Wem gehört der Wind?
Wind ist weder überflüssig noch einfach nur „da“. Er ist auch nicht strömende Luft, der man beliebig Energie entnehmen kann.
Wind entsteht durch Sonneneinstrahlung, Temperaturunterschiede und daraus resultierende Luftdruckgradienten. Er transportiert Wärme und Wasserdampf über Kontinente und Ozeane, treibt Wetterprozesse an und beeinflusst Meereswellen sowie oberflächennah die Meeresströmungen.
Wind ist das Transportsystem der Atmosphäre.
Wer dem Wind Energie entzieht, nutzt deshalb nicht nur eine vermeintlich unbegrenzt verfügbare Ressource. Er greift in ein System ein, das Wetter, Wasserkreislauf und Klima maßgeblich bestimmt.
Windkraft entzieht der Atmosphäre Energie
Bei einem einzelnen Windrad ist dieser Eingriff räumlich begrenzt. In großen Windparks überlagern sich jedoch die Nachläufe. Werden zahlreiche Windparks in denselben Hauptströmungsgebieten errichtet, stellt sich zwangsläufig die Frage nach kumulativen und großräumigen Wirkungen.
Eingriff in den Wassertransport
Windkraftanlagen werden bevorzugt dort aufgebaut, wo starke und kontinuierliche Luftströmungen vorherrschen. Welche Größenordnungen betroffen sein können, zeigt eine vereinfachte Modellrechnung für eine Vestas V172-7.2 MW.
Annahmen
- Rotordurchmesser: 172 m
- Rotorfläche: rund 23.200 m²
- Windgeschwindigkeit vor der Anlage: 14 m/s
- Windgeschwindigkeit im Nachlauf: 7 m/s
- Wasserdampfgehalt der Luft: 15 g/m³
Aus der angenommenen Geschwindigkeitsdifferenz ergibt sich:
23.200 m² × 7 m/s = 162.400 m³/s
Bei 15 g Wasserdampf pro Kubikmeter Luft entspricht dies einem verminderten horizontalen Feuchtestrom von:
162.400 m³/s × 15 g/m³ = 2.436 kg/s
Das entspricht rechnerisch:
- 146 Tonnen pro Minute,
- 8.770 Tonnen pro Stunde,
- rund 210.000 Tonnen pro Tag.
Diese Wassermenge verschwindet nicht aus der Atmosphäre. Die Rechnung zeigt aber, in welcher Größenordnung der horizontale Feuchtigkeitstransport durch die Rotorfläche vermindert wird.
Die Luftströmung wird abgebremst, verwirbelt und teilweise umgelenkt. Ob sich der Feuchtetransport später vollständig wieder ausgleicht, wo dieser Ausgleich stattfindet und welche Folgen die Überlagerung vieler Anlagen hat, ist keineswegs abschließend geklärt.
Bei einem Windpark mit 20 Anlagen betrifft die rechnerische Veränderung des Feuchtestroms bereits eine Größenordnung von mehreren Millionen Tonnen Wasserdampf pro Tag.
Ein Tabu in der Energiedebatte?
Über CO2 wird intensiv diskutiert. Über den Entzug kinetischer Energie aus der Atmosphäre dagegen kaum.
Dabei ist der grundlegende Vorgang unstrittig:
Energie, die als Strom aus einer Luftströmung entnommen wird, steht dort nicht mehr als gerichtete kinetische Energie zur Verfügung.
Es geht deshalb nicht um die Frage, ob Windkraftanlagen die Atmosphäre beeinflussen. Das tun sie nachweislich.
Die entscheidenden Fragen lauten:
- Wie weit reichen die Nachlaufeffekte?
- Wie verändern große Windparks den Feuchtigkeitstransport?
- Was geschieht, wenn sich die Wirkungen vieler Windparks überlagern?
- Können Niederschlagsgebiete dadurch räumlich verschoben werden?
- Welche Folgen entstehen für Verdunstung, Bodenfeuchte und Temperatur?
- Gibt es eine Grenze für den Energieentzug aus regionalen Windsystemen?
Dass diese wichtigen Fragen trotz des massiven Windkraftausbaus nicht breit diskutiert und untersucht werden, ist wissenschaftlich und energiepolitisch problematisch.
Windenergieanlagen in Europas Westwindzone
Ein großer Teil der europäischen Windkraftanlagen steht in der klimatisch gemäßigten Ferrel-Zelle. Gerade dort transportiert die vorherrschende Westwindzirkulation feuchte Atlantikluft nach Europa.
Damit konzentriert sich der Energieentzug ausgerechnet in einem Strömungssystem, das für Europas Wärme- und Wasserversorgung von entscheidender Bedeutung ist.
Copernicus bezeichnet Europa als den sich am schnellsten erwärmenden Kontinent. Gleichzeitig wurden in Europa besonders viele Windkraftanlagen errichtet.
Damit ist noch keine Kausalität bewiesen. Die räumliche und zeitliche Übereinstimmung ist aber Grund genug, den möglichen Zusammenhang ergebnisoffen zu untersuchen.
Wo sind die großräumigen Vergleichsrechnungen für Europa – einmal mit und einmal ohne den erfolgten Windkraftausbau?
Wo sind die Langzeituntersuchungen zu Feuchtigkeitstransport, Verdunstung, Wolkenbildung und Niederschlag?
Solange diese Fragen nicht überzeugend beantwortet sind, kann niemand seriös behaupten, der massive Ausbau der Windkraft sei klimatisch folgenlos.
Mögliche Folgen – logisch, nicht ideologisch
Erneuerbar“ bedeutet nicht folgenlos
Der Begriff „erneuerbare Energie“ ist physikalisch irreführend. Energie wird weder erzeugt noch erneuert. Sie wird umgewandelt.
Bei Windkraft wird Bewegungsenergie aus einer realen Luftströmung entnommen. Diese Luftströmung erfüllt jedoch bereits eine natürliche Aufgabe: Sie transportiert Energie, Wärme und Wasser.
Die Atmosphäre baut täglich neue Strömungen auf. Daraus folgt aber nicht, dass jeder örtlich und zeitlich konzentrierte Energieentzug sofort und folgenlos ausgeglichen wird.
Ein Wald kann nachwachsen und ist dennoch nicht unbegrenzt nutzbar. Auch Wind wird fortlaufend neu angetrieben – deshalb ist seine Nutzung aber noch lange nicht wirk- und folgenlos.
Mögliche Folgen
Großräumige Windenergienutzung kann grundsätzlich zu folgenden Veränderungen beitragen:
- Abbremsung und Verringerung der Reichweite von Luftströmungen,
- Veränderung des horizontalen Feuchtigkeitstransports,
- verstärkte vertikale Durchmischung,
- veränderte Temperatur- und Feuchteprofile,
- Verschiebung von Wolken- und Niederschlagsmustern,
- Veränderungen von Verdunstung und Bodenfeuchte,
- regionale Erwärmungs- oder Abkühlungseffekte.
Einzelne dieser Wirkungen wurden in Messungen und Modellierungen bereits nachgewiesen. Umstritten sind vor allem ihre Reichweite, Stärke und kumulative Bedeutung.
Das ist kein Grund zur Entwarnung. Es ist ein Grund für wesentlich intensivere Forschung.
Fazit
Wind ist kein kostenloser Rohstoff. Er ist ein unverzichtbarer Bestandteil des Klimasystems.
Windkraftanlagen greifen gezielt in atmosphärische Strömungen ein, bremsen sie ab und entziehen ihnen kinetische Energie. Gleichzeitig verändern sie Turbulenz, Durchmischung sowie den Transport von Wärme und Feuchtigkeit.
Die entscheidende Frage lautet deshalb nicht nur:
Wie viel Strom können wir durch Wind erzeugen?
Sondern:
Dürfen wir der Atmosphäre Energie entziehen und wenn ja, wieviel, ohne ihre natürlichen Transport- und Ausgleichsfunktionen erheblich zu verändern?
Diese Fragen wurden vor dem massiven Ausbau der Windkraft nicht ausreichend beantwortet. Sie weiterhin auszublenden, wäre kein Ausdruck verantwortungsvoller Klimapolitik, sondern ein extrem teures Experiment mit einem System, von dem Wetter, Wasser und Leben unmittelbar abhängen.
