Letzte Aktualisierung: 22.06.2022

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Mehr Flauten durch Klimawandel: Müssen noch mehr Windräder gebaut werden?

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Der Klimawandel stellt die Windstromproduktion in Europa vor große Herausforderungen: Klimaprojektionen zeigen Veränderungen meteorologischer Parameter unter dem weiter voranschreitenden globalen Klimawandel. So sorgt der Klimawandel dafür, dass sich die globale Windressource im 21. Jahrhundert verringert. Müssen nun noch mehr Windräder gebaut werden?

Blick auf ein Feld mit Windrädern und dem Sonnenuntergang am Horizont

Der Klimawandel sorgt für eine zunehmende Variabilität der Windstromerzeugung besonders für Nord-, Mittel- und Osteuropa. (Foto: energie-experten.org)

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Klimawandel sorgt für Rückgang der Windstromproduktion in Europa

Die Windstromproduktion unterliegt stark sowohl kurzzeitigen Wetterschwankungen wie auch dem Klimawandel. Die Auswertungen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), die in Zusammenarbeit mit Kollegen der Universität zu Köln untersucht haben, wie sich die Windgeschwindigkeiten und damit das Potential der Windstromerzeugung in Europa bis zum Ende dieses Jahrhunderts entwickeln könnten, zeigen, dass für den gesamten europäischen Kontinent bis zum Ende des 21. Jahrhunderts nur geringfügige Änderungen, ein zumeist schwacher Rückgang, in der mittleren Windstromproduktion zu erwarten ist. Diese liegen im Bereich von +/- 5%.

Für einzelne Länder wie Spanien oder die Türkei können hingegen die zu erwartenden Änderungen allerdings im Bereich von +/- 20% liegen. Außerdem zeigen sich große saisonale Unterschiede. Während im Sommer von Juni bis August die mittlere Windenergieproduktion besonders über Mitteleuropa zurückgeht, wurde für die Wintermonate von Dezember bis Februar eine Zunahme simuliert. Gleichzeitig nahm die Windstromproduktion in Südeuropa im Sommer zu und im Winter ab.

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Windenergieproduktion könnte unbeständiger und unzuverlässiger werden

Dies deutet darauf hin, dass in Zukunft mit größeren saisonalen Schwankungen in der Windstromproduktion gerechnet werden muss. Auch für andere Zeitskalen - von einzelnen Tagen bis zu einzelnen Jahren - zeigten die Ergebnisse der KIT-Wissenschaftler eine Zunahme der Variabilität der Windstromerzeugung, besonders für Nord-, Mittel- und Osteuropa. Das sei laut KIT insofern problematisch, als dadurch die Windenergieproduktion unbeständiger und unzuverlässiger wird.

Ein weiteres Problem könnte das vermehrte Auftreten von Schwachwindphasen mit Windgeschwindigkeiten unter 3 m/s über dem europäischen Kontinent darstellen, da diese Windgeschwindigkeiten für die Stromerzeugung zu gering sind. Gleichzeitig ist zu erwarten, dass Windgeschwindigkeiten, die für die Stromerzeugung optimal sind (zwischen 11 und 20 m/s) über den Meeren seltener auftreten. Auch dadurch erhöht sich die Unbeständigkeit der Windstromproduktion.

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Grund zur Sorge? Nein, Anlageneffizienz kann Rückgang ausgleichen

Auf der Grundlage globaler Klimamodelle und neu entwickelter Techno-Projektionen konnten die Forscher Dr. Christopher Jung und Prof. Dr. Dirk Schindler die beiden gegenläufigen Einflussfaktoren eines durch den Klimawandel bedingten Rückgangs der globalen Windressource im 21. Jahrhundert und einer Verbesserung der technischen Eigenschaften von Windenergieanlagen abschätzen und ihre Auswirkungen auf die globale und regionale Effizienz von Windenergieanlagen bis 2060 berechnen.

Eine Erkenntnis, ist, dass sich die Effizienz der globalen Windenergieanlagenflotte bis 2035 bei einer günstigen Klimaentwicklung um bis zu 23,5 Prozent erhöhen könnte, wenn der Windenergieausbau optimal gestaltet werden würde. Es bedarf also nicht mehr Windräder, sondern nur bessere.

Die Berechnungen der beiden Forscher bieten eine wichtige Grundlage für das zukünftige globale Ausbaupotenzial der Windenergie. In ihrer Studie identifizieren sie zugängliche Regionen, in denen unter den zukünftigen Klimabedingungen die Windressource am effizientesten genutzt werden kann. Der verwendete Ansatz ermöglicht die Bestimmung der weltweit besten Standorte mit besonders hoher räumlicher Auflösung für einzelne Windenergieanlagen und Windparks.

"Überraschend war der geringe Einfluss des Klimawandels auf die Windressource im Vergleich zur projizierten technischen Entwicklung von Windenergieanlagen", sagt Jung. Der klimawandelbedingte Rückgang der Windressource kann also mit einer Modernisierung des Bestands an Windenergieanlagen mehr als ausgeglichen werden. Ebenfalls bedeutender als der generelle Einfluss des Klimawandels auf den nutzbaren Wind sind Schwankungen in der Ressourcenverfügbarkeit zwischen einzelnen Jahren.

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Auch Windkraftanlagen-Planung muss an Klimawandel angepasst werden

Dem Problem, dass der Klimawandel das Windenergiepotenzial beeinflusst, widmen sich auch das Fraunhofer IWES gemeinsam mit dem Climate Service Center Germany (GERICS) im Projekt "KliWiSt". Sie fokussieren sich hierbei auf eine Untersuchung der Veränderung von ertragsrelevanten Parametern durch den Klimawandel, die in der Standortbewertung und der Aktualisierung der Standortgüte im Betrieb für existierende und zukünftige Windenergieprojekte betrachtet werden. Denn Grundlage für die Windkraftanlagen-Planung sind meist historische Winddaten sowie Messdaten, die im Planungsprozess in die Zukunft extrapoliert werden. Doch durch den fortschreitenden Klimawandel könnten historische Daten weniger aussagekräftig für die Zukunft sein.

"Im Projekt KliWiSt wollen wir zentrale Fragestellungen für eine genauere Projektierung von Windparks untersuchen: Welche Schwankungen im Ertrag sind in Zukunft durch den Klimawandel in Deutschland zu erwarten? Sind diese Klimaschwankungen schon heute in den Standortgutachten genau genug berücksichtigt und wie sollten diese durch den Klimawandel bedingten Änderungen sinnvoll in Ertragsgutachten der Zukunft berücksichtigt werden?", erklärt Projektkoordinator Dr. Martin Dörenkämper vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES. Das Projekt zum Einfluss des Klimawandels auf den Wind wird daher einen Beitrag dazu leisten, die Windparkplanung weiter zu optimieren und die Windparks von morgen durch die Berücksichtigung von bereits heute absehbaren Veränderungen durch den Klimawandel an diese Bedingungen anzupassen.

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