Die großen Probleme der Windenergie – drei aktuelle Veröffentlichungen aus der Wissenschaft

Die momentane Bundesregierung setzt gemäß ihrer politisch-medialen Verlautbarungen und den konkreten politischen Handlungen voll auf die sogenannten erneuerbaren Energien, insbesondere Solar und Wind.

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Diese Linie führt uns geradewegs in eine politische, wirtschaftliche und soziale Krise, wie ich hier kürzlich ausgeführt habe.

Insbesondere beim Thema Wind ist die Sachlage besorgniserregend – Windenergie ist nämlich bei exzessiven Ausbau auch ökologisch hoch problematisch.

Dazu möchte ich auf drei aktuelle Arbeiten aus der Wissenschaft näher eingehen.

Die erste dieser Arbeiten ist ein Reviewartikel von Prof. André Thess vom DLR, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, einer sogenannten außeruniversitären Forschungseinrichtung, der gleichzeitig – dies ist üblich bei hochrangigen Positionen in außeruniversitären Einrichtungen – eine Professur für theoretische Physik an der Uni Stuttgart innehat. Zweitautor bin ich in meiner Rolle als wissenschaftlicher Direktor der von mir gegründeten und ehrenamtlich geleiteten re:look climate gGmbH.

In diesem Reviewartikel, also einer Arbeit, die andere Arbeiten zusammenstellt und in einen Rahmen setzt, haben Prof. Thes und ich uns um drei Nebenwirkungen der Windenergie gekümmert: Um die ungewollte Beeinträchtigung von Fluginsekten (migrating insects), um die mögliche Beeinflussung von lokalem und regionalem Wetter und Klima und um das Thema Beeinträchtigung des Menschen durch Schall, insbesondere Infraschall. Zu allen drei Themen fanden wir aktuelle und relevante Literatur, wobei die Abdeckung sehr asymmetrisch ist – während das Thema Infraschall relativ breit studiert ist und bei Einhaltung von adäquaten Mindestabständen kein gravierendes Problem zu sein scheint (der Teufel steckt hier aber wie so oft im Detail), sind die beiden anderen Faktoren durchaus ziemlich beachtenswert. Details finden Sie in der Originalarbeit (hier in Englisch).

Ein Thema, dass bislang in der öffentlichen Debatte um den Ausbau der Windenergie zu Unrecht eher stiefmütterlich behandelt wurde, ist die Beeinflussung von lokalem und regionalem Wetter und Klima. Daher ist es zu begrüßen, dass diesem Thema endlich mehr Beachtung geschenkt wird, wie die nächsten zwei hier besprochenen Arbeiten veranschaulichen.

Eine dieser Arbeiten stammt von den Autoren Akhtar, Geyer und Schrum vom Helmholtzzentrum Hereon in Geesthacht, einem der führenden Institute Deutschlands in Sachen Klimaforschung. Und zwar führend bezüglich der Forschung der eigentlichen Klima- und Wettermechanismen und nicht etwa dem massiv politisierten Bereich der Klimafolgenforschung, wo ja das Potsdamer PIK an vorderster Front steht.

Die Facharbeit, ein sogenannter peer-reviewed original article, die auch in Englisch verfasst ist, befasst sich mit den Effekten großer Windanlagen auf dem Meer auf das Verhalten des Windes. Hierbei kommt es nicht nur zur Windabbremsung (der Primäreffekt der Turbine ist der Entzug von Windenergie und Umwandlung derselben in Strom, d.h. je mehr Strom erzeugt wird desto stärker wird der Wind geschwächt), sondern zu in der Öffentlichkeit noch weniger bekannten Sekundäreffekten durch die riesigen Anlagen: Windturbulenzen, Scheerwinde und Wirbelschleppen. In der Arbeit werden diese Effekte von Windturbinen in ein regionales Wettermodell eingebaut. Die Ergebnisse sind eindeutig und nicht unerheblich. Im Bereich um die Windfarmen kommt es zu deutlichen Windveränderungen und Temperaturanstiegen. Die Effekte sind für jede Windfarm lokal begrenzt – die Autoren geben in der Diskussion einen Abstand von 50 km um die Windfarm an. Damit sind diese Effekte, obwohl nicht in der Studie konkret untersucht, auch für die Küstenbereiche nahe der Windfarmen relevant.

Die dritte Arbeit verantwortet Axel Kleidon vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena. Sie erschien in Deutsch in „Physik in unserer Zeit,“ einer Übersichtszeitschrift, die physikalische Zusammenhänge für ein interessiertes erweitertes Fachpublikum verständlich darlegt. Der Artikel ist unter den Regeln des open access/open content erschienen, kann also unter Angabe der korrekten Quelle frei genutzt werden.

Axel Kleidon beschäftigt sich ebenfalls mit Windfarmen auf dem Meer und der Problematik der Windschwächung, hier aber vor allem unter dem Blickwinkel der wirtschaftlichen Sinnhaftigkeit. Über kinetische Energiebilanzen berechnet er die Reduktion der Windgeschwindigkeiten gemäß Anlagengröße. Natürlich nimmt die Windgeschwindigkeitsreduktion mit steigender Anlagengröße zu. Ein Kernergebnis der Arbeit zeigt Abbildung 6, die darstellt, wie sich die Häufigkeitsverteilungen der Windgeschwindigkeiten bei steigender Anlagengröße hin zu geringeren Windgeschwindigkeiten verschiebt. So liegt die berechnete Verteilung ohne Windanlagen bei einer Spitze von 9,4 m/s mit relativ breiter Verteilung, diese verschiebt sich bei der größten Anlage (72 GW) zu 5,4 m/s mit deutlich kleinerer Windgeschwindigkeitsverteilung. Damit wird die Windgeschwindigkeit in der Spitze fast halbiert.

Kleidon führt aus, dass zwar offshore, also auf dem Meer, aus seiner Sicht viel Potenzial für Windkraftausbau liegt, der deutliche Windschwächungseffekt bei einem weiteren Ausbau aber eine erhebliche Rolle spielen wird. Als Gegenstrategie empfiehlt Kleidon größere Abstände zwischen den Windparks.

Für mich zeigt Kleidons Arbeit zwei Punkte: Der ohnehin schon erhebliche Flächenbedarf für Windenergie und die weiteren Randbedingungen eines Windkraftausbaus werden durch den Windschwächungseffekt auch auf dem Meer massiv beeinträchtigt. Aber vor allem: Die Effekte sind real und haben Folgen und werfen deshalb immer schwerere Fragen bezüglich der Sinnhaftigkeit des fortgesetzten exzessiven Ausbaus der flächenintensiven Windkraft auf, die nicht nur Mensch und Tierwelt direkt betrifft, sondern auch erhebliche Auswirkungen auf das lokale und damit dann letztlich auch regionale Wetter und Klima hat.

Dr. rer. nat. Philipp Lengsfeld ist ehrenamtlicher Geschäftsführer und wissenschaftlicher Direktor der gemeinnützigen re:look climate gGmbH

Quellen:

Thess-Lengsfeld-Paper:

Thess, A.D.; Lengsfeld, P. Side Effects of Wind Energy: Review of Three Topics—Status and Open Questions. Sustainability 202214, 16186.

https://doi.org/10.3390/su142316186

Akhtar-Geyer-Schrum-Arbeit

Akhtar, N., Geyer, B. & Schrum, C. Impacts of accelerating deployment of offshore windfarms on near-surface climate. Sci Rep 12, 18307 (2022).

https://doi.org/10.1038/s41598-022-22868-9

Axel Kleidon in Physik in unserer Zeit, 1(2023) (54), 30-36.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/piuz.202201654

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Kommentare zum Artikel

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Gravatar: Hein

@Ernst-Friedrich: Hänschen lügt von Beginn an (wobei er es sicher nicht besser weiß, da er die Lügen nur nachplappert). Es hat keinerlei Zweck sich mit Lügnern auszutauschen.

Gravatar: Hans-Peter Klein

@ Ernst-Friedrich Behr 08.03.2023 - 16:56

Ja dann erklären Sie nochmal, wie man den Kern Ihrer Aussage im von mir zitierten Satz denn richtig verstehen soll.
Wie interpretieren Sie denn die Zahlen von Statista ?
Was ist denn genau falsch an meiner Interpretation ?

MfG, HPK

Gravatar: Ernst-Friedrich Behr

Herr Klein, Sie schreiben:

"Laut Statista erreichte DK in 2022 im Jahresmittel > 75% an EE-Strom, davon fielen allein >55% auf die Windenergie, in aller Kürze:
DK ist das Windenergieland Nr.1.

Also Windenergie wird schon mal ernst genommen im Staate Dänemark."

Sie haben offensichtlich den Kern meiner Aussage überhaupt nicht verstanden. Aber das macht nichts. Als grüner Fanatiker sind Sie ja ohnehin mit dem Verstehen der Realität überfordert.

Rühren Sie also ruhig weiter Ihre grüne Prozentzahlen-Suppe, damit sie nicht anbrennt. Das hilft beim Ignorieren der Realität.

Gravatar: Hans-Peter Klein

@ Ernst-Friedrich Behr 06.03.2023 - 15:50

Sie haben ja ein phänomenales Gedächtnis und ein unglaubliches Detailwissen, bis weit zurück in die 80er, 90er, also ich müsste da erst mal googeln ... obwohl auch ich ein Zeitzeuge bin.

Ihr letzter Absatz, der hat's aber in sich, Zitat:
"Eine Diskussion über einen Ausstieg aus der konventionellen Stromerzeugung gibt es in Dänemark nicht. Nur einige grüne Extremisten lamentieren ein wenig herum, aber die nimmt in Dänemark niemand so richtig ernst. "

Laut Statista erreichte DK in 2022 im Jahresmittel > 75% an EE-Strom, davon fielen allein >55% auf die Windenergie, in aller Kürze:
DK ist das Windenergieland Nr.1.

Also Windenergie wird schon mal ernst genommen im Staate Dänemark.

Ab wann ist man denn dann ein Strom-Extremist, den keiner mehr ernst nimmt, wie Sie schreiben ?
Ab > 80 % EE-Strom im Jahr ? Ok, davon sind wir ja noch weit weg hier in Deutschland, wir liegen bei gut 51%, mit jährlichen Zuwachsraten.

Es stimmt mich zuversichtlich, wenn man nach Ihren eigenen Aussagen erst ab >>75 % EE-Strom in Extremismus-Verdacht gerät.

Bis dahin machen wir einfach weiter so wie in den Jahren zuvor. Mit jeder neuen TWh EE-Strom fallen neue, noch nie dagewesene Rekorde.

MfG, HPK

Gravatar: Ernst-Friedrich Behr

Herr Klein, Sie fragen:

"Mit welcher Konsequenz z.B. auf die dänische Energie-, Umwelt-, Klima-, Industriepolitik?"

Geht das nicht etwas präziser? Diese Ihre Frage lässt sich nur mit einem ziemlich langen Artikel beantworten.

Hier in der gebotenen Kürze: Die Dänen haben das Scheitern des GROWIAN-Projektes in Dithmarschen seinerzeit sehr genau beobachtet und die richtigen Konsequenzen daraus gezogen. Sie bauen zwar (wie auch Enercon, Nordex, Siemens-Gamesa und Co. in Deutschland) ihre Windenergieanlagen ohne größere Schwungmassen, setzen aber bei der Netzregelung (Leistungs-Frequenzregelung) konsequent auf das Granersche Patent und halten jederzeit die dafür notwendige konventionelle Kraftwerksleistung am Netz vor. Deshalb hat bei der Zusammenlegung der Regelzonen der Nord- und Mitteleuropäischen Verbundnetze zu einem Gesamtverbund in den neunziger Jahren auch, anders als in Deutschland (hier übernahm der Kraftwerksbetreiber E.ON bekanntlich die Ruhrgas AG), das dänische Öl- und Erdgasförder- und Importunternehmen DONG die Kraftwerksbetreiber ELSAM und ELKRAFT übernommen.

Das fusionierte Unternehmen heißt heute Ørsted (nach dem dänischen Physiker). Damit sind jetzt der Betrieb der Windparks und die Öl- und Erdgasförderung im dänischen Teil der Nordsee, der Windparks in Jütland und in der dänischen Ostsee sowie der Betrieb der bivalent gefeuerten Erdgas/Ölkraftwerke in einer Hand. Zum Ersatz der Steinkohlekraftwerke in Esbjerg, Apenrade, Aalborg und Hvidovre-Avedøre (Sjælland, Kopenhagener Südküste) wurden schon bzw. werden noch Erdgaskraftwerke gebaut, die zum Teil als erdgasgefeuerte Kessel-Dampfturbinenkraftwerke ausgeführt werden wegen der Frequenzstabilisierung durch Speicherung der kinetischen Energie in den Dampfturbinenläufern. Das in der Nordsee geförderte Erdgas wird nicht an Haushalte vertrieben. Wohngebäude sind in Dänemark, auch auf dem Land, in der Regel fernwärmeversogt. Impotiert wird fast nur Öl, Erdgas nur in geringen Mengen aus Norwegen und früher auch aus Russland für den (kleinen) Wärmemarktanteil des Erdgases. In den Kraftwerken wird ausschließlich eigengefördertes Erdgas aus der Nordsee eingesetzt (= keine Abhängigkeit von Importen).

Eine Diskussion über einen Ausstieg aus der konventionellen Stromerzeugung gibt es in Dänemark nicht. Nur einige grüne Extremisten lamentieren ein wenig herum, aber die nimmt in Dänemark niemand so richtig ernst.

Gravatar: Hans-Peter Klein

@ Hans Diehl 06.03.2023 - 11:25

Hallo Herr Diehl, erst mal Alles Gute.

Das sehe ich so wie Sie.

Das Buch von Herrn Thess ist schon lesenswert, auch wenn der Titel "verunglückt" ist, denn Eins ist klar:.

Die Energeiwende muß (!) kontinuierlich kritisch hinterfragt werden. Ihre Daseinsberechtigung bezieht die Energiewende aus den besseren, überzeugenderen Argumenten.

Top-aktuell empfehle ich Allen Lesern die neueste Vorlesung auf YT vom 05.03.2023 mit dem Titel:
""Strom ist nicht gleich Strom" (TEIL 1) - Rezension | #54 Energie und Klima", Link:
https://www.youtube.com/watch?v=SVSgP1YPDkc&t=1s

Es ist eine Buchkritik zum Buch von EIKE, Autoren M. Limburg, F. Mueller von 2015 mit dem vollständigen Titel „Strom ist nicht gleich Strom- Warum die Energiewende nicht gelingen kann“.

Das ist Kritik wie ich sie mir wünsche, vorbildlich sachlich, dabei Richtiges und Falsches beim Namen benennend, auf manipulative Rhetorik verzichtend.
Ich bin sehr gespannt auf Teil 2 dieser Buchrezension, der in den kommenden Tagen auf YT erscheinen wird.

Vor allem die Themen Netzstabilität, Stromspeicher werden uns noch dauerhaft beschäftigen.

Es bleibt spannend, in diesen unangenehmen Zeiten.
Es ist wohl eine Zeit der Prüfung.

MfG, HPK

Gravatar: Hans Diehl

Wissenschaft hin und Wissenschaft her. Da muss man immer genauer hinschauen mit wem man es zu tun hat. Bei dem im Artikel erwähnten Andre Thess ist mir aufgefallen, dass er ein Buch geschrieben hat mit dem Titel „Sieben Energiewendemärchen“. Wenn er den Titel wie folgt gewählt hätte, „Die Energiewende unter der Lupe“ würde er für mich unabhängiger und somit glaubwürdiger rüberkommen.

Ich könnte mir vorstellen, dass der – bei guter Bezahlung – über die Ausscheidungen, der Kühe im Sommer auf der Alm, auch eine wissenschaftliche Arbeit zusammen bekäme.

Wie gesagt, die Wissenschaft ist breit gestreut, an den Formulierungen kann man sie unterscheiden.

Gravatar: Hans-Peter Klein

@ Ernst-Friedrich Behr 04.03.2023 - 20:15

Mit welcher Konsequenz z.B. auf die dänische Energie-, Umwelt-, Klima-, Industriepolitik?
Sind die Dänen deswegen seit den '90ern zu einem unglücklichen, unzufriedenen Volk zunehmend geworden ?

MfG, HPK

Gravatar: Ernst-Friedrich Behr

Herr Klein, Sie schreiben:

"Dänemark verfügt über die größten Langzeiterfahrung bei onshore und offshore Windenergieanlagen von Anfang an, d.h. seit Ende der '70er."

Genauso ist es. Die Tatsache der gegenseitigen Beeinflussung durch Windverschattung infolge von Scheerwinden und Turbulenzen in Wirbelschleppen wurde zuerst in dänischen Windparks in der Nordsee erkannt und veröffentlicht. Quelle: Geschäftsberichte des Ørsted-Vorgängerunternehmens ELSAM Anfang der neunziger Jahre.

Ist Ihnen das "seriös" und "wissenschaftlich" genug? Es sind nur Geschäftsberichte eines Unternehmens. Sie sollten allerdings Dänisch können, wenn Sie die Berichte lesen wollen. Auf Deutsch sind die Berichte selbstverständlich nicht erschienen.

Gravatar: Dipl. Ing. Franz Werner

Der Wind wird durch menschliche Aktivitäten schon längst beeinflußt; man denke nur an die Stadtgebiete mit, oder auch ohne, Hochhäuser. In Relation etwa zu den irdischen Gebirgen sind dies aber wohl unbedeutende Einflüsse, von welchen kaum relevant FNachteiliges zu erwarten ist.

Gravatar: Hans-Peter Klein

Mich würde interessieren ob und welche Resonanz Ihre Arbeit in der Wissenschafts-Community hervor gerufen hat.

Wurde z.B. Ihre Arbeit der Monarch-Schmetterlinge von Mexico über die USA bis nach Canada und zurück unter Ökologen diskutiert ?

Das Modelland Nr.1 hier in Europa wäre Dänemark. Es liegt zwischen zwei Meeren und ist die Land-Verbindungsbrücke zwischen Skandinavien und dem europäischen Festland.
Dänemark verfügt über die größten Langzeiterfahrung bei onshore und offshore Windenergieanlagen von Anfang an, d.h. seit Ende der '70er.

Wenn nicht in Dänemark, wo sonst sollten alle Voraussetzungen erfüllt sein, um die Windenergie in all ihren ökologischen, klimatologischen, sozialen u.a. Aspekten untersuchen können.

Wo ist die Resonanz aus der Wissenschafts-Community ?

MfG, HPK

Gravatar: Ekkehardt Fritz Beyer

… „Für mich zeigt Kleidons Arbeit zwei Punkte: Der ohnehin schon erhebliche Flächenbedarf für Windenergie und die weiteren Randbedingungen eines Windkraftausbaus werden durch den Windschwächungseffekt auch auf dem Meer massiv beeinträchtigt. Aber vor allem: Die Effekte sind real und haben Folgen und werfen deshalb immer schwerere Fragen bezüglich der Sinnhaftigkeit des fortgesetzten exzessiven Ausbaus der flächenintensiven Windkraft auf, die nicht nur Mensch und Tierwelt direkt betrifft, sondern auch erhebliche Auswirkungen auf das lokale und damit dann letztlich auch regionale Wetter und Klima hat.“ …

Ja mei - da all dies bekannt ist: Wie erkannte schon Berthold Brecht?

„Wer die Wahrheit nicht weiß, der ist bloß ein Dummkopf. Aber wer sie weiß und sie eine Lüge nennt, der ist ein Verbrecher“!!!
https://vrds.de/wer-die-wahrheit-nicht-weiss-der-ist-bloss-ein-dummkopf-aber-wer-sie-weiss-und-sie-eine-luege-nennt-der-ist-ein-verbrecher/

Gravatar: Werner Hill

Für die Profiteure der Windenergiegewinnung und die Totengräber Deutschlands samt deren Marionetten (allen voran Habeck) spielt Wissenschaft sowieso keine Rolle - jedenfalls wenn sie nicht ihre Heuchelei unterstützt.

Und für alle anderen sollte der gesunde Menschenverstand genügen, um einen weiteren Ausbau der Windenergie abzulehnen.

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