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Hoher Seltenerdbedarf könnte Europas Offshore-Windausbau bremsen
Grüne Energie, knappe Rohstoffe: Europas geplante Windparks auf See könnten die Abhängigkeit von Seltenen Erden verstärken. Neue Modellrechnungen zeigen, dass der Bedarf an diesen Metallen selbst dann hoch bliebe, wenn weniger Solar- und Windkraftanlagen an Land gebaut würden. Entscheidend ist die Technik der Offshore-Turbinen, deren starke Magnete besonders viele dieser Rohstoffe benötigen.
Poznań (Polen). Windturbinen und Solarmodule erzeugen Strom, ohne beim Betrieb Kohle, Öl oder Gas zu verbrennen. Doch für ihren Bau werden große Mengen an Metallen benötigt, deren Förderung und Verarbeitung teilweise in wenigen Ländern konzentriert sind. Damit entscheiden nicht nur die Zahl neuer Anlagen über die Versorgungssicherheit, sondern auch die gewählte Technik.
Besonders bei Windparks auf See ist dieser Unterschied wichtig. Denn viele große Offshore-Anlagen nutzen Generatoren mit starken Dauermagneten. In diesen Magneten stecken Seltene Erden, deren Lieferketten als verwundbar gelten. Wie groß das Problem werden könnte, hängt von Europas künftigen Ausbauplänen ab.
Forscher der Adam Mickiewicz University (AMU) um Prof. Mariusz Baranowski haben nun berechnet, wie verschiedene Ausbaupfade den Rohstoffbedarf der 27 EU-Staaten bis 2050 beeinflussen könnten. Das Team verglich drei Szenarien für Photovoltaik sowie Windkraft an Land und auf See. Dazu rechnete es die jeweils zusätzlich installierte Leistung gegenüber dem Stand von 2023 in benötigte Materialmengen um.
Würden die im Modell angesetzten Ausbauziele für alle drei Technologien vollständig erreicht, wären dafür etwa 5,8 Millionen Tonnen Kupfer und 74.200 Tonnen Seltene Erden erforderlich. Diese Mengen beziehen sich auf die bis 2050 neu errichteten Stromerzeugungsanlagen. Es handelt sich nicht um einen jährlichen Verbrauch.
In einem anderen Szenario konzentriert sich der Ausbau stärker auf Windparks im Meer, während Solar- und Windkraftanlagen an Land hinter den Zielwerten zurückbleiben. Die gesamte installierte Leistung von Wind und Solar wäre 2050 dann rund 22 Prozent geringer als beim vollständigen Ausbau. Trotzdem läge der errechnete Bedarf an Seltenen Erden noch bei 69.200 Tonnen.
Das entspricht rund 93 Prozent des Bedarfs im vollständigen Ausbauszenario. Obwohl also deutlich weniger Erzeugungsleistung hinzukäme, würden kaum weniger Seltene Erden gebraucht. Der Ausbau auf See verändert die Rohstoffbilanz damit stärker, als ein Vergleich der Gesamtleistung vermuten lässt.
Der Grund liegt in der Konstruktion vieler Offshore-Turbinen. Sie verwenden direkt angetriebene Generatoren mit Permanentmagneten, die unter anderem Neodym enthalten. Diese Magnete machen ein herkömmliches Getriebe entbehrlich, benötigen aber Seltene Erden. Im Modell ist der Bedarf dieser Metalle je Einheit erzeugbarer Leistung bei Offshore-Windkraft deutlich höher als bei Windrädern an Land.
Bleibt der Offshore-Ausbau auf hohem Niveau, sinkt deshalb die Nachfrage nach Magnetmaterial nur wenig, selbst wenn die anderen Technologien langsamer wachsen. Allerdings nutzen nicht alle Windräder solche Generatoren. Andere Bauweisen oder künftig sparsamere Magnete könnten den Materialbedarf verändern.
Die Modellrechnung nimmt einen über die Zeit konstanten Materialeinsatz je Leistungseinheit an. Sie zeigt somit mögliche Folgen bestimmter Ausbauentscheidungen, keine sichere Vorhersage für 2050. Zusätzliche Rohstoffe für Stromnetze, Speicher und Elektroautos sind in diesen Mengen ebenfalls nicht enthalten.