Windenergie

Windenergie gilt als sauber.
Als nachhaltig.
Als alternativlos.

Ist das wirklich so? Auch wenn fast niemand die entscheidende Frage stellt:
Was passiert, wenn wir dem Klimasystem selbst im großen Maßstab Energie entziehen?

Denn genau das tun Windkraftanlagen!

Windkraftanlagen können keine Energie erzeugen, sondern nur vorhandene Energie umwandeln.
Sie greifen damit in das globale Strömungssystem ein.

In ein System, das unser Wetter, unseren Wasserkreislauf und unser Klima steuert.

Windkraftanlagen entziehen dem Wind Bewegungsenergie (kinetische Energie).
Das bedeutet konkret:

• Luftströmungen werden abgebremst und deren Reichweite reduziert
• Energieflüsse werden verändert, der natürliche Ausgleich wird gestört
• Strömungsstrukturen werden verändert, aus laminaren Strömungen werden Verwirbelungen

Hinter jedem Windrad entsteht ein „kinetischer Energieschatten“, der umso größer wird, je mehr Energie entzogen wird.

Ein Bereich mit weniger Wind, weniger Energie, veränderter Dynamik. 

Die kinetische Energie des Windes wird nach folgender Formel berechnet:

Betrachten wir zunächst eine Fläche von 1 m². Dann ergibt sich mit

• Luftdichte: ρ ≈ 1,2 kg/m³
• Windgeschwindigkeit: 10 m/s
• Fläche: 1 m²

ein Volumenstrom von 10 m³/s bzw. ein Massenstrom von 12 kg/s

Nach der obigen Formel ergibt sich daraus die Leistungsdichte (½ * 1,2 kg * 10² m²/s²) zu 600 Ws. 

Dies klingt nach wenig und ist auch tatsächlich der Grund, warum Windkraftanlagen so riesig gebaut werden. Bei großen Luftmassen summiert sich das zu enormen kinetischen Energiemengen von Luftströmungen.

Wenn wir die Fläche aus dem Beispiel auf 10.000 m² erweitern, steigt die theoretische Energie um den Faktor 10.000 auf dann 6 MW. 
Tatsächlich werden nur etwa 30 bis max. 40 % in elektrische Energie umgewandelt. Der Rest wird in Reibung und Luftverwirbelungen vernichtet. 

Um Tatsächlich 6 MW erzeugen zu können, muss bei einem Wirkungsgrad von 40 % die Fläche auf 25.000 m² erhöht werden. 
Vergleiche mit tatsächlichen Daten: Vestas V172-7,2 MW → Rotordurchmesser 172 m → Rotorfläche 23.200 m²

Neben dem Durchmesser, der physikalisch bedingt begrenzt ist, spielt die Strömungsgeschwindigkeit der Luftmasse eine entscheidende Rolle. Es gelten die folgenden Zusammenhänge:

Der Rotordurchmesser sowie die Geschwindigkeit sind für die Nennleistung der WKA essenzielle Größen:

• Doppelter Durchmesser → 4-fache Leistung
• Doppelte Geschwindigkeit → 8-fache Leistung
• Dreifache Geschwindigkeit → 27-fache Leistung

Erneuerbare Energie??

Der Begriff "erneuerbare Energie" erweckt den Eindruck, Energie könne erneuert werden. Tatsächlich kann Energie nur umgewandelt werden. Auch wenn am nächsten Tag wieder Wind zur Verfügung steht, handelt es sich dabei nicht um "erneuerte" Energie, sondern um "erneut" zugeführte, also neue Energie. 

Um welche Größenordnungen es geht, wird nachfolgend dargestellt. Für die Jahre 2023 bis 2025 werden in der ersten Spalte die jährlich erzeugten Energiemengen in TWh angegeben. Durch Division mit der Jahresstundenzahl 8760 h/a ergibt sich die durchschnittliche Leistung. 

Europa:

• 2023: 428 TWh → ca. 49 GW durchschnittliche Leistung
• 2024: 475 TWh → ca. 54 GW → entspricht in etwa ~ 50 Großkraftwerken im Volllastbetrieb
• 2025: 585 TWh → ca. 67 GW → entspricht in etwa ~ 67 Großkraftwerken im Volllastbetrieb

Weltweit:

• 2023: 2.304 TWh → ca. 263 GW
• 2024: 2.494 TWh → ca. 285 GW → entspricht etwa ~ 280 Großkraftwerken im Volllastbetrieb
• 2025: 2.715 TWh → ca. 310 GW → entspricht etwa ~ 310 Großkraftwerken im Volllastbetrieb

Bei einem angenommenen durchschnittlichen Wirkungsgrad von etwa 30 % liegt der tatsächliche Einfluss auf die Windströmungen etwa beim Dreifachen der erzeugten elektrischen Leistung.

Für 2025 und später bedeutet das, dass wir bereits jetzt im globalen Mittel das klimatische Windströmungssystem in einer Größenordnung von 1 TW kontinuierlich stören. Das ist die Energie, die in etwa 1.000 Großkraftwerken erzeugt wird. 

Dazu kommt, dass genau dieser Ausbau politisch gewollt weitergetrieben wird. Die klimatischen Auswirkungen sind bereits jetzt sichtbar, diese werden aber einfach dem Klimawandel untergeschoben.

Obwohl Europas Anteil an der Landfläche der Erde nur ca. 6,8 % beträgt, entziehen wir auf diesem kleinen Fleck etwa 20 % der obengenannten Energiemengen. Die in den letzten Jahren von Copernicus jährlich wiederholte Feststellung, dass sich Europa von allen Kontinenten am schnellsten erwärmt, dürfte hier ihren Ursprung haben.