kleine Prognose über die zu installierende Leistung abgegeben werden.

Nun ist ein sogenanntes Micrositing notwendig, also eine Abschätzung der Windverhältnisse und die optimierte Anpassung der Windkraftanlagen an die Bedingungen des Standortes. Die Abschätzung der Windverhältnisse ist von äußerster Bedeutung, da schon eine geringe Fehlabschätzung der Windgeschwindigkeit eine höhere Minderleistung der gesamten Anlage zur Folge hat. Um eine genaue Abschätzung der Windverhältnisse zu erreichen, sollten ermittelte Winddaten über Geschwindigkeit, Häufigkeit oder Windrichtung herangezogen werden, die aus Wetterstationen, einem Windatlas oder eigenen Messungen stammen können. Außerdem ist eine Überprüfung der Geländetopografie, der Bodenrauigkeit sowie der Bodenhindernisse für eine sorgfältige Ermittlung des Einflusses auf die Windverhältnisse unabdingbar

(vgl. http://www.wind-energie.de/de/technik/projekte%5Cplanung/, 12.10.2009).

2.2. Planungsvoraussetzungen

Nach den vorangegangen Ermittlungen können nun potentielle Windkraftanlagen miteinander verglichen werden. Um den passenden Hersteller und die passende Anlage für das Projekt zu finden, sind die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen sowie die Liefermöglichkeiten der Hersteller festzustellen. Als nächster Schritt sollte die installierte Leistung und der Energieertrag abgeschätzt werden. Die installierte Leistung, welche ihren Ausdruck in der Anzahl und Größe der Windkraftanlagen findet, ist abhängig von der Fläche, der Finanzierung sowie dem Netzzugang, wohingegen der Energieertrag der Anlagen von den lokalen Windverhältnissen abhängt. Es können darüber hinaus die Gesamtkosten, also die Investitions-und Betriebskosten, berechnet werden, worauf ich später noch näher eingehen werde. Auch die Finanzierungsalternativen müssen geklärt werden. Wird Eigen- oder Fremdkapital eingesetzt, werden Kredite herangezogen, soll eine Betreibergesellschaft gegründet werden, oder wird das Projekt durch einen Privatinvestor finanziert? Ein Investitions-, Finanzierungs- sowie Liquiditätsplan stellen zusammen alle wichtigen finanziellen Aspekte einer Investition dar. Bezüglich der Finanzierung des gesamten Windparkprojektes sind grundsätzlich eigene liquide Mittel in Höhe von ca. 20-30% der Investitionssumme notwendig. Investitionszuschüsse sind mittlerweile eher selten. Fremdfinanzierungen basieren weitestgehend auf beantragten Darlehen, diese können beispielsweise eingeholt werden aus dem Europäischen Umweltprogramm (ERP), aus der deutschen Ausgleichsbank (DtA) oder aus der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Die Kreditanträge werden über ein Kreditinstitut eingereicht, dieses haftet dann gegenüber der Dta oder der KfW für das wirtschaftliche- und finanzielle Risiko. Durch Sicherungsübereignungen der Windparks, der Abtretung von Erlösen aus der Energieeinspeisung oder Versicherungsleistungen werden diese Kredite dann abgesichert (vgl. http://www.energieroute.de/wind/wind3.php, 18.10.2009). Nachdem man nun die Energieerträge und die Gesamtkosten der verschiedenen Windkraftanlagen verglichen hat, wird als nächstes die zu installierende Windkraftanlage konkret ausgewählt. Daraufhin kommt es zum Entwurf des Windparklayouts. Die gesamte Infrastruktur des Parks, also die Anlagen, die Straßen, die Kräne und die Stationen werden optimal auf dem Baugelände angeordnet, noch dazu ist der Windparkeffekt zu berücksichtigen, d.h. die Einflüsse der Windkraftanlagen untereinander (vgl. http://www.wind-energie.de/de/technik/projekte%5Cplanung/, 13.10.2009).

2.3. Realisierung und Betrieb

Um das ganze Windparkprojekt zu realisieren bedarf es zahlreicher Genehmigungen. Diese müssen für die Errichtung des Windparks beantragt werden, zusätzlich bedarf es der Einhaltung mehrerer Gesetze. Die Genehmigungsinstanzen können der Bund, die Bundesländer oder die Gemeinden sein. Es geht dabei beispielweise um Baugenehmigungen, Höhenbegrenzungen oder Abstandregelungen. Auch die Verträge hinsichtlich Finanzierung, Einspeisung und Kauf müssen von allen Projektbeteiligten unterschrieben und abgesegnet werden. Ist dies getan, ist das Projekt durchgebracht und es kann mit dem Transport und Aufbau begonnen werden.

Nach der Transport-und Aufbauphase wird der Windpark in Betrieb genommen, die erzeugte Energie bzw. der erzeugte Strom wird über Verteilungsnetzlinien in das öffentliche Netz eingespeist. Während der Betriebszeit werden natürlich Reparaturen und Wartungen notwendig, die in der finanziellen Planung mit eingeschlossen werden müssen. Auch der Rück- bzw. Abbau des Windparks sollte in der Gründungsplanung geklärt worden sein, da dann auch die Möglichkeit des Repowerings (vgl. http://www.wind-energie.de/de/themen/repowering/: „Repowering meint den Ersatz von älteren Windenergie-Anlagen der ersten Generation durch neue, leistungsstärkere Maschinen. Ziel ist eine bessere Ausnutzung der verfügbaren Standorte, die Erhöhung der installierten Leistung bei gleichzeitiger Reduktion der Anzahl der Anlagen.“, 13.10.2009) besteht (vgl. http://www.wind-energie.de/de/technik/projekte%5Cplanung/, 13.10.2009).

2.4. Besondere Problempunkte

Es gibt einige Gesichtspunkte wie die Schallimmission und den Schattenwurf, die bei der Gründung und Planung eines Windparks von besonderer Bedeutung sind.

Bei der Schallimmission geht es darum, dass beispielsweise der Turm der Windkraftanlage Schall abstrahlt, wenn der Wind gegen ihn weht. Dies können nahanliegende Bewohner als Lärm aufnehmen. Die Schallabstrahlung hängt von der Windgeschwindigkeit ab, d.h. je schneller der Wind desto lauter ist die Windkraftanlage. Jedoch ist die Windkraftanlage am Boden kaum hörbar, die Schallabstrahlung der Landschaft mit ihren Bäumen, Blättern usw. ist bei starkem Wind höher als die der Windkraftanlage. Windkraftanlagen sind aus diesem Grund nur bei relativ schwachem Wind am Turm hörbar. Noch genauer analysiert und dazu bewertet werden bei den Schallmessungen die sogenannten Tonhaltigkeiten. Dies sind lästige, hervorstechende Frequenzen, die im Gegensatz zur Immission deutlich hörbar sind. Bei der Planung werden diese Tonhaltigkeiten berücksichtigt, indem die Schallleistungspegel der Windkraftanlagen bei Auftreten von Tonhaltigkeiten einen Zuschlag bekommen. Generell gibt das deutsche Gesetz der Lärmimmission einer Windkraftanlage eine gewisse Grenze vor, die von der Geländeklassifizierung abhängig ist. Speziell für die Windkraftanlagen entwickelte Software analysieren die Schallimmissionen der Anlagen und projizieren die Schalllinien auf eine Karte. Damit gewährleistet die Software eine Optimierung der Schallimmissionen.

Beim Schattenwurf geht es darum, dass jede Windkraftanlage einen Schatten bei Sonnenschein erzeugt. Im Gegensatz zu normalen Gebäuden ist der Schatten des drehenden Rotors der Anlage alternierend, d.h. er bewegt sich ständig. Dies kann für Bewohner sehr störend sein, wenn die Schlagschatten der Rotorblätter auf Fenster treffen. Doch auch hier gibt es wieder gesetzliche Vorschriften, die einzuhalten sind, und spezielle Softwareprogramme, die den Schattenwurf zu jeder Uhrzeit und auf angrenzende Wohngebiete bestimmen. Zu erfassende Informationen sind dabei die Beschaffenheit des Geländes, die Windgeschwindigkeit- und Richtung sowie das Wetter (vgl. http://www.wind-energie.de/de/technik/projekte%5Cplanung/schattenwurf/. 13.10.2009).

2.5. Betriebswirtschaftliche Kosten

Bei der Gründung eines Windparks spielen betriebswirtschaftliche Gesichtspunkte wie die Kosten eine überaus wichtige Rolle. Im Grunde werden die Kosten einer Windkraftanlage in zwei Kostenarten unterteilt:

Auf der einen Seite gibt es die Kosten bis zur Inbetriebnahme, die Investitionskosten, welche sich noch in den Preis der Anlage (70-80%) und in die Investitionsnebenkosten unterteilen lassen. Auf der anderen Seite spricht man von den Kosten ab der Inbetriebnahme, die Betriebskosten. Natürlich ist die Kostenverteilung für jedes Windparkprojekt unterschiedlich, dabei kommt es auf die Anzahl der gebauten Windkraftanlagen an, die Größe und das Konzept der Anlage sowie dem Standort (Binnenland, offene See oder Gebirgsregion).

Der Preis der Anlage macht, wie erwähnt, den größten Anteil der Investitionskosten aus, enthalten sind dabei auch die Transports-und Montagekosten. Demgegenüber stehen mit einem kleineren Anteil die Investitionsnebenkosten. Diese sind abhängig vom Standort und vom Projekt. Zu ihnen gehören die Planungs-, Fundaments-, Netzanbindungs- und Geländeerschließungskosten. Kosten für Steuer- und Rechtsberatung oder für unvorhersehbare Ereignisse werden unter dem Begriff sonstige Kosten zusammengefasst.

Die Betriebskosten steigen mit der Betriebszeit der Anlage. Sie setzen sich zusammen aus Wartungs-und Reparaturkosten, aus Versicherungs-, Grundstücks- und Steuerkosten sowie aus sonstigen Kosten die sich auf Rechtsberatungs-, Personal-und Beitragskosten stützen. Die Inkonstanz dieser Kosten rührt von der Tatsache her, dass sich die Kosten für die Wartung und Instandhaltung aufgrund des Austausches von Verschleißteilen im Laufe der Zeit erhöhen (vgl. http://www.wind-energie.de/de/technik/projekte%5Cplanung/kosten/, 14.10.2009).

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Details

Seiten
27
Jahr
2009
ISBN (eBook)
9783640897766
ISBN (Buch)
9783640897995
Dateigröße
535 KB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v170740
Institution / Hochschule
Hochschule Bremerhaven
Note
1,3
Schlagworte
entwicklung gründung aufbau windparks

Autoren

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Titel: Entwicklung, Gründung und Aufbau von Windparks