Repowering – ein wichtiger Bestandteil der Energiewende

Was ist Repowering?

Repowering bezeichnet das Ersetzen alter Teile eines Kraftwerks zur Stromerzeugung. Ziel ist es dabei, bestehende Anlagen zu modernisieren, um deren Energieproduktion und Effizienz zu steigern und ihre Lebensdauer zu verlängern, ohne die gesamte Anlage neu installieren zu müssen. Dabei werden Teile der vorhandenen Infrastruktur einer Anlage weiterverwendet. Vorteile sind dabei zum Beispiel ein schonender Umgang mit Ressourcen durch das Bewahren eines Teils der Anlage und eine bestehende Genehmigung des Kraftwerks, sodass eine Akzeptanz seitens der Anwohner bereits gegeben ist. Repowering kann alle Arten von Kraftwerken betreffen, findet im größten Umfang aber im Bereich Solar- und Windenergie statt.

Repowering bei Solarenergie

Gerade der Solarenergiebereich entwickelt sich schnell weiter, sodass ältere Anlagen häufig nicht das volle Potenzial verfügbarer Sonneneinstrahlung ausschöpfen. Um die Stromproduktion von Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) zu optimieren, werden z. B. ältere Solarmodule oder Wechselrichter mit leistungsfähigeren, moderneren Technologien ausgetauscht. Dies kann der Degradation, also dem allmählichen Leistungsverlust, von PV-Anlagen entgegenwirken. Im Schnitt verringert sich die Nennleistung von PV-Anlagen jährlich um ca. 0,15 %. Herstellerseitig wird üblicherweise ein maximaler Leistungsverlust von 10-15 % über eine Betriebsdauer von 25-30 Jahren garantiert¹. Gefördert wird der Alterungsprozess durch Feuchtigkeit, Temperaturveränderungen und UV-Strahlung².

Eine Solaranlage kann durch verschiedene Maßnahmen repowert werden, z. B. durch neue Wechselrichter mit einem höheren Wirkungsgrad oder leistungsstärkere Module³. Neben dem Ersetzen von veralteter Technik können auch äußere Faktoren angepasst werden, um die Leistung zu steigern, wie eine optimierte Ausrichtung der Anlage, weniger Verschattung oder die Installation eines smarten Energiemanagers².

Repowering bei Windenergie

Repowering ist bereits heute ein wichtiger Teil der Ausbaustrategie bei der Onshore-Windenergie⁴. Bei Windparks bezeichnet Repowering das Ersetzen älterer Anlagen durch neuere, leistungsfähige Windräder. Oftmals kann so auf gleicher Fläche mit weniger Anlagen mehr Strom erzeugt und ins Stromnetz eingespeist werden⁵. Bei Windkraftanlagen ist ein Repowering besonders dann lohnend, wenn die Förderung ausgelaufen ist und ein Weiterbetrieb sich wirtschaftlich nicht mehr rechnet. Da die feste EEG-Einspeisevergütung nach 20 Jahren endet, scheiden jedes Jahr Tausende ältere Anlagen aus der Förderung aus und stehen vor einer möglichen Stilllegung. Für das Repowering gibt es zwei Möglichkeiten: das standorterhaltende und das standortverlagernde Repowering.

Bei der standorterhaltenden Erneuerung werden neue Anlagen auf den Flächen am ursprünglichen Standort oder im unmittelbaren Umfeld des Standorts errichtet. Beim standortverlagernden Repowering wird der Abbau einer Anlage an die Errichtung einer Ersatzanlage geknüpft, welche jedoch nicht am selben Standort steht. Ein aktuelles Problem ist, dass viele Altanlagen nicht innerhalb der zwischenzeitlich planungsrechtlich festgesetzten Flächen erbaut sind. Dadurch gibt es bei diesen Windparks keine Möglichkeit eines standorterhaltendes Repowering, was einen hohen Planungs- und Genehmigungsaufwand nach sich zieht – der in den meisten Fällen mehrere Jahre umfasst⁶. Neben einer erhöhten Leistung auf teilweise kleinerer Fläche bieten repowerte Windparks auch den Vorteil, leiser zu laufen und somit geringere Auswirkungen auf Anwohner, Natur und Landschaftsbild zu haben⁷.

Im Offshore-Bereich gilt, dass Windenergieanlagen nach rund 20 Jahren zurückgebaut werden oder ein sicherer Weiterbetrieb ermöglicht werden muss. Hierfür müssen die besonders beanspruchten Bauteile überprüft und ggf. ausgetauscht werden. Besonders unter Wasser stellt dies eine Herausforderung dar und kann teilweise nicht umsetzbar sein⁴. 

Die Bedeutung von Repowering für die Energiewende

Repowering kommt bei der Energiewende eine zentrale Rolle zu. Bis 2030 soll der Bruttostromverbrauch zu mindestens 80 % aus erneuerbaren Energien gedeckt werden⁸. Im ersten Halbjahr 2024 belief sich der Nettozubau auf 7,5 Gigawatt (GW)⁹. Ende Juni betrug die Leistung aller 4,3 Millionen installierten Solaranlagen mehr als 90 GW, wodurch das für dieses Jahr gesetzte Ziel von 84 GW bereits übertroffen wurde. Ab 2026 soll dann mehr als dreimal so viel Solarenergie zugebaut werden wie bisher, sodass die elektrische Gesamtleistung der installierten PV-Anlagen bis 2030 bei 215 GW liegt¹⁰. Bei Onshore-Windenergie beläuft sich die installierte Leistung momentan auf knapp 62 GW, womit das vom Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) definierte Ziel von 69 GW im Jahr 2024 voraussichtlich nicht erreicht wird⁹.

Das Potenzial von Solar-Repowering

Ein wesentlicher Vorteil von Repowering ist, dass bei gleichem oder sogar weniger Flächenverbrauch mehr Strom produziert werden kann.

Die rasante Weiterentwicklung der Technologie im Photovoltaikbereich und das daraus entstehende Potenzial für Solarstrom wird an zwei Beispielen verdeutlicht: 

• Bei ca. 60 % der im Jahr 2022 bestehenden PV-Anlagen wäre eine Verdopplung, teilweise sogar Vervierfachung der installierten Leistung möglich, wenn neue Solarmodule die alten ersetzen würden¹¹.
• Das Fraunhofer Institut schätzte im selben Jahr, dass Repowering ein Potenzial von 10 bis 15 Gigawatt pro Jahr birgt, was in etwa dem Zweifachen des heutigen Zubaus entspricht. Auch könnte die Leistung auf gleicher Fläche bei einem Austausch der Module um bis zu 60 % gesteigert werden¹².

Das Potenzial von Wind-Repowering

Das EEG sieht vor, dass die Leistung der Windkraft bis 2030 um mehr als die Hälfte auf 145 Gigawatt ansteigt¹³.  Gerade im Bereich Windenergie ist Repowering eine unerlässliche Maßnahme, diese Ziele zu erreichen, denn verfügbare Flächen sind begrenzt. Bei der Planung von Neuanlagen müssen zudem Abstandsregelungen, Bürgerbeteiligungen und komplexe Auflagen zum Naturschutz berücksichtigt werden, weshalb Repowering einen schnelleren und effizienten Weg bietet, auf die Windkraftziele einzuzahlen⁶. Weitere Vorteile sind, dass bestehende Infrastruktur, wie z. B. Netzanschlüsse und Zuwegungen, weiterhin genutzt werden kann¹⁴. Einige Statistiken und ein aktuelles Repowering-Projekt in Sachsen zeigen das Potenzial von Repowering bei Windkraftanlagen: 

• Eine Faustformel für Wind-Repowering lautet: Mit nur der Hälfte der Anlagenanzahl lässt sich das drei- oder vierfache des Stromertrags erzielen⁶. 
• Eine heute markttypische Windkraftanlage kann dieselbe Leistung wie bis zu sechs Windkraftanlagen des Baujahres 2000 oder älter erzielen⁷. 
• Mit einer Windkraftanlage konnten im Jahr 1980 rund zehn Haushalte versorgt werden – heute sind es bereits bis zu 3.000 Haushalte¹⁴. 
• In Sachsen haben Energiequelle und Alterric kürzlich in einem Repowering-Projekt drei neue Anlagen aufgestellt, deren Stromertrag sechsmal so hoch ist wie bei den Vorgängermodellen¹⁶. 

"Für Anleger ist Repowering aufgrund von vorhandenen (Bau)-Genehmigungen und meist auch (langfristigen) Abnahmeverträgen interessant. Diese Anlagen zum Repowering haben den Nachweis der Marktreife schon erbracht, bzw. speisen schon Strom ein. Auch Daten zu den Erträgen liegen hier schon aus dem tatsächlichen Betrieb vor; das Ertragsrisiko ist daher reduziert gegenüber Neuanlagen. Repowering ist aktuell noch ein Nischenmarkt, da Banken diese Finanzierungen teilweise nicht abbilden können."

Fabian Eisenhut - Senior Credit Analyst bei Exporo

Politische Rahmenbedingungen für Repowering

In den vergangenen Jahren gab es einige gesetzliche Neuerungen, die Repowering erleichtern und ein Voranschreiten der Energiewende fördern sollen.

Im April 2024 hat der Bundestag das sogenannte „Solarpaket I“ verabschiedet, welches darauf abzielt, die Installation und Nutzung von Photovoltaik zu vereinfachen. Ein bedeutender Bestandteil des Gesetzes ist, dass Repowering nun unbürokratischer betrieben werden kann und der Einsatz effizienterer Module unabhängig vom Vorliegen eines Schadens an den vorhandenen Modulen ermöglicht wird. Der EEG-Einspeisevergütungs- und EEG-Förderungsanspruch bleibt dabei bestehen. Für Freiflächenanlagen war das Erneuern bereits seit 2022 möglich, gleiches gilt nun auch für Aufdachanlagen^{16, 17}. 

Im Windkraftbereich verpflichtet das „Wind-an-Land-Gesetz“ alle Bundesländer, zwei Prozent ihrer Landesfläche für Windkraft zur Verfügung zu stellen. 2024 werden Windkraftanlagen nun bereits im Schnitt vier Monate schneller als im Vorjahr genehmigt. Auch um die lokale Akzeptanz von Windkraftanlagen zu steigern – eine häufige Hürde in Genehmigungsverfahren – werden Maßnahmen ergriffen. So sollen Anlagenbetreiber die Kommunen am finanziellen Ertrag der Anlagen beteiligen¹⁰. 

Herausforderungen und Zukunftsperspektiven

Die größten Herausforderungen beim Repowering ergeben sich, besonders bei Windkraftanlagen, vor allem aus der Komplexität von Planungs- und Genehmigungsverfahren, Akzeptanzproblemen seitens der Anwohner oder Naturschutzregelungen. Auch nicht kalkulierbare Kosten und Realisierungsrisiken stellen eine Herausforderung dar, da diese Faktoren die Investitionsbereitschaft senken⁷. 

Im Solarbereich wird vor allem das Materialmanagement ein Thema. In spätestens zehn Jahren werden jedes Jahr rund 500.000 Tonnen alter Anlagen entsorgt werden müssen¹⁸. Die gute Nachricht: Die europäischen WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electro-nic Equipment Directive) verpflichtet Produzenten, Photovoltaikmodule kostenlos zurückzunehmen. Außerdem gibt es das in Deutschland 2015 in Kraft getretene Elektro- und Elektronikgerätegesetz - ElektroG, welches Photovoltaikmodule als Großgerät klassifiziert und besagt, dass der Anteil der Verwertung mindestens 85 % und die Recyclingquote mindestens 80 % betragen muss¹.

Gleichzeitig gibt es bereits viele Ansätze, das Repowering in Deutschland voranzutreiben, diese Herausforderungen anzugehen und einen Mehrwert zu schaffen, der über die Energiewende hinausgeht. Gebrauchte Module aus Großanlagen werden beispielsweise vermehrt für Balkonkraftanlagen wiederverwertet, perspektivisch auch für Gartenphotovoltaik¹⁹. Die Initiative „Repowering Module“ organisiert den Transport gebrauchter, noch funktionierender Solarmodule in die Ukraine, um eine zuverlässige Energieversorgung für Schulen, Flüchtlingsunterkünfte und kritische Infrastruktur wie Krankenhäuser zu ermöglichen²⁰.

Auch im Bereich Windkraft wird bereits an Recyclinglösungen gearbeitet. Bis zu 90 % der Teile alter Windräder können theoretisch in etablierte Recyclingkreisläufe zurückgeführt werden⁶. Wie bereits beleuchtet, stellen Offshore-Windkraftanlagen beim Repowering eine besondere Herausforderung dar. Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) hat eine Methode entwickelt, die bestehende Anlagenelemente nutzt: Vorhandene, im Meeresboden verankerte Monopiles werden verstärkt, sodass beim Repowering kein Komplettaustausch der Gründungsstruktur notwendig ist²¹.

Fazit

Repowering bietet für das Erreichen der Klimaziele nicht nur großes Potenzial, sondern muss auch ein zentraler Bestandteil der Strategie sein, diese zu erreichen. Faktoren wie das Schonen von Ressourcen bei der Wahl von Repowering statt dem Neubau einer Anlage, der Effizienzsteigerung bestehender Anlagen durch den Einsatz neuer Technologie und das Vermeiden von langwierigen Genehmigungsverfahren machen Repowering zu einem wichtigen Puzzleteil der Energiewende. Zusätzlich ist das Repowering, besonders im Bereich der Solarenergie, kosteneffizienter. Auch für Privatpersonen bietet ein Repowering eine attraktive Möglichkeit, von der Modernisierung bestehender Photovoltaikanlagen auf Dach oder Balkon zu profitieren – denn die aktualisierten Anlagen erzeugen mehr Strom und können höhere Einspeisungserträge erzielen.

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Quellen und weiterführende Informationen:

¹ Fraunhofer ISE. Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland (abgerufen am 16.08.2024)

² Ace Flex. Repowering – Neue Energie für Ihre PV-Anlage (abgerufen am 16.08.2024)

³ Solaranlagenportal. Repowering Photovoltaik – Was ist das und was haben Solarpaket, EEG und Einspeisevergütung damit zu tun? (abgerufen am 16.08.2024)

⁴ Strom-Forschung. Windenergie. Repowering für Offshore-Windenergieanlagen (abgerufen am 16.08.2024)

⁵ Bundesministerium für WIrtschafts und Klimaschutz. Was bedeutet eigentlich „Repowering"? (abgerufen am 16.08.2024)

⁶ EnbW. Aus alt mach neu: Was bringt Repowering? (abgerufen am 16.08.2024)

⁷ Deutsche Industrie- und Handelskammer. Repowering – Erfolgsfaktor für die Energiewende (abgerufen am 16.08.2024)

⁸ Bundesregierung. Mehr Tempo beim Ausbau der Solarenergie (abgerufen am 16.08.2024)

⁹ Umweltbundesamt. Erstes Halbjahr 2024: Erneuerbare Stromerzeugung steigt weiter deutlich (abgerufen am 16.08.2024)

¹⁰ Bundesregierung. So läuft der Ausbau der Erneuerbaren Energien in Deutschland (abgerufen am 16.08.2024)

¹¹ PV Magazine. Solarbooster – Aktives Repowering von bestehenden Photovoltaik-Anlagen gegen Strom- und Klimakrise nutzen (abgerufen am 16.08.2024)

¹² PV Magazine. Repowering von Photovoltaik-Kraftwerken – Was passiert am Ende der Lebensdauer? (abgerufen am 16.08.2024)

¹³ NDR. Wie läuft der Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland? (abgerufen am 16.08.2024)

¹⁴ European Energy. Aus alt mach neu: Repowering und die Zukunft der Energiewende (abgerufen am 16.08.2024)

¹⁵ Solarserver. Windpark-Repowering in Sachsen versechsfacht Stromernte (abgerufen am 16.08.2024)

¹⁶ Hanse Solar Technik. Photovoltaik Repowering: So optimieren Sie Ihre alte Solaranlage (abgerufen am 16.08.2024)

¹⁷ Bundesministerium für WIrtschafts und Klimaschutz. Das Solarpaket I im Überblick (abgerufen am 16.08.2024)

¹⁸ FAZ. Kann das Recycling von Solarzellen gelingen? (abgerufen am 16.08.2024)

¹⁹ PV Magazine. Repower PV – Leistung von Solarparks verdoppeln & Second Life für gebrauchte Module (abgerufen am 16.08.2024)

²⁰ PV Magazine. Gebrauchte Photovoltaik-Module für die Ukraine: bne unterstützt Initiative „Repowering Module“ (abgerufen am 16.08.2024)

²¹Fraunhofer IWES. InGROW: Innovatives Gründungssystem für Repowering von Offshore-Windenergieanlagen (abgerufen am 16.08.2024)

Erneuerbare-Energien-Aktuell. Repowering von Windkraftanlagen + Windrädern (abgerufen am 23.08.2024)

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