Allgemein

Intensive Landnutzung, Überdüngung und Pestizide führen schon seit Jahrzehnten zu einem bedrohlichen Insektensterben.¹ Damit wird den Fledermäusen grundsätzlich die Nahrungsgrundlage entzogen (Insekten, Käfer). Ebenso bedrohen andere Umweltgifte und der Verlust von Quartieren und Flugrouten Fledermauspopulationen.² Feldermaus-Schutz ist ein Thema, das schon lange aktuell ist.

Auch der Klimawandel stellt eine große Gefährdung der Fledermauspopulationen dar: Extreme Wetterlagen wie längere Hitzewellen und Dauerregen führen zum Verdursten bzw. ganz akutem Insekten- und damit Nahrungsmangel.

Zu der sehr langen Liste an Gefährdungen³ kommen nun auch noch die Windenergieanlagen dazu. Fledermäuse werden sowohl zu Schlagopfern als auch zu Opfern des Barotraumas. Hochrechnungen gehen davon aus, dass bis zu 200.000 Tiere jährlich an deutschen Windenergieanlagen verunglücken. Das entspricht im Schnitt 14 (und in Einzelfällen bis zu 100) Tieren pro Jahr bei Anlagen ohne Betriebssteuerungen zum Fledermausschutz.⁴ In Deutschland werden noch ca. 58%⁵ der Anlagen ohne diese Betriebssteuerungen betrieben.

Alternativen zur Windkraft suchen?

Das Potential von Wasserkraft in Deutschland wird laut Umweltbundesamt (UBA) mit „etwa 25 Terawattstunden (TWh) Strom pro Jahr beziffert. In den vergangenen zehn Jahren wurden bereits bis zu 23 TWh Strom pro Jahr aus Wasserkraft gewonnen.“⁶ Der Bruttostromverbrauch in Deutschland betrug 2023 rund 517 Terawattstunden.⁷ Der Ausbau der Wasserkraft alleine ist also keine Alternative.
Alternative Atomkraftreaktorkonzepte („4. Generation“) kommen viel zu spät, sind unwirtschaftlich und bergen weiterhin große Sicherheitsgefahren durch hochradioaktive Abfälle (selbst, wenn es weniger wären). Ihr Ausbau „entbehrt technischer und ökonomischer Grundlagen“ laut DIW.⁸

Das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) hat dazu eine Studie beauftragt. „In Summe geht die Studie davon aus, dass die untersuchten Konzepte bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts nicht im relevanten Umfang zum Einsatz kommen werden.“⁹ Viel zu spät für alle Pariser Klimaziele.¹⁰

Fledermaus-Schutz und Klimaschutz verbinden

In Deutschland gibt es 25 Fledermausarten. Davon sind 3 besonders von Windrädern bedroht: Die Zwergfledermaus (Roter Liste: ungefährdet)¹¹, die Rauhautfledermaus (Rote Liste: ungefährdet)¹² und der Große Abendsegler (Rote Liste: Vorwarnliste / Daten ungenügend)¹³. Um Fledermäuse vor Windrädern zu schützen, gibt es technischen Lösungen: „Kein so großes Problem!“ nennt das Dr. Voigt vom Leibniz Institut für Zoo- und Wildtierforschung.¹⁴

Mittels Betriebssteuerungen (z.B. ProBat¹⁵ und Fleximaus¹⁶) können Windräder dann ausgeschaltet werden, wenn bestimmte Umweltbedingungen herrschen: niedrige Windgeschwindigkeiten / hohe Nachttemperaturen zu bestimmten Jahreszeiten / Zugzeiten. Dann nämlich werden Fledermäuse besonders aktiv und sind gefährdet. Durch diese Abschaltautomatiken gehen die Schlagopferzahlen um bis zu 80%¹⁷ zurück. Die gute Nachricht: genau ab Windgeschwindigkeiten von 4 -10 m/s, wenn WKAs beginnen, effektiv Strom zu produzieren, wird es den Fledermäusen zu windig. Ihre Aktivitäten nehmen dann ab. Dadurch liegt der Verlust durch Abschaltungen zum Schutz der Fledermäuse für WKA-Betreiber laut Dr. Voigt nur bei 1 – 4% des Jahresenergieumsatzes.¹⁸

Fledermäuse verlieren durch Windräder im Wald aber auch einfach Nist- und Lebensräume, selbst wenn sie nicht zum Schlagopfer werden. Artenschutzrechtliche Gutachten schreiben daher ggfs. vorgezogene Ausgleichsmaßnahmen (CEF) vor: z.B. Ersatzquartiere in Form von Fledermaus-Nistkästen an geeigneter Stelle oder das Aufwerten von Ersatzhabitaten durch die dauerhafte Herausnahme passender Waldflächen aus forstlicher Nutzung.¹⁹

Was zu wünschen bleibt

• Abschaltsysteme sollten zur Pflichtausstattung neuer WKAs werden und bestehende Anlagen sollten nachgerüstet werden.
• Artenschutzrechtliche Prüfungen sollten auch dann, wenn es nicht mehr gesetzlich vorgeschrieben ist, bei der Vergabe verlangt werden (so, wie die Vergabegruppe für BB-14 das sehr vorbildlich versprochen hat).²⁰
• Was jede/r beitragen kann: der NABU gibt Tipps, wie man auch privat zum Fledermausschutz beitragen kann.²¹
• Zu bekannten Wochenstuben gefährdeter Arten müssen Mindestabstände eingehalten werden.

Quellen / Referenzen

1. https://www.quarks.de/umwelt/tierwelt/darum-ist-das-insektensterben-ein-echtes-problem ↩︎
2. https://schleswig-holstein.nabu.de/tiere-und-pflanzen/saeugetiere/fledermaeuse/fledermausschutz/02971.html ↩︎
3. https://schleswig-holstein.nabu.de/tiere-und-pflanzen/saeugetiere/fledermaeuse/fledermausschutz/02971.html ↩︎
4. https://www.izw-berlin.de/de/pressemitteilung/windenergie-und-fledermausschutz-forschende-fordern-globale-anwendung-von-massnahmen-zur-senkung-der-schlagopferzahlen.html ↩︎
5. 18000 von 31000 Anlagen ↩︎
6. https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/nutzung-der-wasserkraft ↩︎
7. https://de.statista.com/statistik/daten/studie/256942/umfrage/bruttostromverbrauch-in-deutschland ↩︎
8. https://www.diw.de/de/diw_01.c.867887.de/publikationen/wochenberichte/2023_10_1/ausbau_von_kernkraftwerken_entbehrt_technischer_und_oekonomischer_grundlagen.html ↩︎
9. https://www.base.bund.de/DE/themen/kt/kta-deutschland/neuartige-reaktorkonzepte/alternative-reaktorkonzepte-gutachten.html;jsessionid=A7BF76C728FBDA7493DE0C3A6F58642E.internet941 ↩︎
10. https://www.rnd.de/wissen/neuartige-atomreaktoren-technologie-auf-jahrzehnte-nicht-marktreif-nutzbar-HB7ZIF3VNNIWTCGBJ4MISYIDGE.html ↩︎
11. https://www.rote-liste-zentrum.de/ ↩︎
12. https://www.rote-liste-zentrum.de/ ↩︎
13. https://www.rote-liste-zentrum.de/ ↩︎
14. Quarks, ARD: Dr. C. Christian Voigt, Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research, in https://www.ardmediathek.de/video/quarks-im-ersten/infraschall-machen-windraeder-krank/das-erste/Y3JpZDovL2Rhc2Vyc3RlLmRlL3F1YXJrcy1jYXNwZXJzLzIwMjMtMTItMTZfMTEtMzAtTUVa ↩︎
15. https://www.probat.org/ueber-probat ↩︎
16. https://www.fleximaus.de/loesungen/fledermausschutz/ ↩︎
17. https://www.izw-berlin.de/de/pressemitteilung/windenergie-und-fledermausschutz-forschende-fordern-globale-anwendung-von-massnahmen-zur-senkung-der-schlagopferzahlen.html ↩︎
18. Quarks, ARD: Dr. C. Christian Voigt, Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research, in https://www.ardmediathek.de/video/quarks-im-ersten/infraschall-machen-windraeder-krank/das-erste/Y3JpZDovL2Rhc2Vyc3RlLmRlL3F1YXJrcy1jYXNwZXJzLzIwMjMtMTItMTZfMTEtMzAtTUVa ↩︎
19. https://www.dialogforum-energie-natur.de/wp-content/uploads/2019/01/praxisbeispiele-windenergie-artenschutz.pdf ↩︎
20. https://www.holzgerlingen.de/de/aktuelles/meldungen/Windpark-BB-14-Ausschreibung-startet.php ↩︎
21. https://www.nabu.de/tiere-und-pflanzen/saeugetiere/fledermaeuse/aktiv-fuer-fledermaeuse/index.html ↩︎

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„Mehr als 90 Prozent der Masse einer Windenergieanlage hat eine hohe Recyclingfähigkeit, sowohl materiell als auch verfahrensabhängig betrachtet“¹. Die restlichen 10%, die Rotorblätter, stellen eine besondere Herausforderung dar. Diese benutzt man nämlich ungefähr 20-30 Jahre bis man sie abmontieren muss. Es stellt sich die Frage, wie das Recycling von Rotorblättern auf Dauer funktionieren kann.

Rotorblätter bestehen aus mehreren Verbundmaterialien². Auf Grund der teilweise extremen Belastungen durch Windlast oder Umgebungsbedingungen müssen diese außerordentlichen Qualitätsansprüchen genügen. Das bedingt eine Bauweise, die es momentan erschwert, die Rotorblätter nach ihrer Nutzungsdauer – also wenn die Windenergieanlage zerlegt wird – vollständig zu recyceln. Das Hauptproblem ist, dass man die verwendeten Materialien nur schwer, d.h. mit hohem Energieaufwand, voneinander trennen kann.

Status Quo

Die wichtigsten Möglichkeiten zum Umgang mit ausgedienten Rotorblättern sind momentan:

• Umfunktionieren
  Die Rotorblätter schneidet man geeignet zu und verwendet sie für andere Zwecke. Das sind z.B. Spielplätze³, Sitzbänke⁴, Brücken⁵, Fahrradständer⁶, …
  Das ist nett, aber sicher keine Lösung die auf Dauer skaliert.
• Zerkleinern
  Die zerkleinerten⁷ Rotorblätter können in anderen Materialien weiter verwendet werden, oder werden in Zementwerken verbrannt⁸, wo sie nebenbei helfen können, die C0₂ Emissionen der Zementproduktion und deren Bedarf an Rohmaterial zu senken⁹.
• Pyrolyse¹⁰
  Ein energieintensiver Prozess, der heutzutage leider noch C0₂ emittiert. Man heizt dabei das Material auf 400-700 °C auf, damit sich das Harz in einfachere Substanzen zerlegt. Damit kann man auch Kohlenstofffasern retten, die man anschließend für andere Zwecke wiederverwenden kann.
• Entsorgen
  Die vermutlich günstigste und einfachste Methode ist es, die Rotorblätter auf einer Deponie zu entsorgen oder zu lagern. Das sieht zum einen nicht schön aus und zum anderen ist das auf Dauer kein nachhaltiges Konzept. Die „Waste Framework“ Verordung¹¹ der EU definiert „Entsorgung“ („Disposal“) als die am wenigsten präferierte Möglichkeit zum Umgang mit Müll.

Rotorblatt Recycling

Die Energiemenge, die man braucht, um ein Rotorblatt mit fortgeschrittenen Methoden zu recyceln, ist ca. 100 mal größer, als wenn man es auf einer Deponie lagern bzw. entsorgen würde¹². Das ist sicher mit ein Grund, warum momentan nicht viele Rotorblätter recycelt werden. Erstaunlich: Ein Windrad im Betrieb produziert die Energiemenge, die selbst für die energieintensivste Recyclingmethode benötigt wird, schon innerhalb weniger (3,5) Tage¹³ .

Ein Windrad in Baden-Württemberg produziert damit pro Jahr die Energiemenge, die man braucht, um die Rotorblätter von mehr als 20 Windrädern mit den energieintensivsten Prozessen zu recyceln.

Falls also jemand behaupten würde, dass ein Windrad für das Recycling mehr Energie benötigt, als es während seiner Betriebszeit produziert, dann liegt diese Person um mehr als Faktor 400 daneben.

Ausblick

Die Industrie arbeitet inzwischen an Rotorblättern, die wesentlich einfacher recycelbar sind und kommerziell eingesetzt werden können. Dies ist besonders für Offshore-Anlagen interessant, welche in einer raueren Umgebung operieren müssen. Erste Offshore-Windräder betreibt man bereits mit diesen Rotorblättern.¹⁶

Videos zum Thema

Einen umfassenden Überblick findet man in diesem aktuellen Video (Englisch) einer Ingenieurin (Ph.D. in Rotorblatt Design), die die Thematik aus unterschiedlichen Blickpunkten recht verständlich erklärt:

Das recyclingfähige Siemens Gamesa Rotorblatt:

Quellen / Referenzen

1. https://www.umweltbundesamt.de/themen/abfall-ressourcen/produktverantwortung-in-der-abfallwirtschaft/windenergieanlagen/rotorblattaufbereitung-recycling-von ↩︎
2. https://www.iekrw.de/wp-content/uploads/2021/11/recyclewind-Albers-et.al_.-2016.pdf ↩︎
3. https://www.fastcompany.com/90805170/yesterdays-wind-turbine-blades-are-tomorrows-playgrounds ↩︎
4. https://energynews.us/2023/12/21/spirit-of-giving-is-central-to-cleveland-area-companys-blades-to-benches-business/ ↩︎
5. https://www.theverge.com/2022/2/11/22929059/recycled-wind-turbine-blade-bridges-world-first ↩︎
6. https://www.designboom.com/design/denmark-repurposing-wind-turbine-blades-bike-garages-09-27-2021/ ↩︎
7. https://www.businessinsider.com/recycle-wind-turbine-blades-veolia-north-america-waste-landfills-2023-2 ↩︎
8. https://www.ingenieur.de/fachmedien/vdi-energie-umwelt/umwelt/energie/rotorblaetter-in-zementwerken/ ↩︎
9. https://windeurope.org/newsroom/news/windeurope-ceo-visits-german-cement-plant-thats-running-on-blade-waste/ ↩︎
10. https://de.wikipedia.org/wiki/Pyrolyse ↩︎
11. https://environment.ec.europa.eu/topics/waste-and-recycling/waste-framework-directive_en ↩︎
12. https://api.repository.cam.ac.uk/server/api/core/bitstreams/5d6c2c41-5166-47f2-8961-49d2afc23eff/content ↩︎
13. https://youtu.be/fFxxh6uJB8o?si=WJ4TgP0eSAXXjkrn&t=897 ↩︎
14. Annahmen: (1) 2000 Volllaststunden für BW; (2) 85,1 Volllaststunden/Windrad, für die Produktion der benötigten Recyclingenergie, ist sichere obere Grenze für moderne Windräder, da die Referenz-Rechnung im verlinkten Video auf einem 1,5 MW Windrad beruht und die Leistung der Windräder stärker mit der Rotorblattlänge wächst, als die Masse des Rotorblatts. Das bedeutet wiederum, dass die errechnete Zahl eine untere Grenze (Mindestwert) darstellt; Rechnung: 2000 (Volllaststunden/Jahr) / 85.1 (Volllaststunden/Windrad) = 23,5 Windräder/Jahr ↩︎
15. Annahme: 20 Jahre Betriebszeit eines Rotorblatts ↩︎
16. https://www.siemensgamesa.com/en-int/newsroom/2022/07/080122-siemens-gamesa-press-release-recycle-wind-blade-offshore-kaskasi-germany ↩︎

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Rotorspitzen von Windrädern bewegen sich je nach Windverhältnissen mit bis zu 300 km/h durch die Luft. Solche Geschwindigkeiten sind für jedes Material eine enorme Belastung, welche zur Abnutzung desselben führt. Im Abnutzungsprozess lösen sich dabei kleine Partikel von der Oberfläche, was die Frage aufwirft, wie das Thema Mikroplastik und Windräder generell einzuordnen ist. Der Abrieb beeinträchtig auf Dauer unter anderem die Leistungsfähigkeit der Anlage und erfordert daher regelmäßige Wartungs- und Reparaturarbeiten. Nicht zuletzt deshalb versuchen die Betreiber die verwendeten Materialien zu optimieren, um den Abrieb und damit auch die Mikroplastikmenge zu minimieren.

Mikroplastik-Quellen

Das Mikroplastik, das von Rotorblättern im Betrieb stammt, wird an der Oberfläche derselben produziert. Die betroffenen Stoffe sind Beschichtungsmaterialien, welche als Lacke und Folien die Oberfläche schützen und glatt machen. Eine Worst-Case-Abschätzung¹ (d.h. der reale Wert wird mit hoher Wahrscheinlichkeit wesentlich geringer sein) kommt auf einen maximalen Materialabtrag im Betrieb von 1.395 Tonnen pro Jahr für alle rund 31.000 Windkraftanlagen in Deutschland zusammen. Um ein besseres Verständnis dieser Zahl zu bekommen, kann es helfen, diese Zahl mit anderen Mikoplastik-Quellen zu vergleichen.

Woher kommt das Mikroplastik?

Eine Studie² vom Fraunhofer-Institut listet 30 Mikroplastik-Quellen und deren jährliche Mengen für Deutschland auf. Der unangefochtene und unrühmliche Spitzenreiter ist der Straßenverkehrssektor, der alleine mit dem Abrieb von Reifen und Asphalt für mehr als 50% des jährlich produzierten Mikroplastiks in Deutschland verantwortlich ist.

Alleine 20 Prozent weniger Kunststoffverpackungen könnten bereits die Menge Mikroplastik ausgleichen, die bei der klimafreundlichen Stromerzeugung mit Windrädern entsteht.

Die Menge Mikroplastik, welche von den Rotorblättern von Windrädern stammt, ist also im direkten Vergleich mit anderen Quellen eher unbedeutend.

Straßenverkehr

Wenn man Mikroplastik mengenmäßig reduzieren möchte, macht es Sinn, bei den größten Verursachern anzufangen. Der Straßenverkehrsbereich, der für mehr als 50% des Mikroplastiks verantwortlich ist, bietet viel Potential, diese Menge deutlich zu reduzieren. Einige einfach umsetzbare Maßnahmen reduzieren nicht nur die erzeugte Mikroplastikmenge, sondern sparen effektiv C0₂ ein und senken nebenbei die Kraftstoff- bzw. Ladestromkosten:

• Weniger Autofahren: Viele Autofahrten kann man vermeiden, wenn man zu Fuß geht oder das Fahrrad/Pedelec benutzt. Damit reduziert man die Belastung mit Mikroplastik in Wohngebieten direkt. Für größere Entfernungen bietet der Schienenverkehr, der weder Reifen noch Asphalt benötigt, generell große Vorteile.
• Gemächlicher Autofahren: Der Luftwiderstand⁴ bei Autos steigt schon ab geringen Geschwindigkeiten quadratisch⁵ mit der Geschwindigkeit des Autos an. Damit steigt auch die Leistung, die notwendig ist, um das Auto vorwärts zu treiben, überproportional zur Fahrgeschwindigkeit an⁶. Bei einer schnellen Fahrweise erhöht sich der Reifenabrieb also zusätzlich⁷ und damit auch die Menge an Mikroplastik.

Der Straßenverkehr produziert das meiste Mikroplastik in Deutschland – natürlich auch im Wald

Mikroplastik allgemein

Die Forschung zu Mikroplastik befindet sich in einer entscheidenden Phase, da immer mehr Studien die weite Verbreitung dieser winzigen Kunststoffpartikel in Umwelt, Tierwelt und sogar in menschlichen Geweben aufzeigen. Moderne Analysemethoden ermöglichen es Wissenschaftlern, die Quellen, die Verbreitung und die potenziellen Auswirkungen von Mikroplastik besser zu verstehen. Trotz dieser Fortschritte steht die Mikroplastikforschung noch ganz am Anfang. Es gibt bedeutende Herausforderungen in Bezug auf die Standardisierung⁸ von Sammelmethoden⁹ und die Bewertung der ökologischen und gesundheitlichen Folgen¹⁰, was auf einen dringenden Bedarf an weiterer Forschung und internationaler Zusammenarbeit hinweist.

Quellen / Referenzen

1. https://www.bundestag.de/resource/blob/817020/27cf214cfbeaac330d3b731cbbd8610b/WD-8-077-20-pdf-data.pdf ↩︎
2. https://www.umsicht.fraunhofer.de/content/dam/umsicht/de/dokumente/publikationen/2018/kunststoffe-id-umwelt-konsortialstudie-mikroplastik.pdf ↩︎
3. Anmerkung: In der Fraunhofer Studie wird erwähnt, dass die kategorisierten Mikroplastikmengen nur 75% der tatsächlichen Menge ausmachen. Wir haben diese fehlenden/unbekannten 25% außen vorgelassen und bleiben damit mit unserer Auswertung auf der konservativen Seite. ↩︎
4. https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/luftwiderstand-1169 ↩︎
5. https://www.energie-lexikon.info/luftwiderstand.html ↩︎
6. https://de.wikipedia.org/wiki/Fahrwiderstand#Erforderliche_Antriebsleistung ↩︎
7. https://www.adac.de/rund-ums-fahrzeug/ausstattung-technik-zubehoer/reifen/reifenkauf/reifenabrieb-mikroplastik/#welche-faktoren-beeinflussen-den-reifenabrieb ↩︎
8. https://www.din.de/de/din-und-seine-partner/presse/mitteilungen/textiles-mikroplastik-901066 ↩︎
9. https://link.springer.com/article/10.1007/s00506-020-00697-2 ↩︎
10. https://www.bfr.bund.de/de/mikroplastik__fakten__forschung_und_offene_fragen-192185.html ↩︎

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