Windkraftanlagen: Mit Holzbein hoch hinaus

Von Jens Lubbadeh

Windräder wachsen immer höher, die riesigen einzelnen Ringe für die Stahltürme kann man irgendwann nicht mehr transportieren. Eine deutsche Firma hat eine Alternative: Sie setzt auf einen Turm aus Holz.

TimberTower: Erste Windkraftanlage aus Holz Fotos
TimberTower

Hannover - Schon von weitem sieht man die Flügel des Windrads aus dem schweren Herbstnebel ragen, der über Hannover liegt. Dass dies hier kein normales Windrad ist, fällt aber erst beim Näherkommen auf. Der Turm ist achteckig, und überall ragen kleine Drahtspitzen heraus. "Die brauchen wir, um Blitze abzuleiten", sagt Verena Meinen, während sie die Tür am Fuße des Turms aufschließt. Denn dieser Windradturm besteht aus Holz und kann elektrischen Strom nicht leiten. Er ist der erste seiner Art - weltweit.

100 Meter hoch ragt die Konstruktion der Firma TimberTower im Stadtteil Marienwerder in den Himmel. Von außen ist dem Korpus das für Windräder ungewöhnliche Material nicht anzusehen, weil der Turm mit einer weißen Abdeckfolie versiegelt ist. Kein Hightech übrigens, die Folie wird auch zur Isolierung von Häuserdächern verwendet, verrät Verena Meinen, die Assistentin des Geschäftsführers von TimberTower. Erst im Inneren des Turms erschließt sich, dass er tatsächlich aus einzelnen Platten besteht. Sie sind verklebt. "Dafür nutzen wir einen gängigen Zwei-Komponenten-Kleber, wie er auch im Hausbau verwendet wird."

Der Turm entsteht nach dem Baukastenprinzip: Auf dem Betonsockel - ebenfalls achteckig - wird ein Holzgerüst in die Höhe gezogen. Diese Stützkonstruktion verkleiden die Arbeiter nach und nach mit den 30 Zentimeter dicken, drei Meter breiten und 15 Meter langen Brettsperrholz-Elementen. Insgesamt besteht die Außenhaut des Turms aus nur 54 Platten. Darin steckt Holz aus etwa 1000 Bäumen, sagt Verena Meinen. Nach Aussage der Firma stammt es aus ökologisch zertifizierter Waldwirtschaft.

Schließlich sei Nachhaltigkeit eines der zentralen Anliegen des Unternehmens: "Der Holzturm ist ein Meilenstein auf dem Weg zu wirklich grüner Energie", ist Geschäftsführer Holger Giebel überzeugt. "Wir nutzen zu 99 Prozent nachwachsende Rohstoffe für eine Anlage, die regenerative Energie erzeugt."

Aber warum ausgerechnet Holz?

"Es ermüdet nicht so schnell wie Stahl", sagt Verena Meinen. Brücken wurden aus Holz gebaut, sogar neuerdings Hochhäuser. Auch Leif-Arne Peterson, Professor für Holzbau und Bauphysik an der FH Aachen, hält hölzerne Türme in Windkraftanlagen für einen vielversprechenden Ansatz: "Die Idee ist super." Im Windrad hat der Baustoff Holz Vorteile gegenüber Stahlkonstruktionen:

  • Ein Windrad mit Holzturm kostet um ein Fünftel weniger.
  • Holz entnimmt beim Wachsen der Atmosphäre Kohlendioxid. Die energieaufwendige Stahlproduktion verursacht große Mengen CO2.
  • Aufgrund seiner dämpfenden Eigenschaften ist es langlebiger als Stahl.
  • Holz ist einfacher zu transportieren und erlaubt höhere Türme.

Vor allem im letzten Punkt sehen die TimberTower- Leute einen unschlagbaren Wettbewerbsvorteil. Je höher das Windrad, desto breiter muss der Turm sein. Weil runde Stahltürme aus Ringen zusammengesetzt werden, stößt man hier an Grenzen. Irgendwann passen sie nicht mehr unter Brücken hindurch.

Der Holzturm hat dieses Größenproblem nicht. "Wenn wir höher bauen wollen, nehmen wir einfach mehr Holzplatten." Ihren Höhenvorteil wollen die TimberTower-Leute ab nächstem Jahr voll ausspielen. 140 Meter hoch soll das nächste Windrad werden. Sogar 160 Meter hält Giebel für machbar und will damit den Rekord überbieten, den derzeit ein Windrad im brandenburgischen Laasow hält. Es ist in der ungeliebten Gitterbauweise konstruiert. "Der Flaschenhals bei solchen Höhen ist für uns nur noch der Kran, mit dem man die Turbine nach oben bringt", sagt Meinen. Wenn dieses Problem gelöst ist, könnten künftig auch Windräder auf 200 Meter hohen Holztürmen Strom produzieren.

Wer im Inneren des Turms steht, hält solche Höhen für kaum vorstellbar. Der Blick durch die sich nach oben hin verengende 100-Meter- Röhre ist schwindelerregend. Unzählige hölzerne Zwischenebenen ziehen sich bis ganz hinauf. Ein Aufzug führt bis in die Turmspitze. Wird dieser zusammengeklebte Holzturm wirklich Wind und Wetter standhalten?

Ob der Turm hält, was er verspricht, wird sich zeigen

"Verschiedene Forschungsinstitute haben im Vorfeld die Stabilität des Klebers getestet", versichert Verena Meinen. Zudem ist der Turm vom TÜV geprüft. Ob er hält, was er verspricht, wird sich nun im Realitätscheck zeigen. Der Turm wird genauestens überwacht. Messsensoren im Holz werden die Verformungen, die Feuchtigkeit und die Krafteinwirkungen erfassen. "Ich bin gespannt auf die Ergebnisse", sagt Peterson.

Natürlich wird der Turm Strom produzieren, aber in erster Linie ist er Testobjekt. Wirtschaftlich wird er nicht sein. Genaue Zahlen nennt TimberTower nicht, aber Experten schätzen die Baukosten auf rund fünf Millionen Euro - das ist das Drei- bis Vierfache eines gängigen Windrads dieser Größenordnung. In der Summe stecken jedoch die gesamten Entwicklungskosten, in Serienfertigung würde er mit Sicherheit billiger. Dazu kommt ein weiterer Vorteil: Holz ist sehr langlebig. Stahlturm-Windräder müssen nach 20 Jahren zurückgebaut werden. TimberTower geht von der doppelten Lebensdauer seiner Türme aus.

Somit könnte das Windrad von Hannover womöglich noch erleben, dass sich Deutschlands Stromversorgung einmal komplett aus erneuerbaren Energien speist.

© Technology Review, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover

Hinweis der Redaktion: In einer früheren Version dieses Artikels hieß es in einem Zitat, dass Holztürme eine Lebensdauer von 20 Jahren haben. Verena Meinen von TimberTower bestreitet aber, dies im Gespräch mit dem Autor gesagt zu haben. Das Unternehmen geht nach ihrer Aussage von einer Lebensdauer von 40 Jahren aus.

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insgesamt 74 Beiträge
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1. Großatig!
fahrrad! 17.12.2012
Eine geniale Idee! Vor allem, da die meisten WEA Türme aus Stahlbeton gefertigt sind. Nur die Turmspitze besteht in der Regel aus Stahl. Die Recyclebarkeit ist dementsprechend sehr gering und der Aufwand dafür hoch. Holz hingegen kann man auch nach Jahrzehnten noch energetisch nutzen. Eine Frage an den Verfasser: welche Baumart liefert das benötigte Bauholz? Hier kann man sehen, wie der Stahlbetonmast einer Enercon WEA in Bochum demontiert wird: http://www.hansebubeforum.de/showtopic.php?threadid=11473&pagenum=5
2. Absolut...
tobiash 17.12.2012
... blauäugig, halbherzig recherchiert. Der Artikel könnte ohne Probleme aus dem TimberTower Werbeprospekt stammen. Warum nur Holz vor Ort zu verbinden sein soll, bleibt wohl immer ein Geheimnis des Autors. Ebenso die Frage, warum Stahltürme nach 20 Jahren zurück gebaut werden sollen. Das ist 1. nicht korrekt (nur die Typenprüfung geht von einer 20-jährigen Lebensdauer aus) und 2. völlig unabhängig von den verwendeten Materialien. Auch ein TimberTower wird nur für 20 Jahre zertifiziert, danach geht's nur mit einem Einzelgutachten weiter. Auch bezüglich der machbaren Höhen ist Holz insbesondere den Hybridtürmen (Beton/Stahl) klar unterlegen. Schade, dass der Autor das scheinbar gar nicht wissen wollte.
3. Ein kleiner Wald
dliblegeips 17.12.2012
Das Holz von tausend Bäumen für einen einzigen Turm. Dann ist man bald wieder soweit das man ganze Wälder abholzen muss um den Bedarf zu decken. Wie früher mit den Holzschiffen. Der Mittelmeerraum hat sich vom Raubbau in der Antike bis jetzt nicht erholt. Die Wälder wuchsen nicht nach. Dazu kam es sogar zu regionalem Klimawandel. Der meiste Niederschlag wurde vorher von Bäumen verdunstet. Sind die Bäume weg gibt es auch weniger Niederschlag. Ohne Niederschlag können keine neuen Bäume wachsen. Wenn schon Holz, dann müsste man Bambus nehmen. Das eignet sich ideal für solche Konstruktionen. Bambus muss einfach gegen Feuchtigkeit Geschütz werden. Der Bambus wächst auch innert nützlicher Frist nach.
4. ökologisch? - wiederverwertbar ?
fjr 17.12.2012
Ich habe das Wort "Kleber" mehrfach im Artikel gelesen. Dazu kommt mit Sicherheit ein erheblicher Aufwand an Holzschutz. Was soll da denn irgendwie wiederverwertbar sein. Abbruchholz dürfen Sie auch heute schon nicht mehr einfach verwerten. Es ist Sondermüll, auch wenn es aus einem 300 Jahre alten Bauwerk stammt und garantiert nicht mit chemischen Mitteln behandelt worden ist. Und vom Kleber nehme ich an, dass es nicht nur einfacher Mehlpapp oder Knochenleim ist, sondern dass er aus den Giftküchen der Chemischen Industrie stammt.
5.
+.+ 17.12.2012
Was mich mal interessieren würde: Kann ein Turm aus Holz auch in einem Sturm bestehen? Ist er genauso belastbar wie einer aus Stahl (oder mehr oder weniger?)
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Zum Autor
  • Jens Lubbadeh ist Redakteur bei "Technology Review". Während seines Biologiestudiums hatte er auch manchmal einen weißen Kittel an, war aber jedesmal froh, wenn er ihn wieder ausziehen konnte.
Vor-/Nachteile der Energieträger
Die Energiewirtschaft befindet sich im Umbruch - SPIEGEL ONLINE zeigt die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Energieträger.
Erdöl
Plus: Erdöl ist der Schmierstoff industrieller Volkswirtschaften. In Deutschland deckt Öl rund 35 Prozent des Energiebedarfs - so viel wie kein anderer Rohstoff. Im Verkehrssektor gibt es momentan kaum Alternativen zu Öl: Das bestehende Tankstellennetz ist auf Benzin und Diesel ausgerichtet, die heute gängigen Motoren fahren fast nur mit diesen beiden Treibstoffen.

Minus: Der Ölpreis ist in den vergangenen Jahren rasant gestiegen - und mit ihm der Spritpreis. Autofahrer mussten zeitweise mehr als 1,50 Euro für Benzin zahlen. Die deutsche Volkswirtschaft verliert dadurch Milliardenbeträge, denn das Land ist fast völlig von Importen abhängig. Weltweit liegen die meisten Ölvorkommen in politisch heiklen Regionen wie dem Nahen Osten, Russland, Venezuela oder Nigeria. Versorgungskrisen kann man daher nicht ausschließen. Darüber hinaus ist Erdöl ein endlicher Rohstoff: Die bekannten Vorkommen gehen langsam zur Neige. Große neue Felder wurden in den vergangenen Jahren kaum entdeckt - und wenn, dann nur in schwierig zu erschließenden Gebieten wie der Arktis. Hinzu kommt die CO2-Problematik: Wenn Öl verbrannt wird, entsteht das Klimagas Kohlendioxid .
Erdgas
Plus: Erdgas ist der klimafreundlichste fossile Energieträger - bei der Verbrennung entsteht weniger CO2 als bei Kohle oder Öl. Außerdem halten die Vorräte noch eine Weile: Die Reichweite der Gasvorkommen wird auf rund 60 Jahre geschätzt, bei Öl sind es nur 40 Jahre. machen zudem den Zugriff auf große neue Gas-Reservoirs möglich. Ein weiterer Vorteil: Gas kann einen wichtigen Beitrag zur Stromerzeugung leisten. Denn Gaskraftwerke lassen sich schnell hoch- und runterfahren - diese Flexibilität hilft, die Schwankungen beim Windstrom auszugleichen.

Minus: Weltweit verfügen nur wenige Länder über Gasvorkommen. Entsprechend groß sind die Abhängigkeiten - Deutschland bezieht rund 40 Prozent seines Erdgases aus Russland. Problematisch ist außerdem die noch immer weit verbreitete Bindung an den Ölpreis: Je teurer Erdöl wird, desto teurer wird auch Gas. Stromkonzerne klagen bereits, dass sich Gaskraftwerke kaum mehr rentieren. Private Haushalte kennen dasselbe Problem beim Heizen - Gas ist kaum günstiger als Öl. Auch beim Autofahren stellt Erdgas keine Alternative dar: Der aktuelle Preisvorteil gegenüber Benzin und Diesel liegt nur an der steuerlichen Begünstigung.
Kohle
Plus: Kohle gibt es fast überall auf der Welt - einseitige Importabhängigkeiten wie beim Gas sind deshalb nicht zu befürchten. Auch Deutschland verfügt über nennenswerte Ressourcen: Braunkohle lässt sich ohne Subventionen fördern, für Steinkohle ist dies bei weiter steigenden Preisen zumindest denkbar. Außerdem reichen die Vorräte so lange wie bei keinem anderen fossilen Energieträger: Schätzungen gehen von rund 200 Jahren aus. Kohle eignet sich vor allem zur Stromerzeugung in der Grundlast - rund 50 Prozent des deutschen Stroms stammen aus Kohlekraftwerken .

Minus: Kein Energieträger ist so klimaschädlich wie Kohle. Bei der Verbrennung entsteht rund doppelt so viel CO2 wie bei Gas. Problematisch könnte dies vor allem dann werden, wenn man bestehende Atomkraftwerke durch neue Kohlekraftwerke ersetzt - oder wenn Elektroautos künftig in großem Stil Kohlestrom tanken. Bedenklich sind außerdem die Arbeitsbedingungen, unter denen Kohle gefördert wird : Zu den größten Produzenten zählen China, Russland und Südafrika - Länder, in denen immer wieder Bergleute ums Leben kommen.
Atomenergie
Plus: Kernkraftwerke produzieren - wenn sie einmal gebaut sind - günstigen Strom. Der Rohstoff Uran wird nur in geringen Mengen verbraucht, so dass die laufenden Betriebskosten gering sind. Atomstrom kann in der Grundlast eingesetzt werden, also unabhängig von kurzfristigen Wetterschwankungen. In Frankreich wird Atomstrom auch zum Heizen verwendet, langfristig könnten so auch Elektroautos betrieben werden. Bei der Kernenergie wird kaum CO2 freigesetzt. Sie ist damit klimafreundlicher als Kohle oder Gas.

Minus: Der größte Nachteil der Atomenergie ist das Risiko eines GAUs. Selbst wenn man dafür eine geringe Wahrscheinlichkeit unterstellt - der Schaden wäre enorm. Die Katastrophe in Tschernobyl war nur ein Vorgeschmack dessen, was im dicht besiedelten Mitteleuropa passieren würde: Tausende Opfer, auf ewig verseuchte Landstriche, Vermögensverluste in zigfacher Milliardenhöhe. Hinzu kommt die ungelöste Frage der Endlagerung : Obwohl die Kernenergie seit rund 50 Jahren genutzt wird, gibt es bis heute keine dauerhafte Deponie für die verstrahlten Abfälle. Ob es überhaupt ein sicheres Endlager geben kann, ist umstritten: Der Atommüll strahlt zum Teil mehr als 100.000 Jahre lang - was in dieser Zeit alles passiert, kann niemand vorhersagen. In jüngster Zeit wird ein weiteres Problem immer häufiger diskutiert: Was geschieht, wenn Terroristen einen Anschlag auf ein Kernkraftwerk verüben? Oder wenn sie in den Besitz von spaltbarem Material gelangen? Sicherheitsexperten haben auf diese Fragen keine abschließende Antwort.
Wasser
Plus: Die Wasserkraft ist sehr umweltfreundlich - mit geringem Eingriff in die Natur lässt sich günstig Energie gewinnen. Rund fünf Prozent des deutschen Stroms stammen aus Wasserkraftwerken. Außerdem lässt sich in Stauseen sehr gut Energie speichern: Bei einem Überangebot an Strom wird Wasser nach oben gepumpt. Bei Bedarf wird es dann abgelassen, um die Turbinen anzutreiben.

Minus: In Deutschland ist das Potential der Wasserkraft so gut wie ausgeschöpft. Fast jeder Fluss hat ein Kraftwerk, ebenso fast jeder See. Im Ausland wiederum ist die Wasserkraft zum Teil in Verruf geraten: Riesenprojekte wie der Jangtse-Staudamm in China zerstören die Natur in großem Stil.
Wind
Plus: Von allen erneuerbaren Energien ist die Windkraft in den vergangenen Jahren am stärksten gewachsen. Mittlerweile beziehen die Deutschen deutlich mehr Strom aus Windrädern als aus Wasserkraftwerken. Auch in Zukunft hat die Branche großes Wachstumspotential - vor allem offshore, also in Windparks auf dem Meer . Ein weiterer Vorteil: Die Windkraft ist verhältnismäßig günstig. Die Betreiber der Anlagen bekommen über das Erneuerbare-Energien-Gesetz nur wenig mehr Förderung als der Preis für konventionellen Strom an der Energiebörse hoch ist. Zum Vergleich: Solarstrom wird weit höher vergütet.

Minus: Kritiker halten Windräder für eine Verschandelung der Landschaft. Außerdem weht der Wind sehr unzuverlässig: Bei einer starken Brise wird das deutsche Stromnetz überlastet, bei Flaute muss Strom aus dem Ausland hinzugekauft werden. Praktikable Speicher für Windenergie gibt es bisher nicht. Ein weiterer Nachteil: Starker Wind bläst vor allem in Norddeutschland, die großen Verbrauchszentren liegen aber im Süden und Westen. Um den Strom abzutransportieren, sind zahlreiche neue Leitungen nötig .
Sonne
Plus: Die Sonne ist nach menschlichen Maßstäben eine ewige Energiequelle , und sie scheint für jeden umsonst. Hätten alle Dächer Deutschlands eine Solaranlage, könnte so ein großer Teil des hiesigen Strombedarfs gedeckt werden - klimaschonend und unabhängig von Importen. Darüber hinaus lässt sich das Sonnenlicht auch zur Warmwasserbereitung nutzen: Mit Solarkollektoren kann man herkömmliche Heizungen ergänzen und so die Energiekosten drücken.

Minus: Die Sonne hat den gleichen Nachteil wie der Wind - ihre Energie lässt sich nicht zu jeder Uhrzeit nutzen. Das größte Problem ist jedoch der Preis: Solarstrom kostet viel mehr als konventioneller Strom. Und trotz milliardenschwerer Subventionen leistet Sonnenenergie bislang nur einen geringen Beitrag zur deutschen Stromversorgung: Schätzungen schwanken zwischen einem um zwei Prozent. Damit die Photovoltaik in Mitteleuropa wettbewerbsfähig wird, müsste es eine technische Revolution geben - oder die Preise für konventionelle Energie müssten dramatisch steigen.
Biomasse
Plus: Holz, Stroh, Mais - beim Verbrennen dieser Stoffe wird nur so viel CO2 freigesetzt, wie die Pflanzen vorher der Atmosphäre entzogen haben. Biomasse lässt sich in vielen Bereichen einsetzen: zum Heizen (beispielsweise mit Holzpellets), zum Autofahren (mit Biodiesel oder Bioethanol ) oder zur Stromerzeugung (mit Biogas). Der große Vorteil: Biomasse ist gespeicherte Energie. Man kann also frei entscheiden, wann man sie nutzen möchte - anders als bei Wind- oder Solarkraft. Ein weiterer Pluspunkt: Energiepflanzen, die in Deutschland wachsen, reduzieren die Abhängigkeit von Importen.

Minus: In jüngster Zeit gerät die Bioenergie massiv in die Kritik. Denn die Pflanzen benötigen enorme Anbauflächen - und treten damit in direkte Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Gerade bei Biotreibstoffen wird das zum Problem: Lässt es sich moralisch rechtfertigen, dass die Reichen Mais tanken - während die Armen hungern? Hinzu kommt ein gigantisches Mengenproblem: Wollte Deutschland seinen gesamten Benzin- und Dieselbedarf mit Biokraftstoffen decken, wäre dafür eine Fläche nötig, die größer ist als die gesamte Bundesrepublik. Das Gleiche gilt fürs Heizen: Sollten alle Bundesbürger auf Holzpellets umsteigen, würde der deutsche Wald dafür nicht reichen - erneut wären Energie-Importe nötig.
Erdwärme
Plus: Die Wärme im Erdinneren steht rund um die Uhr zur Verfügung. Sie lässt sich sowohl zum Heizen als auch zur Stromerzeugung nutzen. Gäbe es keine Probleme mit der Bohrtechnik, könnte die Geothermie den gesamten deutschen Energiebedarf decken.

Minus: In Deutschland muss man Hunderte oder gar Tausende Meter tief bohren, um ein ausreichendes Temperaturniveau zu erreichen. Die Kosten der Geothermie sind deshalb sehr hoch. Mancherorts gibt es außerdem Probleme mit dem Grundwasser. Andere Länder sind hier aus geologischen Gründen in einer besseren Position: Island zum Beispiel deckt seinen Energiebedarf zum Großteil mit der Wärme aus dem Erdinneren.

Fotostrecke
Grafiken: Wo kommt 2030 unsere Energie her?
Fotostrecke
Windenergie: Unstete Energiequelle

EEG-Umlage
Was ist die EEG-Umlage?
Die EEG-Umlage ist das zentrale Förderinstrument für den Ausbau der erneuerbaren Energien. Wind-, Solar- und Biogasanlagen können am Markt noch nicht mit Kohle- und Atomkraftwerken konkurrieren. Damit sie trotzdem rentabel sind, wird solchen Kraftwerken der Strom zu einem fixen Preis abgenommen. Dieser liegt deutlich über dem Preis an der Strombörse EEX. Die Differenz von Börsenpreis und fixem Abnahmepreis zahlen die Verbraucher über ihre Stromrechnung.
Warum steigt die EEG-Umlage?
Das hat zwei Gründe. Erstens, weil die absolute Menge des Ökostroms steigt. Durch die Energiewende gehen eine große Menge neuer Ökostromanlagen ans Netz. Zweitens steigt die EEG-Umlage auch relativ. Das hat paradoxerweise mit sinkenden Strompreisen zu tun. Die erneuerbaren Energien erhöhen das Stromangebot in Zeiten großer Nachfrage und senken dadurch den Strompreis an der Börse. Wenn aber der Strompreis sinkt, dann steigt die Differenz zwischen dem tatsächlichen Strompreis und dem fixen Abnahmepreis, den Betreiber von Ökostromanlagen garantiert bekommen - und die Verbraucher per EEG-Umlage ausgleichen müssen.
Zahlen alle Verbraucher die EEG-Umlage?
Im Prinzip ja. Allerdings werden ausgerechnet die größten Stromfresser der Nation entlastet. Sie genießen den Schutz der sogenannten besonderen Ausgleichsregel des Erneuerbare-Energien-Gesetzes. Laut dieser zahlen Firmen die volle EEG-Umlage nur für die ersten eine Million Kilowattstunden Strom, die sie verbrauchen. Für jede weitere Kilowattstunde zahlen sie nur noch zehn Prozent der EEG-Umlage, ab einem Verbrauch von zehn Millionen Kilowattstunden ist es nur noch ein Prozent, ab einem Verbrauch von 100 Millionen Kilowattstunden sind es noch 0,05 Cent. Beispiel: Die Trimet Aluminium AG verbraucht bei voller Auslastung 4,6 Milliarden Kilowattstunden pro Jahr*. Die Aluminiumhütte muss also nur für rund 0,02 Prozent ihres Gesamtverbrauchs die volle EEG-Umlage zahlen.