Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen

Welche Faktoren haben auf die Wirtschaftlichkeit Einfluss?

Die Wirtschaftlichkeit von Windenergieanlagen hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab und ist nicht, wie landläufig oft behauptet wird, einzig von der vor Ort anzutreffenden Windgeschwindigkeit abhängig.

Diese Wirtschaftlichkeit wird meist an einem Leitkriterium, nämlich der Eigenkapital-Rendite (EK-Rendite) oder internen Verzinsung, festgemacht. Dieses Leitkriterium spiegelt wieder, wie hoch das eingesetzte Eigenkapital über eine durchschnittliche Laufzeit von 20 Jahren verzinst wird.

In einem Beispiel dargestellt: liegt die Eigenkapital-Rendite für einen Windpark beispielsweise bei 5 % und ein Anleger legt in diesen Windpark 1.000 Euro an, so erhält er jährlich eine Zinsauszahlung in Höhe von 50 Euro und am Betriebsende des Windparks natürlich seine 1.000 Euro wieder zurück.

Folgende Faktoren haben maßgeblichen Einfluss auf die EK-Rendite und damit auf die Wirtschaftlichkeit einer Windenergieanlage bzw. eines Windparks:

die Höhe der Gesamtinvestitionskosten:
um eine Windenergieanlage heutigen Typs (3 – 4,5 MW Leistung) bauen zu können, müssen ca. 4,5 – 6,5 Mio. Euro insgesamt investiert werden. Der Löwenanteil dieser Investitionskosten ist die Windenergieanlage selbst, die meist ca. 70 – 85 % der Gesamtkosten ausmacht. Dann kommen Infrastrukturkosten für die Zuwegung, die Kranstellflächen oder die notwendige Kabeltrasse und den Anschluss an das Stromnetz dazu (ca. 2 – 4 %). Kosten für externe Gutachten, Beratungskosten (Recht, Finanzierung usw.) machen ca. 1 – 3 %. Ungefähr genauso hoch sind die Kosten für Ausgleichsmaßnahmen für das Landschaftsbild oder den Arten- und Naturschutz. Bankgebühren schlagen mit etwa 1 – 2 % zu Buche. Der Investor muss dann, aufgrund des enorm hohen Entwicklungsrisikos, noch eine sog. Projektentwicklungs-Marge aufschlagen, die sich letztlich an dem orientiert, was übrig bleibt, damit eine sinnvolle Wirtschaftlichkeit gegeben ist.

die Höhe der Pachtzahlungen:
um einen Windpark zu errichten benötigt es Grundstücke, auf denen die Windenergieanlagen stehen können. Diese werden üblicherweise bei den Grundstückseigentümern vom Investor angepachtet. Dieses Pacht-Entgelt bemisst sich an den Gesamterträgen, die eine solche Windenergieanlage pro Jahr erwirtschaftet und liegt meist in einem Bereich zwischen 3 und 10 % der Gesamterträge. Dazu kommt noch die Sonderregelung der sog. Mindest-Pacht: weht in einem bestimmten Jahr mal besonderes wenig Wind, erwirtschaftet auch die Windenergieanlage entsprechend weniger Erträge. Der Investor gesteht dem Grundstückseigentümer aber zu, dass dieser auch in Jahren mit sehr niedrigen Erträgen eine bestimmte, vorher festgelegte Mindest-Pacht bekommt.

die Höhe der laufenden Betriebskosten:
im laufenden Betrieb verursachen Maschinen, Industrieanlagen oder auch Windenergieanlagen laufende Kosten durch Versicherungen, Instandhaltung, Betriebsführung usw.. Diese Kosten sind bei einer Windenergieanlage vor allem vom sog. Vollwartungsvertrag und den damit zusammenhängenden Kosten abhängig. Dieser Vollwartungsvertrag lässt sich mit der Vollkasko-Versicherung eines KfZ vergleichen. Sämtliche technisch möglichen Schäden, die durch die Anlage und deren Hersteller verursacht werden (z.B. Verschleiß der Rotorblätter, Getriebeverschleiß usw.) werden durch diesen Vollwartungsvertrag gedeckt. Ebenso müssen für den Rückbau der Anlage nach 20 Jahren Betrieb Rücklagen gebildet werden bzw. sog. „Rückbau-Bürgschaften“ bei der Bank bedient werden.

Kaufmännische und technische Betriebsführung:
während des Betriebes müssen die Anlagen technisch überwacht werden. Weil es sich um technisch hochkomplexe Anlagen handelt ist der Aufwand nicht unerheblich. Dasselbe trifft für die kaufmännischen Tätigkeiten zu. Das erwirtschaftete Kapital muss verwaltet werden, es muss eine Buchhaltung betrieben werden, Überweisungen getätigt werden, laufende Arbeiten in Auftrag gegeben werden usw..

die Höhe der Zinsen für das Fremdkapital:
Windenergieanlagen oder Windparks sind hochinvestive Maßnahmen (s. Gesamtinvestitionskosten). Durchschnittlich kostet eine WEA heutigen Typs zwischen 4,5 und 6,5 Mio. Euro. Um dies zu finanzieren wird fast immer ein großer Teil dieser Kosten über einen Bankkredit finanziert. Üblicherweise liegt der Anteil des Bank-Kredites, d.h. der Fremdfinanzierungsanteil bei ca. 65 – 90 % der Gesamtkosten. Kostet eine Windenergieanlage also beispielsweise 5 Mio. Euro, werden üblicherweise ca. 3,75 Mio. Euro (ca. 75 %) von der Bank als Kredit gebracht, der Rest, ca. 1,25 Mio. Euro müssen vom Investor bzw. dem „Eigentümer“ der Windenergieanlage (also Energiegenossenschaft, Stadtwerk, Energieversorger etc.) als sog. Eigenkapital-Anteil eingebracht werden.

der Höhe der sog. Einspeisevergütung:
mit dem ab 2017 geltenden Erneuerbare-Energien-Gesetz wird der Preis, der für eine Kilowattstunde Strom, der von einer WEA kommt, gezahlt wird, durch ein Ausschreibungsverfahren, ähnlich einer Versteigerung ermittelt. Dieser Preis wird als Einspeise-Vergütung bezeichnet und hat maßgeblichen und großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit.

die Windhöffigkeit am Standort:
selbstverständlich spielt die durchschnittliche Windgeschwindigkeit am Standort der WEA die bedeutendste Rolle. Je mehr Wind weht, umso höher ist der damit zusammenhängende Stromertrag. Die Windhöffigkeit hängt ebenfalls von vielen Faktoren ab. Dazu gehört die Topographie (hügeliges, bergiges Gelände oder Flachland), die absolute Höhe ü. NN (je höher, desto mehr Wind) oder die Gesamthöhe der errichteten Windenergieanlage (je höher die Windenergieanlage, umso mehr Wind).

Was ist Windhöffigkeit?

Damit eine Windenergieanlage funktioniert und Strom erzeugt benötigt es Wind. Je mehr Wind, umso besser. Der Wind bläst über das gesamte Jahr hinweg aber sehr unterschiedlich. Die windhäufigen oder sogenannten windhöffigen Jahreszeiten sind Herbst und Winter. Insbesondere im Sommerhalbjahr weht verhältnismäßig weniger Wind. Je mehr Wind weht, umso wirtschaftlicher ist der Betrieb einer Windenergieanlage, je weniger Wind, umso unwirtschaftlicher.

Stromerzeugung bdew

Um eine allererste grobe Abschätzung der Windgeschwindigkeiten machen zu können haben die einzelne Bundesländer sogenannte Windatlanten erstellen lassen, das sind Karten, in denen die Windgeschwindigkeiten an bestimmten Standorten ablesbar sind. Für Baden-Württemberg wurde dieser Windatlas vom TÜV Süd in 2011 erstellt und in 2012 veröffentlicht. Der Windatlas für Baden-Württemberg kann unter diesem Link eingesehen werden.

Welche Verfahren gibt es für Windmessungen und wie zuverlässig sind diese?

Damit ein Investor oder eine Bank abschätzen können, wie gut oder schlecht der Wind an einem bestimmten Standort weht, werden Windmessungen durchgeführt. Mit diesen Windmessungen will man nicht nur messen, wieviel Wind dort weht, sondern auch wann dieser Wind dort weht und aus welchen Richtungen.

Hierfür gibt es meist vier gängige Verfahren:

Messung mit LIDAR (engl.: Light Detection and Ranging): Lidar-Systeme zur Windgeschwindigkeitsmessung senden Laserimpulse aus und detektieren das aus der Atmosphäre zurückgestreute Licht. Wolken- und Staubteilchen in der Luft (Aerosole) streuen das Laserlicht und ermöglichen eine hochauflösende Detektion und Entfernungsmessung von Wolken und Aerosolschichten. So kann die Geschwindigkeit der Luft, also die Windgeschwindigkeit berechnet werden. Eine Messkampagne kostet zwischen 40.000 – 80.000 Euro.

Messung mit SODAR (engl.: Sound Detection and Ranging): Sodar-Systeme funktionieren ganz ähnlich wie Lidar-Geräte: es wird ein Schallimpuls in die Atmosphäre bzw. die sich bewegende Luft abgegeben und durch sogenannte „Inhomogenitäten“ der Atmosphäre wird der Schall wieder zurückgeworfen. Aus der gemessenen „Laufzeit“, der Intensität und der Frequenzverschiebung des zurückgeworfenen Signals lassen sich Parameter wie Windgeschwindigkeit und -richtung ableiten. Eine Messkampagne kostet etwa 50.000 Euro.

Messung mit Windmessmasten: die zuverlässigste, aber auch teuerste Variante der Windmessung ist die Messung mit Windmessmasten. Hierzu wird meist ein Stahlrohr-Gittermast bestehend aus Einzelteilen aufgebaut, mit Seilen und Betonfundamenten nach drei Seiten abgespannt und mit üblichen Höhen von 100 oder 140 Metern aufgebaut. Die Windgeschwindigkeit wird dann auf 60, 80, 100, 120 und 140 Metern Höhe mit hochpräzisen Windgeschwindigkeitsmessern – sogenannten Anemometer – gemessen. Eine Windmessung mit Windmessmast kostet etwa 100.000 – 150.000 Euro.

Windmessmast

Messung mit Ballon-Aufstiegen: eine weitere, recht günstige Methode ist die Messung mittels Ballon-Aufstiegen. Hierbei wird ein Ballon mit vordefinierter Größe und vordefiniertem Helium-Gehalt am Standort aufsteigen lassen. Die Windgeschwindigkeit lässt sich daran ablesen, wie weit der Ballon vom Aufstiegsort durch den Wind abgetrieben wird. Eine günstige Methode, die jedoch nur für eine allererste Abschätzung eingesetzt werden kann.

Ein ebenfalls wichtiges Messkriterium der Windmessung ist die Windrichtung, das heißt es wird nicht nur die Frage beantwortet wie häufig der Wind weht, sondern auch aus welcher Richtung der Wind kommt. Dies wird anhand von sogenannten Windrosen festgehalten.

Mit der Windrose wird grafisch festgehalten, mit welchem Anteil der Wind aus welcher Richtung weht. Dies ist für die Planung eines Windparks von enormer Bedeutung, da es das sogenannten Windpark-Layout beeinflusst, weil sich Windenergieanlagen gegenseitig abschatten.

Windrose

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