Deutsche Windguard hat im Auftrag des Landesverbandes Erneuerbare Energien Nordrhein-Westfalen (LEE NRW) jüngst untersucht, wie sich Windenergieanlagen (WEA) in den vergangenen Jahren hinsichtlich Nabenhöhe, Rotorfläche, Nennleistung und anderen Parametern in Deutschland entwickelt haben und sich voraussichtlich entwickeln werden. Zugleich hat die Studie ermittelt, welche Auswirkungen die Entwicklung auf die Stromerzeugung hat.
Volllaststunden sind ein guter Bewertungsmaßstab, um WEA vergleichbar zu machen. Unabhängig von einzelnen Parametern wie Nabenhöhe oder Nennleistung geben sie wieder, inwieweit die Anlagen ausgelastet werden. Je höher die Zahl der Volllaststunden, umso effizienter wird die Erzeugungsleistung genutzt. Zudem haben sie eine Bedeutung für die Netzkapazität.
Volllaststunden sind eine rechnerische Messzahl. Sie gibt an, wie viele Stunden im Jahr eine Windkraftanlage mit voller Leistung laufen müsste, um den tatsächlichen Stromertrag zu erreichen. Denn: Eine Windkraftanlage läuft oft mit wechselndem Wind und nicht immer unter voller Kraft. Die Volllaststunden teilen die gesamte erzeugte Strommenge in einem Jahr durch die maximale Leistung (Nennleistung) der Anlage. Sie zeigen, wie gut der Wind an einem Standort genutzt wird. Mehr Volllaststunden bedeuten eine gleichmäßigere Stromerzeugung und eine bessere Auslastung des Stromnetzes.
Studie: Anzahl der Volllaststunden hat stark zugenommen
Durch Fortschritte in der Anlagentechnik konnte das vorhandene Windpotenzial effektiver ausgeschöpft werden. Mit steigender Nabenhöhe und dem Erschließen höherer Windschichten gelang es, konstantere Winde zu nutzen. Auch größere Rotordurchmesser tragen zu einer optimierten Nutzung des Windes bei. Die Studie hat ergeben, dass die Anzahl der Volllaststunden vor allem in den Jahren 2014 bis 2018 stark zunahm. 2017 lag der Schnitt über alle Regionen in Deutschland – um die jährlichen Windverhältnisse korrigiert – bei rund 2200 Volllaststunden.
2018 markierte dann eine Trendwende: Seit der Umstellung der EEG-Fördersystematik stieg die Anzahl der Volllaststunden nicht weiter, sondern stagnierte. Seit 2021 sinken die Volllaststunden sogar ab, wenngleich die erzeugten Kilowattstunden dennoch steigen. Die Gegenläufigkeit von Volllaststunden und erzeugter Leistung erklärt sich aus der Entwicklung der Nennleistung: Über die Jahre sind die Generatoren immer leistungsfähiger geworden. Die Studie geht von einer weiteren, allerdings schwächer werdenden Zunahme der Nennleistung aus.
Ohnehin zeigt sich laut der Untersuchung der Trend zur Größe. Zwischen 2005 und 2024 hat sich der Rotordurchmesser von 70 Metern auf 140 bis 150 Meter ungefähr verdoppelt. Dem folgen die Entwicklungen bei der Nabenhöhe und der Gesamthöhe, die weiter zunehmen werden. Nicht weiter anwachsen wird hingegen der Abstand der unteren Blattspitze zum Boden. Er scheint ausreichend zu sein und erfordert kein weiteres Höhenwachstum.
Netzausbaukosten können durch mehr Volllast deutlich gesenkt werden
Volllaststunden und das Erzeugungsprofil von Windenergieanlagen stehen im direkten Zusammenhang mit der Nutzung und Auslastung des Netzes. Mehr Volllast bedeutet eine gleichmäßigere Einspeisung und resultiert in einer besseren Auslastung. Dadurch können die Netzausbaukosten deutlich gesenkt werden.
Als wesentliche Hebel zur Steigerung der Volllaststunden identifiziert die Studie erstens die Reduktion der spezifischen Flächenleistung der WEA. Eine größere Flächenleistung (das Verhältnis der Generatorleistung zur Rotorfläche) erfordert eine höhere Windgeschwindigkeit, um die Nennleistung zu erreichen. Dies steigert zwar den Energieertrag insgesamt, aber um den Preis einer stärker schwankenden Erzeugung. Zweitens hat der Parkwirkungsgrad großen Einfluss: Die enge Bebauung in manchen Windparks führt zu Verlusten durch Abschattung. Die Korrektur des Referenzertragsmodells gleicht diese Verluste durch stärkere Förderung aus. Das Referenzertragsmodell wurde jedoch ursprünglich angelegt, um die unterschiedliche Windhöffigkeit in Deutschland auszugleichen und damit den Ausbau regional zu verteilen.
Die Studie zeigt mit diesen Hebeln Möglichkeiten auf, um die Systemkosten der Energiewende effizient zu senken. Aus Sicht des LEE NRW sollten wirtschaftliche Anreize geschaffen werden, um die Volllaststunden zu erhöhen – und nicht die Nennleistung der Anlagen. Dies führt zu einer gleichmäßigeren und effizienteren Netznutzung, ohne die Netzkapazitäten für Erzeugungsspitzen ausbauen zu müssen.
