Modul 8: Bau des Windparks
Wenn alle vorhergehenden Phasen, insbesondere die immissionsschutzrechtliche Genehmigung des Windparks, ggf. ein zugeteilter EEG-Zuschlag sowie die Finanzierungsstruktur für das Investitionsprojekt erfolgreich abgeschlossen sind, kann der Bau des Windparks beginnen.
Sie als Kommune sind während des Bauprozesses vor allem dadurch gefordert, die mit dem Bau einhergehenden Beeinträchtigungen durch Lärm- und Staubentwicklung, durch Rodungs- und Baumaßnahmen frühzeitig und klar zu kommunizieren und mit eventuellen Anwohnerbeschwerden konstruktiv umzugehen. Eine sehr enge und laufende Abstimmung zwischen Projektentwickler, Bauunternehmen, Windenergieanlagenhersteller und Kommune ist in dieser Phase unerlässlich.
Insgesamt benötigt der Bau eines Windparks – abhängig von der Gesamtzahl zu bauenden Windrädern – einen Zeitraum von 8 bis 15 Monaten.
Entscheidend für den Baubeginn eines Windparks ist der Standort der Windräder. Liegen diese im Wald, muss zunächst gerodet werden. Diese Rodungen können – entsprechend der Rodungsgenehmigung der zuständigen Genehmigungsbehörde – nur im Winterhalbjahr stattfinden. Wäre der Projektentwickler beispielsweise im April bereit zum Bau des Windparks, muss bei einem Waldstandort meist mindestens bis zum November gewartet werden, bis die Rodungen beginnen. Dies kann zu einer zusätzlichen Zeitverzögerung bis zur Fertigstellung führen. Durch zeitlich planerische Abstimmung kann diese verhindert werden. Gegebenenfalls ist auch zu beachten, dass vor Baubeginn vorgezogene Ausgleichsmaßnahmen (CEF-Maßnahmen) aus den Artenschutzauflagen durchgeführt werden müssen.
Als Nächstes erfolgt beim Bau die Einrichtung der Baustelle und das Ausheben des Bodens für den Fundamentkörper. Das Fundament einer heutigen, modernen Windenergieanlage hat einen kreisrunden Durchmesser von ca. 25 bis 30 m (abhängig vom jeweiligen Windenergieanlagenhersteller) und eine durchschnittliche Tiefe von ca. 2 bis 3 m. Je nach Bodenzusammensetzung (geologisches Gutachten) ist ein Eingraben des Fundaments jedoch nicht zwingend erforderlich. Ein durchschnittliches Fundament fasst ca. 800 bis 900 m³ Stahlbeton und es werden ca. 100 bis 120 Betonmischer-Ladungen für das Gießen des Fundaments an einem Tag benötigt.
Parallel zum Fundament-Bau muss auch die Zuwegung soweit ertüchtigt werden, damit die z. T. sehr großen Anlagenteile antransportiert werden können. Zuwegungskonzepte sind gerade wegen dieser übergroßen Anlagenteile häufig komplex. Um die Zuwegung zu planen, greifen viele Anlagenhersteller auf lasergestützte Messwagen zurück, um die gesamte Zuwegung von der nächsten Autobahnabfahrt bis zum Standort der künftigen Anlage, millimetergenau auszumessen. Durch digitale Applikationen wird dann die bestmögliche technisch-wirtschaftliche Zuwegung geplant.
Ist das Fundament abgehärtet und die Zuwegung entsprechend ausgebaut, beginnt der Aufbau des Turms. Auch hier gibt es grundsätzlich zwei unterschiedliche Turmkonzepte: Stahl- oder Hybridtürme. Bei einem Hybridturm bestehen ca. zwei Drittel des Turms aus Betonfertigteilen (Halbschalen und Drittel-Schalen) und das letzte Drittel wird in Form von Stahlturmsegmenten bis zur endgültigen Nabenhöhe der künftigen Windenergieanlage auf die Betonturmsegmente aufgesetzt. Es existieren auch Holzturmkonzepte oder Gittermasttürme, welche sich bis dato wirtschaftlich jedoch nicht durchsetzen konnten.
Für die Errichtung der gesamten Windenergieanlage sind entsprechend hohe Kräne notwendig, um die einzelnen Turmsegmente und am Ende das Maschinenhaus (Gondel), die Nabe und die Rotorflügel montieren zu können. Auch hier existieren zwischenzeitlich zwei unterschiedliche Krankonzepte: der klassische und bisher fast ausschließlich eingesetzte Auslegerkran, sowie Turmdrehkräne und Kletterkräne. Ein Auslegerkran funktioniert wie ein gigantischer Mobilkran, nur dass das Basisgehäuse durch Raupen angetrieben wird und der Kranausleger entsprechend immer ca. 20 Meter länger ist als die spätere Nabenhöhe der Windenergieanlage. Das heißt: Hat die künftige Anlage eine Nabenhöhe von 170 m muss der Kranausleger ca. 190 m lang sein. Wichtig dabei ist, dass für den Aufbau dieses Kranauslegers am Boden eine entsprechende Aufbaufläche zur Verfügung notwendig ist, die genauso lang ist wie der Kranausleger und ca. 10 m breit.
Turmdrehkräne sind Krankonzepte, die man auch vom Hochhausbau her kennt: Der Kran wächst mit der Windenergieanlage parallel zu ihr in die Höhe. Kletterkräne sind, wie der Name sagt, Krankonzepte, bei denen der Kran am Turm befestigt ist und mit der wachsenden Windenergieanlage nach oben wandert. Diese beiden letztgenannten Krankonzepte haben gegenüber dem Auslegerkran den großen Vorteil, weniger Fläche am Boden für den Aufbau zu benötigen, da kein Kranausleger notwendig ist. Allerdings handelt es sich bei diesen Krankonzepten eher um Ausnahmen, da solche Turmdreh- oder Kletterkräne nur schwer verfügbar sind und bei Großanlagen in der Regel nicht einsetzbar sind.
Steht der Turm, werden das Maschinenhaus (Gondel), die Nabe (Vorrichtung zur Aufnahme der Rotorblätter), der Generator und anschließend die Rotorflügel montiert. Auch im Bereich des Generators gibt es zwei unterschiedliche Generatormodelle: den sog. Ringgenerator und den klassischen Generator.
Beim letztgenannten Generatormodell treibt die Nabe, an der die Rotorblätter befestigt sind, eine Welle an, die auf ein Getriebe läuft, das die recht langsame Umdrehungsbewegung (bei einer modernen Windenergieanlage dreht sich der Rotor meist nur ca. 10 bis 15 Mal pro Minute) in eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit übersetzt, die wiederum einen klassischen Generator antreibt.
Beim Ringgenerator handelt es sich um ein Generatormodell, bei dem ein Ring aus permanent erregten Magneten um die Nabe herum angebracht ist. Die Nabe selbst dreht sich ebenfalls mit einem Ring aus Magneten. Durch die damit gegeneinander „reibenden“ Magnetfelder wird Strom erzeugt, ohne dass ein Getriebe benötigt wird.
Beide Generatormodelle werden von jeweils unterschiedlichen Windenergieanlagenherstellern eingesetzt. Jeder Anlagenhersteller hat sich dabei auf ein Generatormodell festgelegt, wobei die getriebelosen Anlagen mit Ringgenerator seltener vorkommen. Klassische Hersteller dieses Konzepts sind die Firmen Enercon und Siemens. Anlagenhersteller wie Vestas, Nordex, GE uvm. verwenden klassische Generatormodelle.
Steht die gesamte Windenergieanlage, wird der Netzanschluss, d. h. die sogenannte Kabeltrasse ausgeführt. Bereits in der Projektentwicklungsphase muss die Kabeltrasse bis zum Netzanschluss geplant werden. Bei heutigen modernen Windparks sind die Gesamtleistungen mehrerer (ab ca. zwei bis drei) Windenergieanlagen so groß, dass die Einspeisung auf der Hochspannungsebene (110 kV) stattfinden muss und häufig eigene Umspannstationen benötigt. Zum Teil bedarf es auch einer Transformation der Spannung in die Höchstspannungsebene (220-380 kV) – für anfallende Transformationsstationen müssen ggf. weitere Flurstücke gesichert werden. Kabeltrassen können eine Länge von bis zu 10, 15 oder im Extremfall auch 20 km lang werden, um den Strom in das deutsche Stromnetz an geeigneter Stelle einzuspeisen. Die verantwortlichen Übertragungsnetzbetreiber teilen dem Projektentwickler den Netzeinspeisepunkt mit.
Seit 01.02.2023 kann eine unverbindliche Netzvoranfrage bei der Bayernwerk Netz GmbH gestellt werden, um in einem frühen Windprojektstadium bereits eine Aussage zu einem unverbindlichen Netzanschlusspunkt erhalten zu können. Es kann vor der konkreten Mitteilung des Übertragungsnetzbetreibers niemand genau sagen, an welcher Stelle der künftige Netzeinspeisepunkt sein wird. Die Kabeltrasse vom Windpark bis zum Netzeinspeisepunkt wird immer unterirdisch (ein ca. 30 bis 50 cm breiter und etwa 1 bis 1,2 m tiefer Graben) geführt. Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass die erhaltene verbindliche Reservierung des nächstmöglichen Netzeinspeisepunktes stets zeitlich befristet ist, allerdings mit Begründung um jeweils weitere sechs Monate verlängert werden kann. Bei Erhalt eines sehr weit entfernten Netzeinspeisepunktes (> 10 km) kann sich der Aufwand lohnen, durch ein fachspezialisiertes Ingenieurbüro einen evtl. näher gelegenen Netzanschlusspunkt in Erfahrung zu bringen. Das Ingenieurbüro kann Netzberechnungen ausführen, passende Gutachten erstellen und dadurch ggf. dem hohen Kosten- und Zeitaufwand (Abklärung Kabeltrassen bei u. a. Autobahnstraßen, Bahntrassen uvm.) entgegenwirken.
Parallel zum Bau der Kabeltrasse beginnt auch das Prozedere, die Windenergieanlagen in den Probebetrieb zu nehmen. Die ersten Monate eines Windparks dienen immer der Einstellung des Windparks und der Inbetriebnahme. Es wird zwar schon Strom produziert, jedoch führen Optimierungseinstellungen häufig dazu, dass der Windpark erst nach einigen Wochen oder Monaten im Volllastbetrieb laufen kann.
Nach der Inbetriebnahme werden alle arten- und naturschutzfachlichen Ausgleichsmaßnahmen, die seitens der Genehmigungsbehörde im Genehmigungsbescheid festgelegt werden, durchgeführt. Klassische Beispiele solcher Ausgleichsmaßnahmen sind die Stilllegung land- oder forstwirtschaftlich bewirtschafteter Flächen, der Bau oder Ausbau und die Pflege besonderer Biotope oder die Einrichtung von Nisthilfen für Vögel, Fledermäuse und andere geschützte Arten.