Im Dezember 2018 wurde in der wissenschaftlichen Zeitschrift „Joule“ der Fachbeitrag „Climatic Impacts of Wind Power“ veröffentlicht. Die Ingenieure David W. Keith und Lee M. Miller von der Harvard Universität sind darin der Frage nachgegangen, zu welchen klimatischen Auswirkungen die Windkraftnutzung möglicherweise selbst führt.
Dabei kamen sie zu dem Ergebnis, dass durch Windenergieanlagen (WEA) zwar Emissionen grundsätzlich reduziert werden, aber im näheren Umfeld von Windparks kommt es zu klimatischen Veränderungen wie Temperatur-Erhöhungen.
Unter dem Begriff Mikroklima wird in erster Linie das Klima innerhalb der bodennahen Luftschicht verstanden. Es liegt auf der Hand, dass die klimatischen Verhältnisse in Bodennähe stark durch das Oberflächenmaterial geprägt sind, eine Betonfläche heizt sich bei intensivem Sonnenschein ganz anders auf als beispielsweise ein Fluss. Wissenschaftliche Untersuchungen darüber finden in der Bio-, Forst- und Agrarklimatologie statt, indem zum Beispiel die Strahlungs- und Wärmehaushalte der Bodenstrukturen und der Pflanzen analysiert werden.
Bemerkenswerte Ergebnisse
Herausgefunden haben die Forscher, dass die gemessene Lufterwärmung größer ist als jene Temperaturdifferenz, die aufgrund der Vermeidung von Emissionen durch die WEA erzielt werden kann. Dies gelte zumindest kurz- und mittelfristig, weil die Klimaauswirkungen durch WEA unmittelbar hervorgerufen werden. Miller und Keith haben berechnet, dass es um die Hundert Jahre dauert, bis die Reduzierung der Treibhausgasemissionen durch WEA diesen Effekt ausgleicht. Die Untersuchungen basieren immerhin auf den Daten von 28 in Betrieb befindlichen Windparks in den USA.
Der leitende Autor der Studie ist David Keith und Professor für Ingenieurwesen an der Harvard University. Dass wir so schnell wie möglich von den fossilen Brennstoffen wegkommen und die Kohlenstoffemissionen stoppen müssen, unterstützt auch er mit ganzer Seele. Er weiß aber auch, dass die verschiedenen kohlenstoffarmen Technologien sehr wohl ökologische und soziale Auswirkungen haben.
Der Mitautor Lee Miller fügt hinzu, dass die Rotoren der Windkraftanlagen die atmosphärische Strömung verändern, sodass Wärme und Feuchtigkeit anders und somit klimawirksam verteilt werden. Die sich daraus ergebenden Effekte konnten zumindest für Onshore-Anlagen recht gut modelliert werden.
Die beiden Ingenieure haben abgeschätzt, dass die Folgen von WEA pro erzeugter Energieeinheit ungefähr die zehnfache Klimawirkung haben wie jene von Photovoltaikanlagen. Überdies werden diese Effekte mit dem weiteren Ausbau und der Leistungssteigerung von Windparks noch stark zunehmen. Mit Blick auf die USA ergibt sich dieses Szenario:
Würde man die elektrische Energie dort ausschließlich mit Windenergieanlagen erzeugen, dann würden die (kontinentalen) Oberflächentemperaturen im Durchschnitt um 0,24 Grad Celsius ansteigen. Dieser vermeintlich überschaubare Anstieg übersteigt aber bei weitem das Ausbremsen der Erderwärmung durch die Anstrengungen zur Dekarbonisierung. Ganz anders verhält es sich mit den Klimawirkungen von Photovoltaik-Anlagen, die bei gleicher Leistung nur circa zehn Prozent von jenen der Windkraftanlagen ausmachen.
Dabei ist aber zu bedenken, dass Solarparks einer „Versiegelung“ der verwendeten Flächen recht nahekommen, während zwischen den Windkraftanlagen ganz normal Landwirtschaft betrieben werden kann. In einer Schweizer Studie aus dem Jahre 2021 wurde empfohlen, Solarparks wegen ihrer großen Schattenflächen möglichst nicht in ökologisch sensiblen Gebieten aufzustellen, es sei denn, man sorgt für ausreichend große Ausgleichsflächen:
Recht zentral in Texas befinden sich gleich vier große Windparks. Ende April 2012 wurde in „Nature Climate Change“ eine Studie von Zhou et. al. veröffentlicht, die mittels NASA-Satellitendaten nachwies, dass dort, wo die Windparks lokalisiert sind, eine Temperaturdifferenz von 0,72 Grad Celsius gegenüber den benachbarten Gebieten ohne WEA über einen Zeitraum von zehn Jahren zu messen war.
Es handelte sich dabei um die Temperaturdaten der Landoberfläche, die im Zeitraum von 2003 bis 2011 mit MODIS-Instrumenten (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) der NASA-Satelliten „Aqua“ und „Terra“.
In der betrachteten Region Texas kühlt die Bodenoberfläche nach Sonnenuntergang normalerweise schneller ab als die Luft. Durch die intensiven Verwirbelungen der Windräder wurde aber relativ warme Luft in Bodennähe verfrachtet. Folgt man dieser Logik, sollten die Windräder am Tage einen eher kühlenden Effekt auf den Boden haben. Stattdessen wurde aber auch tagsüber eine geringfügige Temperaturzunahme im Gebiet der WEA festgestellt.
Wenden wir unseren Blick nun nach Deutschland
Der Experimentalphysiker Gerd Ganteför ist für seine kritische Haltung gegenüber Windkraftanlagen bekannt. Gemäß seinen Modellrechnungen gibt es physikalische Grenzen, die es unmöglich machen, dass wir ausreichend Arbeit aus dem Windfeld nehmen können, um die Energiewende stemmen zu können.
Die Energie, die wir mit einem Windrad aus dem Windfeld nehmen, führt zu einer Verringerung der Windgeschwindigkeit. Dadurch verringert sich auch die Verdunstungsrate und es wird insgesamt trockener und damit etwas wärmer. Von diesem Effekt ist in Deutschland vor allem Mecklenburg-Vorpommern betroffen. Trotzdem wird die Windkraft gerade dort weiter massiv ausgebaut.
Dringend gebraucht werden jetzt Klimamodellrechnungen für das lokale Umfeld von Windparks im Kontext der großräumigen Klimamodelle. Dazu sollte man aber wissen, dass ein einzelnes Windrad oder auch ein paar Hundert WEA noch nicht klimarelevant wirken. Inzwischen stehen aber in Deutschland mehrere Zehntausend WEA und diese Tatsache hat sehr wohl einen messbaren Einfluss auf unser Klima.
Eines sollten wir uns in diesem Zusammenhang einmal vor Augen führen: In jene Klima-Modellrechnungen, die den Fokus auf die Auswirkungen des zunehmenden CO2-Gehalts der Atmosphäre richten, werden Unsummen an Geld und Manpower investiert, weil das Thema gerade moderner Mainstream ist. Wer aber mal eine ketzerische Modellrechnung zur Auswirkung des Ausbaus der Windkraft wagt, findet sich ganz schnell in der schmuddeligen „Tu-nicht-gut-Ecke“ wieder.
Dies gilt insbesondere für Publikationen in referierten Fachzeitschriften, die im Vorfeld von Experten an anderen Universitäten oder Forschungszentren gelesen und bewertet werden (peer-review). Das ist dann für viele kritische Autoren ein undurchdringlicher Filter. Man könnte sagen: Gerade in Deutschland haben Scheuklappen zurzeit Hochkonjunktur, übrigens nicht nur in den Wissenschaften.
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Dieser Beitrag wurde am 10.07.2024 erstellt.
