Wenn „Kli­ma­schutz“ zum Kli­ma­killer wird

For­scher in den USA und China haben ermittelt: Die großen Wind­tur­binen sind mit­ver­ant­wortlich für Dürre und Erd­er­wärmung. Doch die Politik igno­riert diese wis­sen­schaft­lichen Erkenntnisse. 

(von Dagmar Jestrzemski)

Schat­tenwurf, Infra­schall sowie Vogel‑, Fle­dermaus- und Insek­ten­schlag sind die bekann­testen Argu­mente gegen Wind­kraft­an­lagen. Kaum bekannt hin­gegen ist der Dürre-Effekt der Wind­räder. Er ent­steht infolge der atmo­sphä­ri­schen Ver­wir­belung durch die Turbinenblätter.

Wake-Effekt

Die Ver­wir­belung hinter den Wind­rädern selbst wird als Nachlauf oder wie im Eng­li­schen als Wake-Effekt bezeichnet. Je nach Aus­bau­stufe der Wind­energie in einer Region oder einem Land sorgt die Rotation der Tur­binen für Nie­der­schlags­ver­luste und ver­gleichs­weise höhere Tem­pe­ra­turen. Dazu liefern mehrere neue Studien ein­schlägige Daten und Fakten, die geeignet sind, erheb­liches Auf­sehen zu erregen. Tat­sächlich aber werden sämt­liche For­schungs­er­geb­nisse zum Dürre-Effekt der Wind­energie seit Jahren igno­riert, da der poli­tische Wille in eine andere Richtung zielt. Unter­dessen sind die meter­eo­lo­gi­schen Aus­wir­kungen der Wind­parks hier­zu­lande nicht nur deutlich merk‑, sondern auch messbar.
Off­shore-Wind­tur­binen quet­schen Regen brin­gende Tief­druck­ge­biete regel­recht aus, sagt die pro­fi­lierte US-ame­ri­ka­nische Geo-Inge­nieurin Cristina L. Archer. Erst­malig hat die Pro­fes­sorin der Uni­ver­sität Delaware den Wake-Effekt von Off­shore-Wind­tur­binen mit Hilfe von Com­pu­ter­si­mu­la­tionen nach­ge­stellt und unter­sucht. Die Studie wurde im Juli 2018 veröffentlicht.

Obwohl die Ober­flä­chen­be­schaf­fenheit von Onshore-Stand­orten eine andere ist und stark variiert, haben Wind­räder auf dem Festland im Prinzip die­selben meteo­ro­lo­gi­schen Aus­wir­kungen. An jedem Windfeld wird der Atmo­sphäre beständig Feuch­tigkeit ent­zogen, im Sommer stärker als im Winter. Hinzu kommt eine nicht uner­heb­liche Erwärmung des Bodens und der Atmo­sphäre. Bestätigt hat dies zuletzt eine im April 2019 ver­öf­fent­lichte Unter­su­chung an der nie­der­län­di­schen Uni­ver­sität Wagen­ingen, bezogen auf die Wet­ter­ver­hält­nisse in den Nie­der­landen. Mög­li­cher­weise sorgt man sich dort ins­geheim im Hin­blick auf erheb­liche Kli­ma­folgen auf­grund der geplanten wei­teren, rie­sigen Off­shore-Wind­parks in der Nordsee.

Der Luft wird Feuch­tigkeit entzogen

Mit seiner instal­lierten Wind­kraft­leistung von 53,31 Gigawatt (Stand 2018) hat Deutschland im Ver­hältnis zur Lan­des­fläche die meisten und am dich­testen plat­zierten Wind­parks weltweit. Seit 2008 (23,90 GW) hat sich dieser Wert mehr als ver­doppelt. Wir hatten es in etwa innerhalb dieses Zeit­rahmens mit immer länger anhal­tenden Dürren im Som­mer­halbjahr zu tun sowie bis jetzt mit einem auf­fällig ver­än­derten Nie­der­schlags­muster: trotz Ankün­digung oftmals aus­blei­bende Nie­der­schläge, häufig nur Nie­sel­regen und kurze Schauer.

Der her­bei­ge­sehnte ergiebige Land­regen bleibt seit Jahren nahezu aus. Zumeist wird diese Ent­wicklung allein dem Kli­ma­wandel zuge­schrieben. Weitere, unmit­telbar men­schen­ge­machte Ursachen werden an den Schalt­stellen von Politik, Wis­sen­schaft und Medien offenbar nicht in Betracht gezogen, jeden­falls nicht öffentlich. Die Vor­stellung, dass Wind­kraft­an­lagen, die Lie­fe­ranten von „grünem“ Strom, die Folgen des Kli­ma­wandels ins­be­sondere für Deutschland erheblich ver­schärft haben könnten, ist insofern für die meisten Bun­des­bürger völlig abwegig.

Bezeich­nen­der­weise infor­mierte jedoch kürzlich das Anle­ger­portal „goldseiten.de“ Geld­an­leger über den nach­ge­wie­senen Dürre-Effekt der Wind­kraft, indem ein ein­schlä­giger Artikel aus „Ver­trau­liche Nach­richten für Politik und Wirt­schaft“ ver­breitet wurde. Für das Wis­sen­schafts­portal „scinexx.de“ hatten deutsche Wis­sen­schaftler errechnet, dass die 1300 auf See und 29 200 (Stand 2018) an Land instal­lierten Wind­ener­gie­an­lagen in Deutschland bereits einen zusätz­lichen Tem­pe­ra­tur­an­stieg von 0,27 Grad Celsius innerhalb der ver­gan­genen fünf Jahre bewirkt haben. Grundlage der Berech­nungen ist die neue Studie des kana­di­schen Wis­sen­schaftlers David W. Keith. Damit werden die Wind­tur­binen als Mit­ver­ur­sacher der langen Dürre von 2018/19 ins Blickfeld gerückt.

Seit mehr als 15 Jahren forscht der Geo-Inge­nieur und Harvard-Pro­fessor Keith über Aspekte der Wind­energie, so auch über die damit ver­bun­denen Folgen für Klima und Umwelt. Wie Archer ist auch Keith Wind­kraft-Lob­byist. Im Dezember 2018 zog er in der Zeit­schrift „Joule“ in einem Beitrag mit seinem Kol­legen Lee M. Miller ein bemer­kens­wertes Fazit hin­sichtlich der Erneu­er­baren Energien. Danach sind die kli­ma­ti­schen Aus­wir­kungen der Wind­energie pro erzeugter Ener­gie­einheit etwa zehnmal höher zu ver­an­schlagen als die­je­nigen von Photovoltaik.

Erklärung für die Dürre 2018/19

Das ist ein uner­wartet großer Unter­schied und lässt auf­horchen. Erstmals konnten die beiden Wis­sen­schaftler nach­weisen, dass Wind­tur­binen die atmo­sphä­ri­schen Strö­mungen auch in großer Höhe ver­ändern. Dem­entspre­chend werden die kli­ma­ti­schen Aus­wir­kungen zunehmen, je mehr Anlagen instal­liert werden, so die Prognose.

Zudem bringen die For­scher einen zeit­lichen Faktor ins Spiel. Der Tem­pe­ra­tur­an­stieg durch die Wind­energie erfolge sofort, während die Vor­teile der redu­zierten Emis­sionen sich nur langsam stei­gerten: „Wenn die Per­spektive die nächsten zehn Jahre ist, hat die Wind­energie in mancher Hin­sicht einen grö­ßeren Ein­fluss auf das Klima als der Ver­brauch von Kohle oder Gas“, so Keith. Erst sehr lang­fristig ver­kehre sich dies ins Gegenteil. Wenn die Ener­gie­er­zeugung dekar­bo­ni­siert werden solle, müssten die Umwelt­folgen der Erneu­er­baren Energien berück­sichtigt werden. Im Interview bat Keith die Regie­rungs­chefs in aller Welt, die Bürger ihres Landes ent­spre­chend zu infor­mieren. Hier­zu­lande kann davon jedoch keine Rede sein.

Standen Wind­parks schon seit Jahr­zehnten im Ver­dacht, einen stö­renden Ein­fluss auf das Wet­ter­ge­schehen aus­zuüben, so wurde jüngst durch die Pio­nier­arbeit von Archer auf dem kom­plexen For­schungsfeld der Tur­bu­lenz­for­schung der Nachweis erbracht. Archer ist als Pro­fes­sorin auch stell­ver­tre­tende Lei­terin der Abteilung für Wind­kraft am Center for Carbon-free Power Inte­gration (CCPI, Zentrum für die Inte­gration koh­len­stoff­freier Energie).

Mit ihren For­schungen wolle sie helfen, Geld zu sparen und Men­schen­leben zu retten, sagt Archer stets, so auch bei einem 2017 gehal­tenen Vortrag an der US-Uni­ver­sität Princeton über eine Com­pu­ter­mo­del­lierung des Wir­bel­sturms „Katrina“. Der Vortrag ist auf „Youtube“ abrufbar. Sie erklärt den Wake-Effekt, der ent­steht, wenn die Luft­strö­mungen vor den Wind­rädern gebremst und dahinter ver­wirbelt werden, so dass eine lange Wir­bel­schleppe ent­steht. Diese tur­bu­lenten Nach­läufe reichen auf See teil­weise über 50 Kilo­meter weit. Die Leistung von Wind­parks auf der Lee­seite vor­an­ge­hender Parks wird dadurch erheblich gemindert.

Zusammen mit zwei For­scher­kol­legen gelang es Archer, anhand der Mess­daten des Hur­rikans „Harvey“ vir­tuell nach­zu­voll­ziehen, wie ein Tro­pen­sturm der Kate­gorie 4 durch gestaf­felte Reihen von Off­shore-Wind­tur­binen erheblich zusam­men­schrumpft, bevor er die Küste erreicht. Das gewaltige, rotie­rende System wird schwächer und die mit­ge­führten Nie­der­schlags­mengen werden stark redu­ziert. Ende August 2017 ver­wüstete Harvey große Gebiete in den Bun­des­staaten Texas und Louisiana.

Je höher die Tur­bi­nen­türme und je größer die Rotor­durch­messer, desto stärker sei ihre nie­der­schlags­re­du­zie­rende Wirkung, wird Archer in einem Online-Artikel des „Rene­wable Energy Magazine“ vom 18. März 2019 zitiert. Anschaulich erläutert sie, auf welche Weise die Wind­parks den Regen aus den Tief­druck­ge­bieten „her­aus­quet­schen“. Vor den Wind­tur­binen ent­steht Kon­vergenz durch Brems­wirkung: „Denken Sie an den Verkehr auf einer Schnell­straße, wo jeder mit hohem Tempo unterwegs ist. Plötzlich gibt es einen Unfall, und alle werden lang­samer. Damit haben Sie eine Kon­vergenz von Autos, die sich nach hinten fort­setzt, weil jeder lang­samer fährt. Das ist die vor­ge­schaltete Kon­vergenz von Off­shore-Wind­parks. Im Ergebnis führt das zu ver­mehrtem Nie­der­schlag vor Ort, da dem her­an­strö­menden Wind kein Raum zum Aus­weichen bleibt außer nach oben. So befördert diese ver­tikale Bewegung mehr Feuch­tigkeit in die Atmosphäre.“

Effekt wie im Verkehrsstau

Hinter den Wind­tur­binen ent­steht Divergenz: „Divergenz ist der gegen­teilige Effekt. Er ver­ur­sacht eine Abwärts­be­wegung, indem er tro­ckenere Luft von oben her­un­ter­zieht und somit Nie­der­schläge dämpft. Wenn die Luft das Festland erreicht, ist ein großer Anteil der Feuch­tigkeit her­aus­ge­presst. Wir haben eine 30-pro­zentige Redu­zierung der Nie­der­schläge mit den Harvey-Simu­la­tionen erzielt.“

Indirekt beinhaltet die Harvey-Studie die Emp­fehlung, vor der ame­ri­ka­ni­schen Golf­küste groß­flächig Anord­nungen von Off­shore-Wind­parks zu instal­lieren, um die Wucht zukünf­tiger Hur­rikane abzu­mildern und deren gewaltige Regen­mengen zu ver­ringern. Die Ergeb­nisse der Studie kommen der Off­shore-Wind­branche der USA „wie gerufen“. Off­shore ging hier erst 2016 östlich von New York der erste Windpark mit fünf Tur­binen ans Netz. Das Aus­bau­po­tenzial ist also gewaltig. Was aber könnte geschehen, wenn die Öffent­lichkeit auf die nach­ge­wiesene Kli­ma­schäd­lichkeit von Wind­parks auf­merksam wird? Zunächst einmal dürfte der Wider­stand der Anwohner vor Ort gegen den Neubau von Wind­rädern noch erheblich zunehmen – in Deutschland und vielen anderen Ländern ein Alb­traum­sze­nario für die Regierungen.

Mit 210,73 Gigawatt ist China das Land mit der größten instal­lierten Wind­ener­gie­leistung weltweit (Stand 2018). Es folgen die USA mit 96,52 und Deutschland. Bereits vor zehn Jahren mel­deten chi­ne­sische Phy­siker und Meteo­ro­logen For­schungs­bedarf zur Wind­energie an. Am 12. November 2010 publi­zierte die „South China Morning Post“ (Hongkong) einen denk­wür­digen Artikel. „12 Kilo­meter nördlich der Hui­ten­gliang-Windfarm in Xilinhot, Innere Mon­golei, beob­achtete der Hirte Siqin­bateer ein selt­sames Phä­nomen auf seiner Weide, das selbst Meteo­ro­logen ver­wirrt. ‚Der Erd­boden erwärmt sich schnell wie ein Ofen, und nicht ein Tropfen Regen fällt‘, sagte er während der Regen­saison. Seine Behauptung deckt sich mit den Sta­tis­tiken der Regierung. Li Qinghai, Inge­nieur beim Was­ser­sta­tis­ti­schen Büro in Xilingol League, erklärte, die Nie­der­schlags­daten seines Büros würden seit 2005 einen deut­lichen Rückgang der jähr­lichen Nie­der­schläge in der Nähe großer Wind­parks anzeigen, in manchen Gegenden bis zu 80 Prozent. Daher würde er diese Pro­ble­matik gern genauer erfor­schen, doch er fand keine Unter­stützung für das Vor­haben.“ Wis­sen­schaftler, die an For­schungen zu der The­matik beteiligt waren, seien zur Auf­fassung gekommen, dass Wind­kraft das lokale und globale Klima beein­flussen könne, heißt es weiter.

„Wir wün­schen keine Hindernisse“

Die For­scher hätten die Regie­rungen in aller Welt dazu auf­ge­rufen, sich ernsthaft um diese The­matik zu kümmern. Bevor die Wind­kraft weiter aus­gebaut werde, müsse der Klima-Effekt der Wind­räder auf regionale und globale Kli­ma­systeme genau ver­standen werden: „Ansonsten könnte diese Ent­wicklung zu einer uner­war­teten Kata­strophe führen.“ Von der chi­ne­si­schen Regierung kam jedoch eine Absage.

Man habe noch nie von dieser The­matik gehört und würde keine For­schungen finan­zieren. „‚Jeder möchte eine schnelle Ent­wicklung der Wind­energie‘“, erklärte ein hoher Staats­be­amter, „‚wir wün­schen keine Hin­der­nisse auf diesem Weg‘ “.

Erst­ver­öf­fent­li­chung auf dem Blog von David Berger www.philosophia-perennis.com