Abfälle aus dem Rückbau von WEA am Ende des Lebenszyklus

3.3.1.1 Szenario 1: Marktentwicklung bei vollständiger Erfüllung des EEG

Bei Berücksichtigung der vorstehend erläuterten Eingangsgrößen folgen für das SZENARIO 1 folgende jährlichen zu erwartenden Abfallmenge:

Tabelle 14: Abfallprognose für das SZENARIO 1 Jahr

In den nachfolgenden Diagrammen werden die Mengenverläufe der einzelnen Stoffströme, zur besseren Übersichtlichkeit, einzeln dargestellt.

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Abbildung 19: Abfallprognose – Verbundwerkstoffe aus GFK (SZENARIO 1)

Quelle: (Ramboll)

Abbildung 20: Abfallprognose – Verbundwerkstoffe aus CFK/GFK (SZENARIO 1)

Quelle: (Ramboll)

126 Abbildung 21: Abfallprognose – Stahl (SZENARIO 1)

Quelle: (Ramboll)

Abbildung 22: Abfallprognose – Kupfer (SZENARIO 1)

Quelle: (Ramboll)

127 Abbildung 23: Abfallprognose – Aluminium (SZENARIO 1)

Quelle: (Ramboll)

Abbildung 24: Abfallprognose – Beton (SZENARIO 1)

Quelle: (Ramboll)

128 Abbildung 25: Abfallprognose – Elektroschrott (SZENARIO 1)

Quelle: (Ramboll)

Zusammenfassend lässt sich für alle Stoffe, mit Ausnahme der Verbundwerkstoffe, die auch CFK enthalten können, ein sehr ähnlicher Verlauf der zu erwartenden Abfallmengen feststellen.

So kann für das Jahr 2021 ein erstes Maximum festgestellt werden, welches etwa bis 2030 stetig abnimmt. Nachfolgend steigen die zu erwartenden Abfallmengen bis 2017 deutlich an und verringern sich (aufgrund der Ansätze zu den Zubau-Raten und der Lebensdauer) in den beiden Nachfolgejahren erneut.

Für Verbundwerkstoffe, die CFK enthalten, werden zunächst sehr moderate Abfallmengen bis etwa 2024 erwartet. Ab 2025 sind relevante Mengen an CFK-haltigen Abfällen zu erwarten, welche in den Folgejahren stetig ansteigen und im Jahr 2038 einen Maximalwert erreichen. In den beiden

Folgejahren sinken die zu erwartenden CFK-haltigen Abfälle dagegen wieder leicht ab, was auf die Ansätze zum zukünftigen Anlagenausbau zurückzuführen ist. Insbesondere aufgrund der

beschriebenen Problemstellungen bei der Findung eines geeigneten Ansatzes für den Metarialeinsatz je WEA-Cluster für CFK-haltige Verbundwerkstoffe ist die Abfallprognose für diese Stoffgruppe mit erhöhten Unsicherheiten behaftet.

Für Beton und Aluminium, sowie abgeschwächt auch für Verbundwerkstoffe auf der Basis von GFK, lässt sich zudem feststellen, dass die maximalen Abfallmengen im Jahr 2038 deutlich größer als die Materialmengen aus dem Jahr 2021 sind. Bezüglich des Betons lässt sich diese zeitliche

Mengenentwicklung zudem sehr gut auf die steigenden Fundamentvolumina und den vermehrten Einsatz von Hybridtürmen zurückführen.

Abschließend kann zudem festgestellt werden, dass bezogen auf die reinen Abfallmassen insbesondere Beton (ca. 83,4%) gefolgt vom Stahl (ca. 14,7%) vorherrschen. Die aus Sicht einer hochwertigen Verwertung als eher problematisch einzustufenden Verbundwerkstoffe machen hingegen nur rund 1,1 m-% (nur GFK, kein CFK) zzgl. 0,1 m-% (GFK und CFK) der gesamten Abfallmasse aus. Sonstige metallische Abfälle wie Kupfer, Aluminium und Elektroschrott liegen zusammen bei ca. 0,7% der gesamten Abfallmasse und stellen somit den kleinsten Anteil dar.

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3.3.1.2 Szenario 2: Marktentwicklung bei Erhalt der derzeitigen Gesamtleistung (Stand 2018) Bei Berücksichtigung der vorstehend erläuterten Eingangsgrößen folgen für das Ausbauszenario 2 folgende jährlich zu erwartenden Abfallmengen:

Tabelle 15: Abfallprognose für das SZENARIO 2 Jahr

In den nachfolgenden Diagrammen werden die Mengenverläufe der einzelnen Stoffströme der Übersichtlichkeit wegen einzeln dargestellt.

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Abbildung 26: Abfallprognose – Verbundwerkstoffe aus GFK (SZENARIO 2)

Quelle: (Ramboll)

Abbildung 27: Abfallprognose – Verbundwerkstoffe aus CFK/GFK (SZENARIO 2)

Quelle: (Ramboll)

131 Abbildung 28: Abfallprognose – Stahl (SZENARIO 2)

Quelle: (Ramboll)

Abbildung 29: Abfallprognose – Kupfer (SZENARIO 2)

Quelle: (Ramboll)

132 Abbildung 30: Abfallprognose – Aluminium (SZENARIO 2)

Quelle: (Ramboll)

Abbildung 31: Abfallprognose – Beton (SZENARIO 2)

Quelle: (Ramboll)

133 Abbildung 32: Abfallprognose – Elektroschrott (SZENARIO 2)

Quelle: (Ramboll)

Gegenüber dem Ausbauszenario 1 ergeben sich für das SZENARIO 2 lediglich Abweichungen in den letzten beiden Jahren der Betrachtung.

3.3.1.3 Abfallprognose für Seltene Erden / Magnete

In den vorstehenden Abfallprognosen wurden Seltene Erden, wie sie in permanentmagnetisch erregten Generatoren eingesetzt werden, nicht gesondert berücksichtigt. Dies geschah vor dem Hintergrund, dass Seltene Erden gegenüber den anderen eingesetzten Materialien nur eine mengenmäßig stark untergeordnete Rolle einnehmen. Nichtsdestoweniger handelt es sich bei Seltenen Erden um aus recyclingtechnischer Sicht höchst interessante Materialien, da derzeit in Deutschland keine hochwertigen Recyclingverfahren zur Verfügung stehen. Dieses

aufbereitungstechnische Entwicklungspotential könnte auch vor dem Hintergrund der hohen Materialkosten für Seltene Erden und der mit der Gewinnung verbundenen ökologischen Auswirkungen in den Produktionsländern in Asien interessant sein.

Bei der Abschätzung von Abfällen von Seltenen Erden aus WEA ist grundsätzlich zu berücksichtigen, dass Seltene Erden bzw. Magnete nur in wenigen bestimmten Generatorkonzepten eingesetzt werden.

So finden sich Magnete ausschließlich bei eigenerregten Direct-Drive Synchrongeneratoren (nachfolgend als „DD-PMSG“ bezeichnet), wie sie bspw. bei den neueren WEA-Modellen des

Herstellers Siemens Gamesa Renewable Energy, S.A., oder Vensys Energy AG eingesetzt werden, sowie bei Getriebe-WEA mit einem eigenerregten Synchrongenerator (nachfolgend als „PMSG“ bezeichnet).

Das PMSG-Konzept wurde und wird von unterschiedlichen Herstellern, wie bspw. Vestas Wind Systems A/S, angewandt. Aufgrund einer starken Preisentwicklung für Seltene Erden, haben einige Hersteller für WEA der aktuellen und neuesten Generation jedoch wieder von dem „PMSG“ Konzept Abstand genommen und verwenden keine Magnete mehr in ihren Generatoren (Anm.: Vestas Wind Systems A/S nutzt jedoch Magnete zur Befestigung von Turmeinbauteilen, was nach eigenen Aussagen zu einer Reduzierung der Turm-Stahlmassen führt). Erschwerend kommt für eine Abfallprognose von Magneten / Seltenen Erden hinzu, dass z. T. auch innerhalb von gleichen WEA-Generationen das Generatorkonzept geändert wurde. So sind bspw. einzelne WEA des Herstellers Vestas Wind Systems A/S als „Grid-Streamer“ (mit „PMSG“) und als Variante ohne magnetisch-erregten Generatoren

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verfügbar. Diese Unterteilung lässt sich auf unserer Datengrundlage, der „WP-Deutschland“

Datenbank, nicht nachbilden.

Ersatzweise kann jedoch auf eine Veröffentlichung des Fraunhofer IEE, zurückgegriffen werden. So können über die Homepage¹³ zum Forschungsvorhaben „Windmonitor“ die Nennleistungsanteile (bezogen auf die Neuerrichtungen) für verschieden Anlagenkonzepte ausgewertet werden. Für die Jahre 2020 bis 2030 werden die Nennleistungsanteile der Neuerrichtungen wie folgt für beide Generatorkonzepte abgeschätzt:

➢ DD-PMSG

Für das „DD-PMSG“ Konzept erwarten wir eine Fortführung des linearen (leicht ansteigenden) Trends seit dem Aufkommen der Technologie im Jahr 2011 bis 2017.

➢ PMSG

Für das „PMSG“ Konzept erwarten wir für 2018 einen sehr ähnlichen Anteil wie bereits im Jahr 2017. Nachfolgend gehen wir in 2019 und 2020 von einem Rückgang der Marktanteile

(bezogen auf die neu installierten Kapazitäten) auf zunächst 6 % (in 2019) und 4 % (in 2020) aus. Diesen Ansatz stützen wir maßgeblich auf die Entscheidung einiger Hersteller von dem Konzept Abstand zu nehmen, sodass das PMSG-Konzept in WEA-Typen der nächsten Generation deutlich seltener Anwendung findet.

In den beiden nachfolgenden Abbildungen sind die Nennleistungsanteile (bezogen auf die Neuinstallationen) für beide Generatorkonzepte dargestellt.

Abbildung 33: Prozentualer Anteil des “DD-PMSG” Generatorkonzepts bezogen auf die neu in Betrieb genommenen Kapazitäten gemäß Fraunhofer IEE (eigene Prognose für 2018 bis 2020)

Quelle: (Ramboll)

13 http://windmonitor.iee.fraunhofer.de/windmonitor_de/3_Onshore/2_technik/3_antriebskonzepte/

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Abbildung 34: Prozentualer Anteil des “PMSG” Generatorkonzepts bezogen auf die neu in Betrieb genommenen Kapazitäten gemäß Fraunhofer IEE (eigene Prognose für 2018 bis 2020)

Quelle: (Ramboll)

In Kombination mit den historischen Zubauleistungen aus der „WP-Deutschland“ Datenbank und den beiden Ausbauprognose aus Kapitel 3.2 lassen sich aus den vorstehenden Leistungs-Anteilen die jährlich in Betrieb genommenen Installationsleistungen für die beiden Konzepte „DD-PMSG“ und

„PMSG“ ermitteln.

Unter zusätzlicher Berücksichtigung des Ansatzes zum spezifischen Einsatz von Magneten in Generatoren von 679,75 kg/MW für „DD-PMSG“ Anlagen aus (Pehlken 2012), sowie eines aus (LCA V80-2.0, LCA V90-2.0, LCA V90-3.0, LCA V112-3.0) gemittelten Ansatzes von 150 kg/MW für „PMSG“, der zudem auch in (DERA 2016) bestätigt wird, können die Magnetmengen der Neuinstallationen je Kalenderjahr abgeschätzt werden.

Unter Beachtung des jeweiligen Rückbauzeitpunktes bzw. der angenommenen Länge der

Betriebsphase je WEA können die resultierenden Abfallströme für SEE-haltige Magnete wie folgt abgeschätzt werden:

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Abbildung 35: Abfallprognose für SEE-haltige Magnete - SZENARIO 1

Quelle: (Ramboll)

Abbildung 36: Abfallprognose für SEE-haltige Magnete - SZENARIO 2

Quelle: (Ramboll)

Im Dokument 117/2019 (Seite 124-136)