Was der Klimawandel für die Windenergie bedeutet

Mittlerweile gibt es zahlreiche Windräder auf dem Planeten. Doch bis Ende des Jahrhunderts könnten Windflauten die Energieerzeugung bremsen. 

Denn der menschengemachte Klimawandel verändert nicht nur Temperatur- und Niederschlagsmuster, sondern auch das Windaufkommen. Auf der Nordhalbkugel könnten Windflauten zunehmen - das zeigt eine neue Studie, die im Fachmagazin Nature Climate Change veröffentlicht wurde. 

Windflauten könnten länger andauern

Extreme Windflauten, die die Stromerzeugung von Windrädern reduzieren, könnten bei moderater Erwärmung in weiten Teilen der nördlichen Hemisphäre um 15 Prozent länger dauern. In Europa, dem Nordosten Chinas, Japan, Indien und den USA wurden bereits “auffällige” Windflauten dokumentiert. 

Die Studie konzentrierte sich vor allem auf Onshore-Windkraftanlagen. Die Autoren warnen davor, dass “anhaltende Windflauten die globale Sicherheit der Windenergie gefährden könnten.” Durch die Erforschung der Auswirkungen könne man sich aber auf lang anhaltende windschwache Zeiten vorbereiten. 

Um die Auswirkungen von Windflauten abzumildern, sollte man sich nicht nur auf Windräder verlassen. Es brauche die Kombination von Windenergie mit Sonnenkraft, Wasserkraft, Energiespeicherung und Kernenergie. 

Wie Wind entsteht  

Windenergie ist eine der am schnellsten wachsenden Stromquellen und für die Dekarbonisierung äußerst relevant. Wind entsteht, weil sich die Luft aus Gebieten mit hohem Druck in jene mit Niedrigem bewegt. 

Die Unterschiede beim Luftdruck entstehen, weil sich die Erdoberfläche nicht überall gleichmäßig erwärmt. Laut dem Weltklimarat haben die globalen Windgeschwindigkeiten zwischen 1979 und 2018 leicht abgenommen. 

Kommt es zu Windflauten, kann das auch teuer werden. Denn Staaten müssen dann auf teurere Energiequellen zurückgreifen, die die Strompreise in die Höhe treiben. 

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Wie die Produktivität einer Windkraftanlage gemessen wird 

Wie produktiv eine Windkraftanlage ist, wird anhand des Kapazitätsfaktors bewertet. Der Faktor zeigt, wie viel Strom eine Windkraftanlage in einem bestimmten Zeitraum tatsächlich erzeugt, verglichen mit der Menge, die sie theoretisch erzeugen könnte. 

Ein Kapazitätsfaktor von 1 bedeutet, dass die Windkraftanlage die maximal mögliche Menge an Strom erzeugt. 0 bedeutet, dass kein Strom produziert wird. Die Forscher definieren Windflauten als jene Winde, die zu den 20 Prozent der langsamsten Winde in einer Region gehören. 

In der folgenden Karte sieht man den durchschnittlichen Kapazitätsfaktor. Je dunkler die Fläche, desto besser eignet sich die Region für Windkraft. Die gelben Dreiecke symbolisieren lokale Windflauten, während schraffierte Flächen größere Flauten visualisieren. Gut geeignete Regionen für Windenergie sind demnach die mittleren Breiten. 

Wie sich Windflauten durch den Klimawandel ändern könnten

Die Autoren der Studie haben die Häufigkeit und Dauer von vergangenen Windflauten untersucht, um die Entwicklung von zukünftigen Windflauten zu beurteilen. Dafür modellierten sie auch die Windgeschwindigkeiten für den Zeitraum zwischen 2015 und 2100 mit zukünftigen Erwärmungsszenarien. 

Das Ergebnis: Nicht nur die Dauer, sondern auch die Häufigkeit von Windflauten könnten in der nördlichen Hemisphäre und den mittleren Breiten bis Ende des Jahrhunderts zunehmen. Besonders häufig würde es demnach in den USA, dem Nordosten Chinas, Russland und weiten Teilen Europas zu längeren Windflauten kommen. 

Erwärmt sich die Welt bis 2100 weiter wie bisher, könnten Windflauten um 1-2 Stunden zunehmen. Dies würde eine Zunahme der Dauer von Windflauten um bis zu 15 Prozent im Vergleich zu heute bedeuten.

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Auswirkungen auf die südliche Hemisphäre 

In der Studie stellten die Autoren auch “starke asymmetrische Veränderungen” fest. In der südlichen Hemisphäre kommt es demnach zu einer Abnahme der Häufigkeit und Intensität von Windflauten. 

Laut den Forschern könnte das daran liegen, dass sich die Arktis schneller erwärmt als der Rest des Planeten. Dadurch verringert sich der Temperaturunterschied zwischen dem Äquator und dem Nordpol, wodurch die Windgeschwindigkeit auf der Nordhalbkugel verringert wird. 

Darüber hinaus gehen sie davon aus, dass die zunehmenden Windgeschwindigkeiten auf der Südhalbkugel auf die schnellere Erwärmung auf dem Land, im Vergleich zum Ozean, zurückzuführen sind. Das führt zu einem größeren Temperaturunterschied zwischen dem Meer und dem Land. 

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Rekordverdächtige Windflauten 

Die Forscher untersuchten auch besonders lang anhaltende Windflauten. Also Winddürren, die aktuell nur alle 1.000 Jahre zu erwarten sind. Diese dauern aktuell zwischen 6 und 15 Tagen (150-300 Stunden). In Regionen wie Indien, Ostafrika, Ostrussland und Ostbrasilien können diese Windflauten auch bis zu 400 Stunden dauern. 

Die Autoren kommen zu dem Ergebnis, dass weltweit rund 15 Prozent der Windturbinen bis zum Ende des Jahrhunderts einem schweren Risiko durch rekordverdächtige Windflauten ausgesetzt sein werden. Das bedeutet laut den Wissenschaftlern nicht das Ende der Windkraft, sondern dass man sich auf Szenarien wie diese vorbereiten müsse.