Flächenverfügbarkeit für die Energiewende
Um erfolgreich aus der Atom- und Kohleverstromung auszusteigen, muss die Windenergie an Land konsequent weiter ausgebaut werden. Die aktuell rund 30.000 installierten Onshore-Windenergieanlagen lieferten 2019 rund 106 Terawattstunden (TWh) Strom – genug für etwa 27 Millionen Einfamilienhaushalte für ein Jahr. Wie viele Quadratmeter stehen aber in Deutschland für den weiteren naturverträglichen Windenergieausbau an Land tatsächlich noch zur Verfügung? Oder könnten die windenergie-politischen Ziele schon rein flächenmäßig verfehlt werden? Fragen, die in der aktuellen Debatte zur Beschleunigung des Windenergieausbaus an Bedeutung gewinnen. Das Kompetenzzentrum Naturschutz und Energiewende KNE gGmbH hat eine erste Einordnung vorgenommen und am 16.03.2020 veröffentlicht.
Dafür hat das Beratungsgremium des Bundesumweltministeriums die Ergebnisse von bereits vorliegenden (teils jedoch älteren) Studien von ESYS (Energiesysteme der Zukunft) und des Fraunhofer IWES ausgewertet.
- Wie viele Windenergieanlagen brauchen wir zusätzlich, um die 2030- bzw. die 2050-Ziele der Energiewende1 erreichen zu können?
- Stehen dafür zumindest theoretisch ausreichend Flächen zur Verfügung?
Hierzu werden immer wieder verschiedenste Spekulationen angestellt. Dabei werden Zahlen genannt, die von rund zehnmal so viel Windstrom wie bisher und letztlich insgesamt rund 300.000 Windrädern bis 2050 ausgehen2. Wie sieht die Faktenlage aus?
1. Wissenschaftliche Untersuchungen
Prognostizierter Strombedarf und benötigte Windenergieanlagen, um die Energiewendeziele bis 2030 bzw. 2050 zu erreichen?
Bevor eine Einordnung vorgenommen werden kann, ist es wichtig, in einem ersten Schritt zu schauen, wie viel Energie in den Zieljahren wahrscheinlich benötigt wird. Hierzu liegen uns verschiedene Szenarien vor, die auf Grund von unterschiedlichen Annahmen (Strombedarf, Einsparpotenzial, Strom-Import) zu teils stark voneinander abweichenden Einschätzungen kommen.
Grundsätzlich gilt: Der Erneuerbare Strom der Zukunft wird neben den Haushalten auch für die Elektromobilität, für das Heizen von Häusern und Büros und für industrielle Prozesse (Sektorkopplung) benötigt, und er wird zum überwiegenden Teil mit Windenergie und Photovoltaik erzeugt werden. Laut einigen Studien3 würden sich zudem die – bereits heute vor allem beim Windenergie-Ausbau bestehenden – Flächenkonkurrenzen verschärfen und die Konflikte rund um den Windenergieausbau deutlich zunehmen4.
„‚Sektorkopplung’– Optionen für die nächste Phase der Energiewende“ – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify
Eine Studie von ESYS – Energiesysteme der Zukunft („‚Sektorkopplung’– Optionen für die nächste Phase der Energiewende“)5 schätzte 2017 (!), dass bis 2050 mehr als das Doppelte der heutigen Strommenge erzeugt werden muss, um eine Reduktion der energiebedingten CO2-Emissionen um 85 Prozent zu erreichen (siehe: solarify.eu/esys-sektorkopplung-optionen-fuer-naechste-phase-der-energiewende)6. Der aktuelle Stromverbrauch beträgt rund 513 TWh, der Anteil der Erneuerbaren Energien daran lag bei 37,8 Prozent. Die Windenergie an Land hat einen bei den Erneuerbaren Energien einen Anteil von 40,7 Prozent und die Photovoltaik von 20,4 Prozent7. Laut der Studie steigt der Stromverbrauch 2050 auf mehr als 1.000 TWh an, wofür eine installierte Leistung von bis zu 500 GWWindstrom und PV-Strom notwendig wäre – etwa das Fünf- bis Siebenfache des heute Vorhandenen8. Dies Studie basierte auf Expertendiskussionen, einem Vergleich relevanter Energieszenarien und Modellrechnungen. Bei Berücksichtigung angenommener Leistungssteigerungen der Windenergieanlagen wäre eine gute Verdoppelung der Anlagenzahl auf dann etwa 65.000 erforderlich9.
Eine weitere Studie stammt von Agora Energiewende („Wie hoch ist der Stromverbrauch in der Energiewende?“), die im Oktober 2015 (!) das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES damit beauftragt hat, vier sektorübergreifende Zielszenarien für 2050 hinsichtlich des resultierenden Strombedarfs zu vergleichen und die Gründe für die Abweichungen herauszuarbeiten10. Grundlage der sektorübergreifenden Szenarien war ein Reduktionsziel von 80 Prozent CO2-Äquivalenten gegenüber 1990 (Mindestziel für das Jahr 2050). Ohne auf die verschiedenen Szenarien im Detail einzugehen, hier eine kurze Darstellung der Ergebnisse: In den Szenarien kommt man zu stark voneinander abweichenden Zahlen für den sektorübergreifenden Stromverbrauch. Das Spektrum reicht für 2050 von rund 450 bis zu 800 TWh Strombedarf, wobei die Autoren der Studie es für plausibel halten, für 2050 letztlich einen Stromverbrauch in der Größenordnung von 620 TWh zu veranschlagen. Dies würde eine installierte Windkraft- und Photovoltaikleistung von jeweils rund 130 GW bedeuten. Bei einer Leistung von jeweils 3,5 MW pro Anlage würde dies insgesamt rund 37.000 installierten Windenergieanlagen entsprechen.
Beide Studien unterscheiden sich sowohl in Bezug auf den prognostizierten Anstieg des Strombedarfs von heute 513 auf 620 TWh bzw. 1.000 TWh als auch in Bezug auf die benötigte installierte Leistung an Windenergie (130 GW vs. 225 GW) bzw. auf die Anzahl der noch zu errichtenden Anlagen von derzeit rund 30.000 auf 37.000 bzw. 65.000 Anlagen11.
Tabelle 1. Übersicht Studien-Vergleich, Prognosen für 2050
| Agora Energiewende (2015) |
ESYS-acatech (2017) |
|
| Prognostizierter Strombedarf | 620 TWh | 1000 TWh |
| Benötigte installierte Windkraftleistung | 130 GW | 225 GW12 |
| Bis 2050 zusätzlich benötigte WEA á 3,5 MW | 7.000 | 35.000 |
| Insgesamt benötigte Anzahl von WEA | 37.000 | 65.000 |
Flächenverfügbarkeit für prognostizierten zusätzlichen Bedarf
Eine aktuelle Studie13 des Umweltbundesamtes (UBA) „Analyse der kurz- und mittelfristigen Verfügbarkeit von Flächen für die Windenergienutzung an Land“ kommt zu dem Ergebnis, dass derzeit Flächen von rund 3.100 Quadratkilometern für die Windenergienutzung ausgewiesen sind. Dies entspricht etwa 0,9 Prozent der Fläche Deutschlands. 1.325 Quadratkilometer und damit zirka 42 Prozent der betrachteten Flächen sind – bei Berücksichtigung der Bestandsanlagen zum Stichtag 31.12.2017 – für die Errichtung von Windenergieanlagen frei. Knapp 42 Prozent der gesamten Flächenkulisse entfallen dabei auf Flächen im Entwurfsstadium von Regionalplänen und 17 Prozent auf Flächen der Bauleitplanung. Knapp 1.300 km2 und damit 43 Prozent der deutschlandweit ausgewiesenen Fläche ist noch nicht bebaut. Diese ausgewiesenen, aber noch nicht bebauten Flächen verfügen über ein Potenzial von 39,4 GW für Windenergieanlagen, die noch installiert werden könnten. Dies entspricht einem möglichen Zubau von gut 11.000 Windenergieanlagen mit jeweils etwa 3,5 Megawatt Leistung14.
Tabelle 2. Ausgewiesene und freie Flächen für die Windenergienutzung auf Bundesebene (Regionalplanung + Bauleitplanungsebene)
| Fläche (km²) | Ausgewiesene Windfläche (km²) | Anteil an der Landesfläche (%) | Ende 2017 freie Fläche (km²) | Anteil freier Windflächen (%) | |
| 357.385 | 3.131 | 0,9 % | 1.325 | 42,3 % |
Die Forscher schätzen, dass das Leistungspotenzial auf den oben genannten, derzeit ausgewiesenen Flächen langfristig maximal bei rund 81 GW installierter Leistung Windstrom liegt15. Bestandsanlagen wurden hierbei nicht berücksichtigt. Dies entspreche einer Anzahl von zirka 23.000 Windenergieanlagen mit einer Leistung von jeweils 3,5 MW. Allerdings unterliegen die Berechnungen erheblichen Unsicherheiten und zwischen den einzelnen Bundesländern bestehen zum Teil erhebliche Unterschiede: Länder wie Brandenburg, Hessen, das Saarland oder Schleswig-Holstein stellen mit jeweils rund zwei Prozent ihrer Landesfläche den relativ größten Flächenanteil für die Windenergienutzung bereit. In anderen Ländern wie Bayern liegt der Anteil (derzeit) bei weit unter einem Prozent.
2. Fazit des KNE
Aktuell vorliegende Studienergebnisse kommen zu dem Ergebnis, dass der Strombedarf 2050 zwischen etwas mehr als dem Heutigen (rund 620 TWh) bis zum Doppelten des Heutigen (1.000 TWh) beträgt. Dies würde bedeuten, dass zwischen 37.000 und etwa 65.000 Windenergieanlagen benötigt werden. Spekulationen und Angstszenarien von 300.000 Windenergieanlagen bis 2050 kann somit schon jetzt klar entgegengetreten werden. Selbst bei der maximal prognostizierten Anzahl von in Deutschland errichteten Windenergieanlagen würde dies bis 2050 knapp eine Verdoppelung auf dann 65.000 Windenergieanlagen bedeuten. Diese Prognose wird empirisch stark gestützt. Für einen solchen Ausbau sind laut den Berechnungen des Umweltbundesamtes zwar aktuell noch nicht ausreichend Flächen ausgewiesen, es sind aber ausreichend Flächen identifiziert worden, die den Ausbau der Windenergie an Land im geplanten Umfange ermöglichen sollten.
Die dem KNE derzeit vorliegenden Studien und Szenarien stellen nach deren Durchsicht noch keine konsolidierte Grundlage dar, auf welcher der zusätzliche Flächenbedarf für den Windenergieausbau konkret bestimmt werden könnte. Die vereinbarte Abstimmung der Bundes- und Länderziele beim Ausbau der Windenergie an Land müsse daher auch die Flächenverfügbarkeit thematisieren und zu tragfähige Vereinbarungen mit den einzelnen Ländern kommen.
Literaturverzeichnis und Anmerkungen
- ESYS – acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina, Union der deutschen Akademien der Wissenschaften (Hrsg.) (2017): »Sektorkopplung« – Optionen für die nächste Phase der Energiewende, Link zum Dokument 92 S. (letzter Zugriff: 27.02.2020).
- ESYS – acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina, Union der deutschen Akademien der Wissenschaften (Hrsg.) (2019): Wege zu einem integrierten Energiesystem – was jetzt geschehen muss, Link zum Dokument (letzter Zugriff: 16.02.2020).
- acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina, Union der deutschen Akademien der Wissenschaften (Hrsg.) (2020): Zentrale und dezentrale Elemente im Energiesystem. Der richtige Mix für eine stabile und nachhaltige Versorgung, Link zum Dokument 115 S. (letzter Zugriff: 16.02.2020).
- Agora Energiewende (2015): Wie hoch ist der Stromverbrauch in der Energiewende? Energiepolitische Zielszenarien 2050 – Rückwirkungen auf den Ausbaubedarf von Windenergie und Photovoltaik, Link zum Dokument 52 S. (letzter Zugriff: 28.02.2020).
- Agora Energiewende (2018): Stromnetze für 65 Prozent Erneuerbare bis 2030 – Zwölf Maßnahmen für den synchronen Ausbau von Netzen und Erneuerbaren Energien, Link zum Dokument 64 S. (letzter Zugriff: 24.02.2020).
- Hans-Martin Henning, Andreas Palzer, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (2012): 100 % Erneuerbare ENERGIEN FÜR STROM UND WÄRME IN DEUTSCHLAND, Link zum Dokument (letzter Zugriff: 16.02.2020).
- Johanna Romberg (2019): Wie viele Windkraftanlagen benötigt Deutschland? GEO 08/2019 Link zum Dokument.
- Umweltbundesamt (2013): Potenzial der Windenergie an Land. Studie zur Ermittlung der bundesweiten Flächen- und Leistungspotenzials der Windenergienutzung an Land. 51 S. Link zum Dokument (letzter Zugriff: 19.02.2020).
- Umweltbundesamt (2019): Analyse der kurz- und mittelfristigen Verfügbarkeit von Flächen für die Windenergienutzung an Land. Abschlussbericht. 167 S. Link zum Dokument (letzter Zugriff: 12.02.2020).
- Umweltbundesamt (2019): Position – Auswirkungen von Mindestabständen zwischen Windenergieanlagen und Siedlungen. Auswertung im Rahmen der UBA-Studie „Flächenanalyse Windenergie an Land“. 22 S. Link zum Dokument, (letzter Zugriff: 16.02.2020).
1 Die Bundesregierung hat sich das Ziel gesetzt, den Anteil der Erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch bis 2030 auf 65 Prozent auszubauen. Klimaneutralität will Deutschland bis 2050 erreichen. Was dies genau in Bezug auf die Ziele für den Ausbau der Erneuerbaren Energien bedeutet, ist bislang unklar. Genaue Ausbau-Ziele schwanken noch zwischen 80 bis 100 Prozent.
2 Vgl.: Stefan Aust in der Welt vom 25.1.2020, siehe: https://www.welt.de/print/die_welt/wirtschaft/article205334673/Im-Luftreich-der-Traeume.html.
3 Siehe z.B. acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina, Union der deutschen Akademien der Wissenschaften (Hrsg.) (2020).
4 Bzgl. der Diskussion um Abstände von Windenergieanlagen zur Wohnbebauung verweisen wir auf die KNE-Wortmeldung zum Mindestabstand von Windenergieanlagen: Fairness wichtiger als 1.000 Meter Mindestabstand. Wer mehr dazu wissen möchte, kann gerne hier weiterlesen: https://www.naturschutz-energiewende.de/aktuelles/fairness-wichtiger-als-1-000-meter-mindestabstand/.
5acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina, Union der deutschen Akademien der Wissenschaften (Hrsg.) (2017).
6 Eine Reduzierung der CO?-Emissionen bei gleichzeitiger Erhöhung der Strommenge soll durch Reduktion der fossilen Energieträger gelingen. Laut der Studie werden heute rund 85 Prozent der Treibhausgasemissionen durch die Nutzung fossiler Energieträger zur Bereitstellung von Energiedienstleistungen verursacht. Langfristig gibt es vor allem zwei Hebel, um eine Reduktion zu erreichen: Den Einsatz von Energieerzeugungsmethoden, die keine oder deutlich weniger CO?-Emissionen als die fossilen verursachen sowie die Reduzierung des Energieverbrauches. Zentrale Maßnahmen hierbei sind Energieeinsparung, Steigerung von Umwandlungseffizienzen sowie verstärkte Nutzung der Sektorkopplung.
7 Zahlen beziehen sich auf das Jahr 2018. Quellen: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/384/bilder/2_abb_entw-stromverbrauch_2020-02-25.png und https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/stromerzeugung-erneuerbar-konventionell#stromerzeugung-nach-energietragern-. Letztgenannte Zahlen beziehen sich auf die Bruttostromerzeugung in Deutschland.
8 Eine genauere Aufschlüsselung, wie groß nun der Anteil der Windenergie und wie groß der Anteil der Photovoltaik sein sollte, erfolgt hierbei jedoch nicht explizit.
9 Laut der Studie sind heute 48 Gigawatt an Wind Onshore installiert. Eine Fünf- bis Siebenfache Menge würde einen Bereich von 240 – 336 MW installierter Leistung für Wind Onshore bis 2050 in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Anlagen (Photovoltaik, Wind Onshore und Wind Offshore) bedeuten.
10 Agora Energiewende (2015): Wie hoch ist der Stromverbrauch in der Energiewende? Energiepolitische Zielszenarien 2050 – Rückwirkungen auf den Ausbaubedarf von Windenergie und Photovoltaik.
11 Die Bundesregierung geht in einer aktuellen Stellungnahme von einem Bruttostromverbrauch von rund 580 TwH aus, bestimmt u. a. durch eine zunehmende Stromnachfrage der Bereiche Wärme und Verkehr auf der einen Seite (Sektorenkopplung) und Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz auf der anderen Seite. Quelle: Deutscher Bundestag, Drucksache 19/17632: Antwort der Bundesregierung auf eine kleine Anfrage vom 24.02.2020; http://dip21.bundestag.de/dip21/btd/19/173/1917362.pdf.
12 Zahl auf Grund der benötigten Anzahl an Windenergieanlagen abgeleitet.
13 Umweltbundesamt (2019): Analyse der kurz- und mittelfristigen Verfügbarkeit von Flächen für die Windenergienutzung an Land. Abschlussbericht.
14 Trotz Ausweisung von Flächen für die Windenergienutzung ist jedoch nicht in jedem Fall gewährleistet, dass hierauf auch wirklich die Errichtung einer Windenergieanlage möglich ist. Zum Beispiel können detaillierte naturschutzfachliche Untersuchungen oder Höhenbeschränkungen die Flächen und damit auch die Anzahl möglicher zu errichtender Windenergieanlagen verringern.
15 Zum Vergleich: Eine Studie von Agora Energiewende (2018) beschreibt einen Ausbaupfad von 78 GW installierte Leistung Windenergie an Land für das Jahr 2025 und 86 GW im Jahr 2030 zur Erreichung des 65 Prozent Erneuerbare Energien-Ziels. Abweichungen zwischen dieser und der UBA-Studie ergeben sich durch unterschiedliche Annahmen zur Entwicklung des Bruttostromverbrauchs durch Sektorenkopplung und Effizienzmaßnahmen.
->Quellen: