Die Wissenschaftler der RUB haben für verschiedene Anlagentypen an Land ganzheitliche energetische Betrachtungen angestellt, zum Beispiel für einen kleineren mit 500 kW (Typ E 40) Leistung und einen großen mit 1500 kW (Typ E 66) Leistung.

Windkraftanlagen im Vergleich © RUBIN / RUB

Beide zeichnen sich von ihrer Bauform her dadurch aus, dass sie kein Getriebe enthalten. Die Anlagen werden mit Stahltürmen geliefert. Dabei variieren die Turmhöhen je nach Windgeschwindigkeit am jeweiligen Standort: In den Modellrechnung wird der Rotor bei der kleineren Anlage an der Küste in 44 Metern und im Binnenland in 65 Metern Höhe montiert (Nabenhöhe). Die größere Anlage hat dagegen eine Nabenhöhe von 67 Metern. Die Energieaufwendungen variieren, weil je nach Standort verschiedene Türme und Fundamente zum Einsatz kommen, weshalb z. B. unterschiedliche Transporte ablaufen.

Ebenso sind die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten an den verschiedenen Orten verschieden: Sie liegen zwischen knapp sechs Metern pro Sekunde und 7,3 Metern pro Sekunde. Dieser Unterschied klingt zwar gering, aber macht 80 Prozent mehr Stromerzeugung aus: Wenn sich die Windgeschwindigkeit verdoppelt, verachtfacht sich die erzeugte Menge Strom. Die Windgeschwindigkeit ist damit eine der wesentlichen Einflussgrößen in der Energiebilanz.

Die Wissenschaftler berücksichtigen auch die Energieaufwendungen für die Wartung der Anlagen, beispielsweise für Transporte und für die Herstellung von Verschleißteilen und Betriebsmitteln wie Rotorblättern, Komponenten der Steuerungs- und Regelungstechnik, Ölen und Fetten. Bei der Herstellung fallen einige Teile energetisch besonders ins Gewicht: So benötigt der Generator rund 20 Prozent der Gesamtaufwendungen an Energie. Aber auch der Turm, die restliche Gondel, das Fundament und die Rotorblätter sind energieaufwändige Bauteile.

	Windenergieanlage energetisch gesehen © Enercon / RUBIN / RUB

Diesen „Kosten“ wird nun der Energiegewinn gegenübergestellt. Er ergibt sich daraus, dass die von der Windenergieanlage gelieferte Elektrizität nicht mit Kohle oder Öl erzeugt werden muss, also fossile Energieträger eingespart werden können. Zur methodisch sauberen Bilanzierung rechnen die Wissenschaftler auch hier alle Energieträger auf Primärenergie zurück, wobei der Mix der für die deutsche Stromerzeugung benötigten Primärenergieträger zugrunde gelegt wird.

Als Bewertungsmaßstäbe haben sich die „Energetische Amortisationszeit“ und der daraus ableitbare „Erntefaktor“ herauskristallisiert. Die energetische Amortisationszeit ist die Zeit, die die Anlage in Betrieb sein muss, um ihren kumulativen Energieaufwand wieder „hereingespielt“ zu haben. Der Erntefaktor gibt das Verhältnis der „eingespielten“ zu der aufgewendeten Energiemenge über der Lebensdauer an. Je geringer die energetische Amortisationszeit und je größer der Erntefaktor sind, umso energetisch effektiver ist die Stromerzeugung mit Windenergieanlagen.