Energie
Kann Windenergie die Welt versorgen?
Aufsteigender Wind
Solarenergie, insbesondere Photovoltaik, ist ein treibender Faktor für den Umstieg auf erneuerbare Energien und könnte in Zukunft sogar die dominierende werden.
Dennoch hat Solarenergie einige ernsthafte Einschränkungen, die sie am besten in Kombination mit anderen Technologien funktionieren lassen. Dazu können Batterien und Fernverbindungen im Stromnetz gehören. Eine weitere Möglichkeit ist, gleichzeitig andere Formen grüner Energie zu nutzen, um die Produktion zu ergänzen, wenn Solarenergie weniger produktiv ist (bewölkt, Wintermonate) oder überhaupt nicht erzeugt (Nacht).
Weit voraus vor allen anderen ist Wind (unten in Gelb und Orange) die führende grüne Energieform, die Solarenergie begleitet, zumal Wasserkraft (in Hellblau) in den kommenden Jahren voraussichtlich stagnieren wird.
Quelle: EIA
Im Jahr 2022 erreichte die weltweite Windenergieerzeugung 2100 TWh (ein Anstieg von 14 %). Und um die Ziele des Net‑Zero‑Emissions‑Szenarios, insgesamt 7 400 TWh werden bis 2030 erwartet.
Um dieses Ziel zu erreichen, muss das Produktionswachstum weiter auf eine jährliche Wachstumsrate von 17 % beschleunigt werden. Das bedeutet, dass die aktuelle jährliche Ergänzung der Windkapazität von 75 GW pro Jahr auf 350 GW pro Jahr bis 2030 erhöht werden muss.
Von diesen 75 GW wurden 37 GW allein von China hinzugefügt, also mehr als die Hälfte der weltweiten Gesamtmenge.
Wie kann ein so ambitioniertes Ziel erreicht werden? Es ist wahrscheinlich nur durch eine Kombination aus technologischem Fortschritt, massiven Investitionen sowie eng abgestimmten Energie‑ und Industriepolitiken möglich.
Die bestehende Windindustrie
Onshore-Wind
Bisher haben Onshore-Windanlagen die Branche dominiert. Sie stellen 93 % der installierten Kapazität dar und liegen deutlich vor Offshore-Windturbinenparks.
Quelle: EIA
Ein Hauptgrund ist rein technischer Natur. Onshore-Wind ist einfach leichter umzusetzen, da die Projekte über Straßen, LKWs und lokale Betonwerke versorgt werden.
Dieser einfache Zugang führt auch zu leichterer Wartung, da Techniker in der Nähe wohnen können, die Anlage mit dem Auto erreichen und mit Teilen und Verbrauchsmaterialien über die bereits beim Bau der Zugangsstraßen vorhandenen Wege versorgt werden können, im Gegensatz zu den Windturbinen selbst.
Quelle: GEvernova
Insgesamt führen einfacherer Bau und einfachere Wartung zu geringeren Kosten und höherer Rentabilität. Onshore-Windturbinen müssen zudem nicht mit Korrosion durch Salzwasser kämpfen, wie es bei Offshore-Wind der Fall ist, wodurch die Wartungskosten weiter gesenkt werden.
Ein weiterer wichtiger Vorteil von Onshore-Windturbinen im Vergleich zu Solarfarmen ist, dass das Gelände größtenteils weiterhin landwirtschaftlich genutzt oder natürlich belassen werden kann. Im Vergleich dazu ist die doppelte Nutzung des Landes für Solarenergie und Landwirtschaft (sogenannte Agrivoltaik) noch ein aufstrebendes Feld.
Offshore-Wind
Wie bereits erklärt, macht Offshore-Wind immer noch einen Minderanteil der Windenergieerzeugung aus.
Dies liegt daran, dass der Bau auf See diese Projekte von Natur aus kapitalintensiver macht. Die Entfernung zu bewohnten Gebieten und die Salzwasserkorrosion erhöhen zudem die Wartungskosten und können die Lebensdauer der Windturbine und ihrer Komponenten verkürzen.
Es gibt jedoch einige Vorteile von Offshore-Wind:
- Effizientere Produktion: Offshore-Winde sind stabiler, stärker und wehen häufiger als an Land.
- Dies führt nicht nur zu mehr Produktion, sondern auch zu einer vorhersehbareren, die der Grundlastproduktion näher kommt als die stärker schwankende Onshore-Windenergie.
- In vielen Regionen nimmt der Offshore-Wind am Nachmittag und Abend zu, wenn die Nachfrage am höchsten ist.
- Da ein Großteil der Weltbevölkerung in Küstennähe lebt, liegen Offshore-Standorte oft sehr nahe an den Verbrauchern.
- Ein guter Windstandort auf See kann deutlich größer sein als an Land. Das ermöglicht größere Skalierung.
- Weniger Umweltauswirkungen. Durch die Reduzierung der Flächennutzung und das Nicht‑Stören des lokalen Ökosystems durch Zugangsstraßen und Verkehr in abgelegenen Gebieten kann Offshore-Wind umweltfreundlicher sein als Onshore.
- Der begrenzte Bereich der Windparks kann sogar den marinen Ökosystemen zugutekommen.
- Weniger Widerstand: Die Entfernung zu den Bevölkerungszentren und die Sichtbarkeit reduzieren den Widerstand gegen Windprojekte erheblich, wenn sie offshore liegen. Die NIMBY‑Reaktionen (Not In My Back Yard) sind dadurch deutlich weniger wirksam.
Je nach Tiefe können verschiedene Verankerungsarten für Offshore-Windturbinen verwendet werden.
Quelle: DoE
Nach Fertigstellung wird die Dogger‑Bank-Windfarm in der Nordsee die größte Windfarm der Welt sein. Sie wird eine installierte Kapazität von 3,6 GW haben und jährlich bis zu 6 Millionen britische Haushalte mit Strom versorgen können.
Wie man Windturbinen verbessert
Immer größer & höher
Ein beständiger Trend in der Windindustrie besteht darin, Windturbinen immer größer und leistungsfähiger zu bauen. Insgesamt wird erwartet, dass sich dieser Trend fortsetzt.
Quelle: DoE
Ein Hauptgrund liegt in grundlegender Physik und Geometrie. Das Verdoppeln der Blattlänge vergrößert die gesamte Rotationsfläche um das Vierfache.
Da die Rotationsfläche die Menge des eingefangenen Winds und die Stromerzeugung bestimmt, vervierfacht das Verdoppeln der Turbinengröße die Produktion, und ein weiteres Verdoppeln erhöht die Produktion im Vergleich zur Ausgangsgröße um das 16‑fache.
Ein weiterer physikbasierter Faktor ist, dass stärkerer Wind mehr Leistung erzeugt. Dies ist keine direkte Umwandlung: Verdoppelt man die Windgeschwindigkeit, kann man das Achtfache an Leistung durch die Turbine erzeugen.
Daher können größere Turbinen UND stärkere Winde das Zehnfache oder mehr der Leistung kleinerer Modelle erzeugen.
Höhere Türme bedeuten in der Regel stabileren und stärkeren Wind, was die Stromproduktion weiter steigert.
Heute ist die leistungsstärkste Windturbine ein 18‑MW‑Prototyp von Dongfang Electric, der im Juni 2024 eingesetzt wurde. Sie hat einen Rotordurchmesser von 853 Fuß (260 Meter). Eine einzelne Windturbine kann den Jahresstromverbrauch von 40.000 Haushalten erzeugen.
Windturbinen werden so groß, dass der einzige realistische Weg, ihre Rotorblätter von der Fabrik zur Baustelle zu transportieren, der Lufttransport ist. Aus diesem Grund baut das Unternehmen Raida das weltweit größte Flugzeug, und andere wie Straightline Aviation prüfen das Potenzial von Luftschiffen/Zepplern, um die Rotorblätter zur Baustelle zu bringen.
Quelle: Straightline Aviation
Schließlich besteht eine weitere Möglichkeit darin, keinen riesigen Pfeiler für eine riesige Turbine zu bauen, sondern eine noch größere „Turbinenwand“. Einige Einheiten werden für 40‑MW‑Modelle entwickelt und könnten bis zu 126 MW erreichen.
Ein solches System wäre am besten für Gebiete mit sehr starkem und nahezu konstantem Wind geeignet, wie die Nordsee.
Quelle: Recharge News
Langlebigere & recycelbare Windturbinen
Unabhängig von der Fertigungsqualität werden Windturbinen im Laufe der Zeit beschädigt, da sie durch die ständige Bewegung stark mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.
Dies hat kürzlich zu Problemen in der Branche geführt, wobei insbesondere Gamesa (Siemens) dem Markt mitteilte, dass einige Turbinenmotoren viel früher als erwartet ausgetauscht werden müssten, was einen Mini‑Crash bei Windenergie‑Aktien auslöste.
Während diese Probleme durch Verbesserung der Haltbarkeit der Turbinen lösbar sind, betrifft ein weiteres die Rotorblätter.
Bis vor kurzem landeten die Epoxidharz‑Blätter auf Deponien, was keine besonders umweltfreundliche Situation darstellte. Vestas Wind Systems hat kürzlich eine neue Epoxidharz‑Chemie vorgestellt, die eine vollständige Wiederverwertung ermöglicht. Dadurch kann die Windindustrie zu einer vollständig zirkulären Wertschöpfungskette werden.
Quelle: Vestas
Wir können erwarten, dass der Rest der Branche diesem Beispiel folgt und das Problem der Materialverschwendung sowie der Deponierung von ausgefallenen Rotorblättern löst.
Blattlose Windenergie
Riesige Rotorblätter wie ein Ventilator waren bislang die bevorzugte Methode, Windenergie zu gewinnen. Doch das ist bei weitem nicht die einzige Möglichkeit. Es wurden zahlreiche weitere Ansätze vorgeschlagen oder befinden sich in Entwicklung.
Die erste Idee sind vertikalachsige Turbinen. Diese Turbinen sind oft leiser, kleiner und dafür ausgelegt, schwächere Winde einzufangen.
Damit eignen sie sich besser für städtische oder vorstädtische Umgebungen sowie für Dachinstallationen. Beispiele sind die Windspire‑Turbinen oder die Eddy‑Windturbine.
Quelle: Inhabitat
Eine weitere Idee besteht darin, auf den Pfeiler zu verzichten, der die Turbinen hält, und stattdessen fliegende Windturbinen zu bauen. Dabei wird nach dem stärksten Wind in Höhen von 300–600 m gesucht. Warum also nicht die Windturbine an einen schwebenden, mit Helium gefüllten Ballon binden, wie beim Altaeros‑Modell:
Dies hat weitere Vorteile, wie die Möglichkeit, sich nach oben und unten zu bewegen, um stärkeren Wind zu finden, und eliminiert vollständig die Kosten für Betonfundamente, Pfeiler, Kräne usw. Das System kann zudem in wenigen Stunden oder Tagen leicht an neue Standorte verlegt werden.
Schließlich ist eine noch radikalere Idee die bewegungslose Windenergiegewinnung. Dies kann beispielsweise durch bewegliche „Stäbe“ wie von Vortex Bladeless oder Windstalk erreicht werden, die mittels elektromagnetischer Induktion Strom erzeugen.
Das bedeutet, dass das System kein Getriebe hat und kein Öl benötigt, was seine Lebensdauer erhöht.
Andere bewegungslose Systeme nutzen den durch den Wind erzeugten Luftdruckunterschied, um Strom zu erzeugen, wie das Aeromine‑Dachsystem.
Quelle: Aeromine
Duale und multifunktionale Windturbinen
Eine weitere Möglichkeit, Windturbinen zu verbessern, besteht darin, sie gleichzeitig für die Stromerzeugung und andere Funktionen zu nutzen.
Zum Beispiel verfügen Offshore-Windturbinen bereits über eine solide Verankerung am Meeresgrund und liegen relativ weit auf See.
Dies macht sie zu einem perfekten potenziellen Ankerpunkt für andere Systeme:
- Passives Fischen, wie Käfigfischerei für Fische, Hummer, Krabben, Sepien usw.
- Meeresfarmen, mit dem Anbau von Muscheln oder Algen.
- Aquakultur, zum Beispiel Lachszucht.
- Ökologische Wiederherstellungsprojekte, wie künstliche Korallenriffe.
- Ernte von Gezeiten- und Wellenenergie, wodurch die Verankerungs‑ und Wartungsdienste doppelt für die Energieproduktion genutzt werden können.
Quelle: Research Gate
An Land sind Dual‑Use‑Möglichkeiten begrenzter, wobei das aktuellste Beispiel die Ergänzung einer Mobilfunkantenne am Turbinenmast ist.
Probleme der Windenergie
Aufgrund ihres Potenzials, zu anderen Zeiten als Solargrünenergie zu erzeugen, ist Windenergie eine hervorragende Option, das Stromnetz zu dekarbonisieren und gleichzeitig den Bedarf an teuren Batteriefeldern zu reduzieren.
Sie hat jedoch einige Probleme, die anerkannt werden müssen.
Gefahr für die Tierwelt
Wildtiere können durch fossile Brennstoffe und andere Energieerzeugung, aber auch durch Windturbinen geschädigt werden. Dies gilt besonders für Vögel, die häufig zu nah an den Turbinen fliegen und von den schnell rotierenden Rotorblättern getötet werden.
Je nach Studie und Standort scheint jede Turbine etwa 4–18 Vögel pro Jahr zu töten, bzw. 0,45–2,8 pro GWh erzeugter Energie. Obwohl das hoch erscheint, ist es im Vergleich zu Vögeln, die von Katzen, Autos oder Pestiziden getötet werden, gering.
Quelle: Sustainability In Numbers
Dies könnte jedoch für bestimmte Arten, insbesondere Greifvögel wie Adler, Geier usw., sowie Zugvögel, ein größeres Problem darstellen. Auch Fledermäuse können durch Windturbinen stark geschädigt werden.
- Das Anhalten der Turbine bei sehr langsamer Bewegung, ein besonders für Fledermäuse gefährlicher Zustand.
- Vermeiden Sie den Bau von Turbinen in Gebieten, die von Greifvögeln für Aufwinde und Migrationskorridore genutzt werden.
- Bevorzugen Sie wenige große Turbinen gegenüber vielen kleinen.
- Malen Sie die Turbinen schwarz, um sie für Vögel besser sichtbar zu machen.
Versorgung mit seltenen Erden
Ein weiteres Anliegen bei der Windenergie ist, dass die Turbinenstromerzeugung von Permanentmagneten abhängt. Diese Magnete benötigen seltene Mineralien wie Neodym.
A large direct drive offshore wind turbine equipped with one of these generators can contain upwards of 5 tons of magnets
Obwohl seltene Erden nur etwa 30 % des Gewichts dieser Magnete ausmachen, kann das dennoch zu mehreren hundert Pfund Neodym pro Megawatt erzeugter Elektrizität führen, sowie zu kleineren Mengen Dysprosium und Terbium.
Alla Kolesnikova- data and analytics lead at Adamas Intelligence – On Grist
Die Gewinnung seltener Erden kann ein stark umweltschädlicher Prozess sein und wird zu überwiegender Mehrheit in China durchgeführt.
Daher sollte nicht nur ein sauberer Prozess zur Herstellung seltener Erden entwickelt werden, sondern auch ein effizienterer Recyclingprozess.
Geopolitik
Im Hinblick auf China hat die totale Dominanz des Landes in der Lieferkette für erneuerbare Energien in westlichen Ländern Besorgnis ausgelöst.
China produziert 66 % der weltweit neuen Windgenerationskapazität.
Quelle: Enerdata
Diese Dominanz wird noch deutlicher, wenn man andere Kennzahlen betrachtet:
- 426 neue Modelle von Windturbinen im Vergleich zu 29 außerhalb Chinas im Zeitraum 2020–2024.
- China produziert 60 % der globalen Produktion seltener Erden und veredelt 85 % davon, einschließlich 92 % der Produktion von Magneten aus seltenen Erden.
Daher kann die Windlieferkette bei zunehmenden geopolitischen Spannungen zwischen China und dem Westen gefährdet sein. Theoretisch sollte dies lokalen Produzenten helfen, obwohl der Kostenunterschied die Reduzierung der Abhängigkeit von chinesischen Importen erschwert.
Investieren in Windenergie
Sie können in Windenergieunternehmen über zahlreiche Broker investieren, und hier auf securities.io finden Sie unsere Empfehlungen für die besten Broker in den USA, Kanada, Australien und dem Vereinigten Königreich sowie in vielen anderen Ländern.
Wenn Sie nicht daran interessiert sind, einzelne Windenergieunternehmen auszuwählen, können Sie auch in ETFs wie den Global X Wind Energy ETF (WNDY), den Invesco Wind Energy UCITS ETF (WNDE) oder den First Trust Global Wind Energy ETF (FAN) investieren, die eine diversifiziertere Beteiligung am Windsektor ermöglichen.
Oder Sie können unseren Artikel über die „Top 10 Windenergie‑Aktien zum Investieren“ sowie die „Top 10 Erneuerbare‑Energien‑Aktien zum Investieren“ & „Top 10 Batteriemetalle & Erneuerbare‑Energien‑Bergbau‑Aktien“ lesen.
Investieren in Windunternehmen
1. Ørsted A/S
Der dänische Energieproduzent war das erste Unternehmen, das 1991 eine Offshore‑Windfarm errichtete, und betreibt derzeit ebenfalls die größte Windfarm der Welt.
Es hat seit 2006 eine massive Transformation durchlaufen, von 83 % der Energie aus fossilen Brennstoffen auf nur noch 8 % im Jahr 2023, 3 % im Jahr 2024, und ist auf dem Weg, bis 2025 99 % erneuerbare Produktion zu erreichen.
Ørsted betreibt Anlagen in Dänemark, dem Vereinigten Königreich, Deutschland, den USA, Taiwan und Vietnam.
Die Hälfte dieser Stromerzeugung stammt aus Offshore‑Windfarmen, und die Onshore‑Erzeugung ist etwa zu gleichen Teilen zwischen Solar‑ und Onshore‑Windfarmen aufgeteilt.
Der größte Teil des geplanten Wachstums liegt in der Offshore‑Windenergie, gefolgt von Onshore‑Wind. Dieser Wachstumsplan wird vollständig aus den bestehenden Aktivitäten selbst finanziert.
Quelle: Ørsted
Als Pionier und Marktführer in der Windenergieerzeugung ist Ørsted die bedeutendste Windaktie für Investoren, die eine Beteiligung am Sektor auf Versorgungsseitigkeit suchen.
2. Vestas Wind Systems A/S
Vestas ist ein Designer, Hersteller und Installateur von Windturbinen. Mit einer kumulierten Gesamtkapazität von 177 GW ist es mehr Windturbinen gebaut und installiert als jedes andere Unternehmen.
Das Unternehmen verfügt über eine Projektpipeline von 29 GW. Es kontrolliert 35 % des Windherstellungsmarktes (ohne China), gegenüber nur 20 % im Jahr 2010. Außerdem hat es höhere Umsätze, Aufträge und höhere EBIT‑Margen als alle Wettbewerber.
Ein ernstes Problem der Windenergie war die Unmöglichkeit, die Rotorblätter zu recyceln, sodass sie auf Deponien landeten und die Lösung nicht besonders umweltfreundlich war. Vestas hat kürzlich eine neue Epoxidharz‑Chemie vorgestellt, die eine vollständige Wiederverwertung ermöglicht. Dadurch kann die Windindustrie zu einer vollständig zirkulären Wertschöpfungskette werden.
Quelle: Vestas
Vestas hat die Krise der Windenergiebranche 2023 insgesamt überwunden, mit einer starken Auftragsrückkehr, angetrieben von Europa und dem asiatisch‑pazifischen Raum, trotz einer Schrumpfung des US‑Marktes.
Quelle: Vestas
Vestas prüft zudem das Potenzial, Wind zur Stromversorgung der weltweit ersten grünen Ammoniakanlage zu nutzen, die dann zur Wasserstofftransport oder zur Herstellung von Dünger ohne Erdgas verwendet werden kann.
Aufgrund seiner Größe, technologischen Führungsposition und höheren Marge ist Vestas eine relativ sichere Investition in die Windenergie‑Lieferkette, wobei seine Turbinen zu den besten der Branche gehören.
3. Lynas Rare Earths Limited (LYSCF)
Seltene Erden sind technisch nicht selten auf der Erde, obwohl sie oft schwer zu gewinnen sind, da sie meist in sehr geringen Konzentrationen vorkommen und nicht in dichten Erzen oder Nuggets wie die meisten anderen Metalle.
Seltene Erden sind für die Computer‑ und Erneuerbare‑Technologie unverzichtbar, insbesondere als wesentlicher Bestandteil von Permanentmagneten, die in Windturbinen, Elektromotoren (einschließlich für Elektrofahrzeuge) oder fortschrittlichen Waffensystemen benötigt werden.
Derzeit wird die meisten Produktion seltener Erden und noch mehr die Veredelung von China durchgeführt. Kürzlich hat China begonnen, dieses Quasi‑Monopol zu „weaponisieren“, insbesondere indem es 2023 die Exporte von Germanium und Gallium, zwei für die Halbleiterindustrie wichtigen seltenen Erden, einschränkte, als Vergeltungsmaßnahme für US‑Handelssanktionen gegen Halbleitertechnologien.
Lynas ist ein seltener Erden‑Bergbauunternehmer mit Minen in Australien. Das Unternehmen baut zudem eine Verarbeitungsanlage, um mehr seiner Veredelungsprozesse in Australien durchzuführen, anstatt sie an Partner in China zu verschiffen.
Dies wird mit der fast fertiggestellten Kalgoorlie Rare Earths Processing Facility (siehe Link für ein Zeitraffer‑Video des Baus) und zugehörigen Anlagen in Malaysia sowie einem Projekt, das voraussichtlich 2025–2026 in Texas in Betrieb gehen soll, erreicht.
Mitte 2024 erfolgte die erste Lieferung aus Kalgoorlie, wobei die Anlage voraussichtlich ihre Produktion für den Rest des Jahres hochfahren wird.
Quelle: Lynas
Seltene Erden werden heute als strategisches Gut betrachtet, wobei die Abhängigkeit von chinesischen Lieferungen als kritisches Risiko gilt, insbesondere im Falle eines militärischen Konflikts.
Das bedeutet, dass Lynas‑Produktion im Falle einer internationalen Krise oder wenn China die Ausfuhr anderer seltener Erden weiter einschränkt, einen Aufpreis erzielen könnte.
Sie stellt zudem einen Rohstoffmarktsektor dar, der oft unkorreliert zu anderen Metallen wie Eisen, Kupfer oder Lithium ist und Investoren Diversifizierung bietet.
