Wie sieht die Energiebilanz einer Windenergieanlage aus?

Kurzfassung: Eine Windenergieanlage benötigt, je nach Standort und Anlagentyp, drei bis fünf Monate für die energetische Amortisation^[1]. Amortisation gibt die Zeit an, die eine Anlage (bspw. Windenergie- oder PV- Anlage) braucht, bis die zu ihrer Herstellung benötigte Energie durch die Anlage selbst wieder erzeugt ist.

a) Wie viel CO₂ entsteht bei der Herstellung und dem Bau einer Windenergieanlage?

Windenergieanlagen setzen keine Treibhausgase auf direktem Wege frei, aber bei der Herstellung ihrer Komponenten aus Beton, Stahl, Verbundwerkstoffen und elektrischen Anlagenteilen wird Energie benötigt, wodurch CO₂ und andere Treibhausgase direkt freigesetzt werden. Das Umweltbundesamt berechnet 763 Tonnen sogenannter CO₂-Äquivalente pro Megawatt Anlagenleistung^[1]. Die Herstellung einer heutigen Windenergieanlage mit sieben Megawatt führt dementsprechend zu Emissionen von 5.341 Tonnen CO₂-Äquivalenten. An einem Schwachwindstandort entstehen über die gesamte Lebensdauer einer Anlage 10,6 Gramm CO2₂-Äquivalente pro Kilowattstunde erzeugtem Strom. ^[2] Jedoch tragen Windenergieanlagen durch die erzeugte Energie zur Vermeidung von CO₂-Emissionen an anderer Stelle bei: Jede erzeugte Kilowattstunde, die nicht aus fossilen Brennstoffen stammt, führt zur Einsparung von Treibhausgasen.^[3] Um die Einsparungen an konkreten Zahlen festzumachen, kann man die CO₂-Amortisation einer durchschnittlichen Windenergieanlage berechnen, d.h. den Zeitpunkt, ab dem der CO₂-Ausstoß, der bei ihrer Herstellung und Installation entstanden ist, durch die Einsparung von CO₂ dank dem Verzicht auf fossile Brennstoffe ausgeglichen wird. Eine Windenergieanlage hat im Schnitt bereits nach etwa drei Monaten ihren eigenen CO₂-Ausstoß amortisiert. Dies wird berechnet, indem die erzeugte CO₂-Menge durch die jährlich eingesparte Menge an CO₂ geteilt wird.^[4]

b) Wie hoch ist der CO₂ Ausstoß während des Betriebs?

Treibhausgasemissionen während des Betriebs werden mittels des Emissionsfaktors beschrieben. Dieser gibt an, wie viel Treibhausgase pro erzeugte Kilowattstunde in die Atmosphäre emittiert werden. . CO₂-Äquivalente steht dabei für eine Maßeinheit die zur Vereinheitlichung der Klimawirkung der unterschiedlichen Treibhausgase dient. Die nachfolgende Grafik zeigt die Emissionen je erzeugte Kilowattstunde Strom einzelner Energieträger. Hierbei sind die Emissionen der Vorkette (z. B. Abbau von Kohle oder Bau einer Windenergieanlage) bereits eingerechnet.

c)Ist die Kohlenstoffbindungskapazität des Waldes nicht viel höher als die durch den Betrieb von Windenergieanlagen vermiedene CO₂-Menge?

Windenergieanlagen haben eine ausgesprochen gute Ökobilanz. Dies zeigt ein Vergleich der durchschnittlichen CO₂-Vermeidungsleistung einer Windenergieanlage mit der entsprechenden Kohlenstoffbindungskapazität der Waldfläche, die dadurch in Anspruch genommen wird. Um eine Windenergieanlage im Wald zu errichten, muss zu Beginn etwa ein Hektar Wald gerodet werden (siehe Frage 5). Ein Hektar Wald nimmt circa 5,5 Tonnen CO₂ pro Jahr auf. Eine durchschnittliche WEA erzeugt im Jahr rund 6 Mio. kWh und spart dadurch 3600 Tonnen CO₂ ein. Bei modernen Anlagen sind es sogar eher 5000 Tonnen, wobei die genaue Zahl von Anlagentyp und Standort abhängt.^[1]

Weiterführende Informationen:

UBA, (2021). Ökobilanz der Windenergieanlagen an Land

EE- Magazin, (2020). Behauptung zur Windkraft – Mangelnder Beitrag zur CO₂-Reduktion

[1] https://stories.umweltbundesamt.de/system/files/document/20210527_Themenkompass_Oekobilanz.pdf

[1] UBA, (2021). Aktualisierung und Bewertung der Ökobilanzen von Windenergie- und Photovoltaikanlagen unter Berücksichtigung aktueller Technologieentwicklungen: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/5750/publikationen/2021-05-06_cc_35-2021_oekobilanzen_windenergie_photovoltaik.pdf, S. 306

[2] UBA, (2021). Aktualisierung und Bewertung der Ökobilanzen von Windenergie- und Photovoltaikanlagen unter Berücksichtigung aktueller Technologieentwicklungen: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/5750/publikationen/2021-05-06_cc_35-2021_oekobilanzen_windenergie_photovoltaik.pdf, S. 304

[3] https://stories.umweltbundesamt.de/system/files/document/20210527_Themenkompass_Oekobilanz.pdf

[4] https://energiewende.eu/windkraft-mangelnder-beitrag-zur-co2-reduktion/

[1] UBA, (2021). Aktualisierung und Bewertung der Ökobilanzen von Windenergie- und Photovoltaikanlagen unter Berücksichtigung aktueller Technologieentwicklungen: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/5750/publikationen/2021-05-06_cc_35-2021_oekobilanzen_windenergie_photovoltaik.pdf, S. 340