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Windenergie Ohne Subvention – Hintergrundgeschichte

Mai 2019

Ende 1980 entstand an den Hängen des Crotched Moutain im Südwesten von New Hampshire (USA) das erste kommerzielle Windprojekt: zwanzig Windturbinen mit einer Gesamtleistung von 0,6 MW. Das Interesse an Windenergie breitete sich von den Vereinigten Staaten bis nach Europa aus, in den 90er Jahren wuchs die Zahl der Windkraftanlagen explosionsartig an. Führende europäische Länder waren Dänemark und Deutschland, aber auch in den Niederlanden, Großbritannien, Schweden und Spanien tauchten plötzlich viele Windräder am Horizont auf. Nooteboom begleitet die Windenergiebranche durch eigene Entwicklungen.

Mega Windmill Transporter
Nooteboom Mega Windmill transporter

Die Windenergie wird heute weltweit genutzt. Interessante Schwellenländer sind Russland, Argentinien, Saudi-Arabien und Vietnam. Längerfristig werden die Philippinen, Indonesien, Nigeria und der Iran als Wachstumsmärkte genannt. In Europa wird das Wachstum in den nächsten fünf Jahren deutlich unter den weltweiten Werten liegen. Langwierige Verfahren und strenge Regeln begrenzen das Wachstum hierzulande. Jeder will einen Beitrag zur Umstellung auf saubere Energie leisten, aber niemand sieht gerne ein Windrad in seinem eigenen Garten.

Durch politische Entscheidungen über die Höhe der Fördermittel bestimmt die Regierung das Tempo, in dem wir auf Windenergie umsteigen können. In den kommenden Jahren werden die Herstellungspreise für Windenergie unter die Preise für Strom aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe fallen. Bis 2022 wird das Wachstum in Europa auf rund 7% pro Jahr begrenzt sein. Danach sind die Aussichten günstiger: Ab 2030 müssen mindestens 50% aller Windkraftanlagen durch neuere, Effizientere ersetzt werden. Wird ein geeigneter Energieträger – zum Beispiel Wasserstoff – gefunden, werden die Windkraftanlagen nach 2050 aus den dicht besiedelten Regionen Westeuropas wieder verschwinden.

Zahlen

Im Jahr 2017 wurden weltweit Windkraftanlagen mit einer Gesamtleistung von 52.492 MW installiert. Damit stieg die Gesamtleistung auf 539.123 MW, was einem Wachstum von 11% entspricht. Nur 3% dieser Leistung wird derzeit auf See erzeugt, aber der Markt für Offshore-Windenergieanlagen wächst rasant, vor allem durch den Bau großer Windparks in der Nordsee. Die markanteste Entwicklung im Jahr 2017 ist der starke Rückgang des Preises pro Kilowattstunde. Großausschreibungen für neue Windparks in Marokko, Mexiko und Kanada wurden zu einem Preis von rund 0,03 US-Dollar pro kWh durchgeführt. Vor der Küste Zeelands wird auch ein Windpark errichtet, der ohne Subventionen betrieben werden kann. 2017 war ein Spitzenjahr bei der neu installierten Leistung in Europa, wobei Deutschland und England ganz oben mit dabei waren. Die Top 5 der Welt im Jahr 2017: China, USA, Deutschland, Indien und Spanien.
(Klicken Sie auf die Diagramme, um sie zu vergrößern.)

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Die Vorhersage bis 2022

Bis 2017 war die Stromerzeugung aus Windkraftanlagen teurer als die aus konventionellen Kraftwerken. Diese Situation wurde durch neue, deutlich verbesserte Technologien verändert. Die Windenergie kann nun ohne Subventionen konkurrieren. Aufgrund des niedrigeren Herstellungspreises wird die Nachfrage nach neuen Windturbinen weltweit mit einer Wachstumsrate von über 10% pro Jahr hoch bleiben. In Europa war 2017 ein Rekordjahr, aber für die kommenden Jahre wird ein deutlich geringeres Wachstum von rund 7% prognostiziert. Ein wichtiger Teil davon entfällt auf Offshore-Windparks rund um die Nordsee. Ihre Kapazität wird sich in den nächsten fünf Jahren verdoppeln. Innerhalb der EU wird daran gearbeitet, das Ziel für eine saubere Energieerzeugung auf 2030 anzuheben. Das neue Ziel für 2030 ist 32% grüne Energie. Dies könnte dem Bau von Windkraftanlagen in Europa nach 2022 neue Impulse geben.

“Clean Energy for All Europeans”

In Europa wurden bis Ende 2017 insgesamt 168,7 GW installiert, davon 153 GW an Land und 15,8 GW auf See. Damit trugen Windparks 11,6% zum gesamten Stromverbrauch in der EU bei. Die Spitzenreiter sind Dänemark (44%) und Portugal (24%). Die Windenergie beschäftigt in Europa mehr als 270.000 Menschen. Für viele europäische Länder war 2017 ein Übergangsjahr. Die Förderprogramme werden in den kommenden Jahren auslaufen, und das Wachstum wird durch schwierige und langwierige Verfahren zur Errichtung von Windkraftanlagen behindert. Eines der Ziele des neuen energiepolitischen rechtlichen Rahmens namens “Clean Energy for All Europeans” besteht darin, die Verfahren zu straffen und zu beschleunigen. Die EU wird strenge Regeln für die Reduzierung der CO2-Emissionen und die schrittweise Einstellung der Verwendung fossiler Brennstoffe festlegen.

transannaberg
Mega Windmill transporters in Poland

Die Probleme

Nicht nur die langen Verfahren behindern das Wachstum der Anzahl der Windkraftanlagen. Auch für die Speicherung und den Transport der erzeugten Energie gibt es keine eindeutigen Lösungen. Energiemanagementsysteme sollten Angebot und Nachfrage besser aufeinander abstimmen. Neue Kabel (wie das Cobra-Kabel zwischen den Niederlanden und Dänemark) werden verlegt, um die erzeugte Windenergie besser über das europäische Stromnetz zu verteilen. Lösungen für die Energiespeicherung werden sowohl im europäischen Kontext als auch weltweit gesucht. So wird beispielsweise in Österreich überschüssige Energie gespeichert, indem Wasser in einen Hochgebirgssee gepumpt wird. Das Wasserkraftwerk Obervermunt II kann diese Leistung (360 MW) wieder in das Stromnetz einspeisen. In Deutschland läuft ein Pilotprojekt zur Ausrüstung von vier Windkraftanlagen mit einem Betonwasserbecken rund um den Turm. Die Speicherkapazität: 70 MWh. Das reicht, um mit 4.000 Elektroautos jeweils 100 km zu fahren. Die vielversprechendste Entwicklung ist die Erzeugung von Wasserstoffgas durch Windenergie. Das Gas kann per Schiff transportiert werden, aber auch das europäische Erdgasleitungsnetz könnte angepasst werden. Die Umstellung auf Wasserstoffgas als Energieträger ist eine große technische Herausforderung. Außerdem muss der Selbstkostenpreis, der derzeit noch bei rund 10 € pro Kilogramm liegt, deutlich niedriger sein. Die Verwendung von Wasserstoff würde zwei Hauptprobleme lösen: Speicherung und Transport. Windenergie muss an Orten erzeugt werden, an denen viel Wind weht und wo die Anlagen die Anwohner wenig belasten. Es ist vorstellbar, dass wir in 20 oder 30 Jahren Wasserstoffgas tanken, das per Schiff aus Ländern rund um den Pazifik zu uns geliefert wird. In diesem Fall wird sich nach 2030 der Schwerpunkt für den Bau neuer Windkraftanlagen auf windige Regionen weit über Europa hinaus verlagern. Weitere Probleme: Eine schnelle Umstellung auf Elektroautos erfordert große Investitionen in das europäische Stromnetz. Es ist fast sicher, dass Wind und Sonne unsere künftigen Energiequellen sein werden und das auch die Herstellungskosten für Solarenergie stark sinken werden. Experten gehen davon aus, dass selbst nur ein Teil der Sahara genügend Sonnenenergie für ganz Europa bereitstellen kann. An Tagen mit viel Wind gibt es in Teilen Europas bereits einen Überschuss an elektrischer Energie. Die Herausforderung für die kommenden Jahre ist die Anpassung von Speicherung und Transportnetzen.

Der Preis ist der Beweis

Bisher wurde die Umstellung auf saubere Energiequellen stark von politischen Entscheidungen beeinflusst. Ein Kohlekraftwerk erzeugt Strom mit einem Selbstkostenpreis unter 0,05 € pro kWh. Zu Hause steht jedoch mehr als 0,20 € auf der Rechnung. Der größte Teil der Differenz (ca. 0,16 €) geht an den Staat in Form von Steuern. Durch Subventionen hat die Regierung in den letzten Jahren den Bau von Windkraftanlagen stark gefördert. Manchmal wird sogar behauptet, dass Windkraftanlagen nicht ohne Subventionen betrieben werden können. Dies ist nur teilweise der Fall, denn die Steuereinnahmen auf Windenergie sind niedriger als die Steuereinnahmen bei der Nutzung eines umweltschädlichen Kohlekraftwerks. Rechnet man die Kosten der Umweltverschmutzung hinzu, ist die Windenergie deutlich günstiger. Die Politik hatte einen großen Einfluss auf die Entwicklung der Windindustrie. Dieser Einfluss wird verschwinden, weil der Sektor gereift ist und billig genug produzieren kann, um mit der Erzeugung fossiler Brennstoffe zu konkurrieren. Die ersten Ausschreibungen mit Kosten unter 0,05 € pro kWh sind bereits abgeschlossen und die Herstellungspreise für Windenergie sinken weiter.

Neue Techniken

Die technischen Entwicklungen bei den Herstellern von Windenergieanlagen sind in den letzten Jahren mit großen Schritten vorangekommen und das Ende ist noch lange nicht in Sicht. Eine wichtige Entwicklung ist der Wechsel von Generatoren mit Getriebe zum “Direktantrieb”, bei dem der Generator mit der gleichen Drehzahl wie die Rotorblätter läuft. Die Vorteile eines Direktantriebs: weniger bewegliche Teile, bessere Kühlung, höherer Wirkungsgrad und geringere Geräuschentwicklung. Eine teilbare Version des Generators soll Installation und Wartung erleichtern. Eine weitere Entwicklung, die erhebliche Auswirkungen auf Bau und Verkehr haben wird, ist die Möglichkeit, höhere Kapazitäten zu liefern. Bis vor kurzem konnte kein Hersteller die 10 MW-Grenze überschreiten. GE ist nun der erste Anbieter einer 12-MW-Offshore-Windturbine und berichtet bereits in der Presse über eine 15-MW-Variante. Eine Windturbine dieser Größe liefert Strom für 12.000 bis 15.000 Menschen! Der Bau von noch größeren und höheren Windkraftanlagen wird derzeit durch die Größe der Komponenten und die Hubleistung der vorhandenen Raupenkrane begrenzt. An verschiedenen Stellen wird an der Entwicklung von Kletterkranen gearbeitet, die es ermöglichen, höhere Türme zu bauen. Teilbare Komponenten wie Flügel und Generatoren sollen Transport und Montage erleichtern.

Nooteboom Telestep
Die Spezialanhänger von Nooteboom für die Windindustrie sind weltweit im Einsatz
Liebherr
Wasserbecken zur Energiespeicherung rund um den Turm

Gewichtseinsparung

Die Windräder sind in den letzten Jahren immer schwerer geworden. Eine 7,5-MW-Ausführung mit einem Beton/Stahlturm wiegt rund 6.000 Tonnen. Davon sind 2.500 Tonnen im Fundament verborgen, der Turm wiegt 2.800 Tonnen, Generator und Rotorblätter kommen auf fast 400 Tonnen. Künftige Türme werden leichter sein. Vestas arbeitet an einem Prototyp, bei dem der Turm durch Seile am Boden verspannt wird. Der modulare Aufbau oder die Verlagerung des Generators nach unten in den Turm kann ebenfalls zu erheblichen Gewichtseinsparungen führen.

Die Auswirkungen auf Transportunternehmen

Die Windenergie deckt einen immer größeren Teil unseres Energiebedarfs. Der wichtigste Schritt muss jedoch noch getan werden: ein wettbewerbsfähiger Produktionspreis im Vergleich zur Erzeugung fossiler Brennstoffe. Dieser Schritt wird nun unternommen. Die Kosten für die Windenergie sind in den letzten zehn Jahren um mehr als 50% gesunken und das Ende ist noch nicht in Sicht. Ein Teil dieses niedrigeren Selbstkostenpreises geht zu Lasten der Transportunternehmen und Kranvermieter. Auch längerfristig werden die Transportkosten unter Druck bleiben, so dass wenige europäische Windkraftanlagenhersteller aus den Dienstleistungen von mehreren hundert Transportunternehmen wählen können. Der Transporteur hat mehrere Möglichkeiten, in diesem Konkurrenzkampf zu überleben. Erstens eine höhere Auslastung der Spezialfahrzeuge für den Transport von Turmteilen, Turbinen oder Flügel. Die zweite Option ist eine multifunktionale Ausrüstung, die es ermöglicht, das Fahrzeug nicht nur in der Windindustrie, sondern auch für andere Aktivitäten einzusetzen. Die dritte – vielleicht wichtigste – Option besteht darin, den multimodalen Verkehr stärker zu nutzen. Flügel bis zu 70 Meter werden noch immer auf der Straße transportiert. Bald werden die ersten Flügel 107 Meter lang sein. Diese Flügel sind vorerst nur für Offshore-Windenergieanlagen vorgesehen. Lange, breite und schwere Transporte über Wasser sind oft einfacher durchzuführen, mit Ausnahme von Höhenbeschränkungen durch Brücken. Ein deutscher Windkraftanlagenhersteller hat kürzlich Tests mit einem Dolly unter einem selbsttragenden Flügel durchgeführt. Das Hochklappen von Flügeln beim Passieren schwieriger Streckenabschnitte wird ebenfalls immer häufiger praktiziert. ALE hat eine weitere Technologie für den Transport sehr großer Lasten über komplizierte Strecken entwickelt: das Route Survey Tool. Dadurch wird eine detaillierte elektronische Analyse der Route im Vorfeld durchgeführt. Mit dem separaten Driver Assist Tool können sich die Fahrer vorab auf die Route vorbereiten. Kurz gesagt: Windkraftanlagen werden immer größer, aber der Transport muss billiger und effizienter sein.

Windmill transport by train
Spezialtransport auf Schienenwegen und Binnenwasserstraßen
Tele px super wing carrier
Der Trend geht zu höheren Kapazitäten und längeren Rotorblättern, die längsten sind jetzt 107 m lang

Nooteboom

Nooteboom begann um 1990 als erster Trailerlieferant, spezielle Lösungen für den Transport von Windkraftanlagen zu entwickeln. Der Mega Windmill Transporter wurde ein großer Erfolg für den Transport von Turmteilen mit großem Durchmesser und der Super Wing Carrier ist der Standardauflieger für den Transport von sehr langen Flügeln bis zu 80 Metern. Nooteboom liefert auch die effizientesten Transportlösungen für die Krane, die beim Bau von Windkraftanlagen eingesetzt werden, wie beispielsweise den Teletrailer, den Ballasttrailer und den Manoovr. Nooteboom verfolgt die Entwicklungen in der Windindustrie genau. Deshalb zielt die Politik von Nooteboom – neben Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit – vor allem auf die Senkung der Betriebskosten ab.

Die gute Nachricht

Die gute Nachricht ist, dass der Bau von Windparks weltweit gut vorankommt, aber gleichzeitig steckt die Lösung für den Transport und die Speicherung von Energie noch in den Kinderschuhen. Wenn sich die Technologie zur Erzeugung von Wasserstoffgas verbessert, werden zukünftige Windparks in dünn besiedelte, windreiche Regionen verlagert. Große Windparks wurden in kurzer Zeit innerhalb Europas gebaut, aber das Stromnetz wurde noch nicht angepasst, um die schwankende Produktion der Windparks in ganz Europa zu verteilen. Die Windenergie ist zu einem stabilen Faktor in unserer Energieversorgung geworden, dessen Kosten mit denen der Gas- oder Kohlekraftwerke konkurrieren kann. Um diesen wettbewerbsfähigen Preis zu erzielen, sind alle an der Konstruktion und am Transport beteiligten Zulieferer aufgefordert, noch effizienter zu arbeiten. An Nooteboom soll es nicht liegen, denn hier wird seit Jahren an hocheffizienten Lösungen für den Transport von Windkraftanlagen gearbeitet.

Kletterkranen

Climbing crane
Kletterkranen

Kletterkran

Windräder werden immer höher und ein Generator mit einem Gewicht über 100 Tonnen ist keine Ausnahme mehr. Die meisten Windkraftanlagen werden mit konventionellen Kranen gebaut. Riesenkrane wie der Mobilkran Liebherr LTM 11200-9.1 und der Terex Raupenkran CC 8800-1 werden beim Bau der größten Windkraftanlagen eingesetzt. Der Aufbau dieser riesigen Krane erfordert viel Platz. Es werden Dutzende von schweren Transportkombinationen benötigt, um die Krane zur nächsten Baustelle zu transportieren. Von verschiedenen Unternehmen werden

Krankonzepte entwickelt, die weniger Platz benötigen und einen effizienteren Transport ermöglichen. Darüber hinaus müssen neue Krane in der Lage sein, bei höheren Windgeschwindigkeiten zu arbeiten. Viele Konzepte existieren nur auf dem Papier, in die Praxis haben es zwei Varianten geschafft: Der Krøll Turmkran K1650L ist komplett auf den Bau von sehr hohen Windkraftanlagen und den Einsatz bei höheren Windgeschwindigkeiten ausgerichtet. Das niederländische Unternehmen Lagerwey geht mit dem Kletterkran noch weiter. Dieser Klettermax wurde erstmals im Herbst 2017 beim Bau einer Lagerwey L136 Windturbine in Eemshaven (NL) getestet. Der komplette Kletterkran wird auf nur drei Lkw transportiert. Die Entwicklung von Kletterkranen ist noch in den Anfängen. Mammoet – der WTA 250 – arbeitet an einer Version, bei der zunächst eine Führungsschiene am Turm befestigt wird. Der Kletterkran von Lagerwey ist ohne Führungsschiene am Turm befestigt.

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