Wegen einer Diskussion auf X habe ich mal eine KI zu dem Thema gefragt.

Frage

Wieviel Windkraftanlagen würde Deutschland benötigen um seinen Primärenergiebedarf elektrisch zudecken?

Antwort:

Um den gesamten Primärenergiebedarf Deutschlands durch Windkraft zu decken, müssen wir einige Schritte durchgehen:

1. Primärenergiebedarf Deutschlands (2023)

Der Primärenergieverbrauch Deutschlands lag 2023 bei etwa 3.800 TWh (Quelle: AGEB).

2. Annahmen für Windkraftanlagen

  • Onshore-Windkraft:

  • Durchschnittliche Leistung pro Anlage: 3 MW (moderne Anlagen)

  • Volllaststunden: 2.000 h/Jahr (abhängig vom Standort)

  • Jahresenergie pro Anlage: 3 MW × 2.000 h = 6.000 MWh = 6 GWh

  • Offshore-Windkraft:

  • Durchschnittliche Leistung pro Anlage: 6 MW

  • Volllaststunden: 4.000 h/Jahr (höhere Auslastung)

  • Jahresenergie pro Anlage: 6 MW × 4.000 h = 24.000 MWh = 24 GWh

3. Berechnung der benötigten Anlagen

Nur Onshore-Windkraft:

3.800.000 GWh /6 pro GWh pro Anlage ≈ 633.333 Anlagen

Nur Offshore-Windkraft:

3.800.000 GWh /24 GWh pro Anlage ≈ 158.333 Anlagen

4. Platzbedarf und Realisierbarkeit

  • Flächenbedarf Onshore:
  • Pro Windrad ca. 0,2 km² (inkl. Abstände)
  • Für 633.333 Anlagen: 126.667 km² (etwa 36 % der Fläche Deutschlands).
  • Flächenbedarf Offshore:
  • Offshore-Parks benötigen viel weniger Landfläche, aber begrenzte geeignete Meeresgebiete.

5. Alternative Betrachtung: Strombedarf statt Primärenergie

Der Strombedarf Deutschlands liegt bei etwa 500–600 TWh/Jahr.

  • Für 600 TWh wären etwa 100.000 Onshore-Anlagen (3 MW) oder 25.000 Offshore-Anlagen (6 MW) nötig.

Fazit

  • Um den gesamten Primärenergiebedarf (3.800 TWh) durch Windkraft zu decken, wären mehrere hunderttausend Windräder nötig – unrealistisch.
  • Für eine vollständige Stromversorgung (600 TWh) wären 100.000 Onshore-Anlagen oder 25.000 Offshore-Anlagen erforderlich.
  • Praktischer Ansatz: Eine Kombination aus Wind, Solar, Speichern und anderen Erneuerbaren ist notwendig.

Realer Ausbauplan der Bundesregierung:

  • Bis 2030: 115 GW Onshore + 30 GW Offshore (ca. 20–25 % des Strombedarfs).
  • Langfristig müssen andere Energiequellen (Solar, Wasserstoff, Importe) hinzukommen.

Frage

Und wie wäre das bei reiner Photovoltaik und einem 50:50 Mix beider Arten?

Antwort

Um den gesamten Primärenergiebedarf Deutschlands (3.800 TWh/Jahr) entweder rein durch Photovoltaik (PV) oder durch einen 50:50-Mix aus PV und Windkraft zu decken, müssen wir folgende Berechnungen anstellen:

1. Reine Photovoltaik-Lösung

Annahmen:

  • Durchschnittliche Sonneneinstrahlung in Deutschland: ~1.000 kWh/m²/Jahr (abhängig von Region und Ausrichtung).

  • Wirkungsgrad moderner PV-Module: ~20 %.

  • Effektiver Energieertrag pro m²:
    1.000 kWh/m² * 20% = 200 kWh/m²/Jahr

  • Flächenbedarf für 3.800 TWh (3.800.000 GWh):
    3.800.000.000.000 kWh / 200 kWh pro m² = 19.000 km²

    (Das entspricht etwa 5,3 % der Fläche Deutschlands oder der Größe von Rheinland-Pfalz.)

Praktische Umsetzung:

  • Dachflächen: Deutschland hat ~2.500 km² geeignete Dachflächen (ca. 13 % des Bedarfs).
  • Freiflächen: Der Rest müsste über Solarparks realisiert werden (Agrar-Solar, versiegelte Flächen etc.).
  • Speicherbedarf: Da PV nachts keinen Strom liefert, wären massive Speicher (Batterien, Wasserstoff) oder Backup-Kraftwerke nötig.

2. 50:50-Mix aus Windkraft und Photovoltaik

Hier teilen sich Wind und Solar die Last von 1.900 TWh jeweils.

a) Windkraft-Anteil (1.900 TWh)

  • Onshore (3 MW, 2.000 Volllaststunden):
    ca. 316.667 Anlagen

  • Offshore (6 MW, 4.000 Volllaststunden):
    ca. 79.167 Anlagen

  • Kombination (z. B. 50:50 Onshore/Offshore):
    197.917 Windräder

b) Photovoltaik-Anteil (1.900 TWh)

  • Benötigte Fläche:
    = 9.500 km² (Das entspricht etwa 2,7 % der Landesfläche.)

Gesamtbedarf im Mix:

  • Windkraft: ~198.000 Anlagen (On- + Offshore).
  • Photovoltaik: 9.500 km² Module (ca. 50 % auf Dächern, 50 % Freiflächen).
  • Vorteil: Geringerer Flächen- und Speicherdruck als bei reinem PV-Szenario.

3. Vergleich der Szenarien

Szenario Windkraftanlagen PV-Fläche (km²) Flächenanteil DE Speicherbedarf
100 % PV – 19.000 ~5,3 % Extrem hoch
50:50 Wind-PV ~198.000 9.500 ~2,7 % Hoch, aber geringer als 100 % PV
100 % Wind (Onshore) ~633.000 – ~36 %* Geringer (bessere Grundlast)

*Flächenbedarf Onshore-Wind bezieht sich auf Abstandsflächen, nicht reine Bebauung.

4. Realistische Perspektive

  • 100 % Erneuerbare sind möglich, aber nicht durch nur eine Technologie.
  • Optimale Lösung:
    • Kombination aus Wind + PV (ergänzen sich saisonal).
    • Speicher (Batterien, Power-to-Gas, Wasserstoff) für Dunkelflauten.
    • Energieeffizienz und Reduktion des Primärenergiebedarfs durch Elektrifizierung.

Beispiel:

  • Bei halbiertem Primärenergiebedarf (durch Effizienz) würde der Mix nur noch ~100.000 Windräder + 4.750 km² PV benötigen.
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