Wer Windparks projektiert, muss in langen Zeiträumen denken. Anlagen, die heute geplant werden, produzieren bis zur Jahrhundertmitte und darüber hinaus Strom. Künftige Windverhältnisse könnten aber zu Ertragseinbußen führen: Gemäß Studien schwächt der Wind als Folge des anthropogenen Klimawandels ab, "wind stilling" oder "Windberuhigung" nennt sich das.
Zwar steht die Klimaforschung bei der Berechnung von Wind in Windenergieanlagenhöhen erst am Anfang, Martin Dörenkämper vom Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES arbeitet aber schon an Methoden, mit denen sich Klimaszenarien in Ertragsgutachten einrechnen lassen.
Herr Dörenkämper, warum lässt der Wind als Folge des anthropogenen Klimawandels nach?
Eigentlich würde er durch die Erwärmung zunehmen, denn wärmere Luft bedeutet mehr Drucksausgleichsbewegung. Jetzt ist es aber so, dass die Windsysteme auf der Erde durch den Temperaturunterschied zwischen Äquator und Polen angetrieben werden. Und da finden große Veränderungen statt. Sowohl Antarktis als auch Arktis erwärmen sich im Zuge des Klimawandels viel schneller und stärker als der Äquator. Besonders tut dies die Arktis, die für die Windverhältnisse bei uns in Mitteleuropa entscheidend ist. Während der Äquator eine moderate Temperaturerhöhung von 0,5 Grad aufweist, ist die Arktis jetzt schon bei 3 bis 4 Grad Erwärmung. Die Temperaturdifferenz zwischen Arktis und Äquator schrumpft – weswegen die Windgeschwindigkeiten in Mitteleuropa in Zukunft abnehmen könnten.
Sie sagen "könnten". Es gibt Unsicherheiten?
Anders als bei der Temperaturentwicklung, wo die Kurve bei den Klimaszenarien eindeutig nach oben geht, fehlt uns beim Wind in vielen Regionen der Erde ein solch klares Signal. Aber es gibt Tendenzen, die sich aus den Szenarien herauslesen lassen und zeigen, wohin die Entwicklung gehen könnte. Alles scheint davon abzuhängen, auf wie viel Grad Erwärmung wir zusteuern. Bei den mittleren Szenarien mit einer mäßigen globalen Erwärmung von 1,5 bis 2 Grad bleiben die Windgeschwindigkeiten insgesamt wohl eher unverändert. Bei den Szenarien mit einer stärkeren globalen Erwärmung von 3 bis 4 Grad wird der Wind in Europa eher schwächer. Wir gehen derzeit von insgesamt maximal 1 bis 2 Prozent Veränderung bis 2050 aus – was für Windprojekte schon relevant ist.
Bei den Szenarien mit einer stärkeren globalen Erwärmung von 3 bis 4 Grad wird der Wind in Europa eher schwächer.
Weil der Stromertrag, wenn der Wind zum Beispiel um 1 Prozent nachlässt, nicht um den gleichen Wert abnimmt.
Genau. Generell ist die Energie, die im Wind steckt, ungefähr Windgeschwindigkeit hoch 3. Windenergieanlagen können aber nicht alles davon nutzen. Wenn wir ein Prozent weniger Wind haben, sinkt der Stromertrag grob um 1,5 bis 2 Prozent. Zudem sind je nach Jahreszeit unterschiedliche Entwicklungen möglich. Es sieht so aus, als würden die Winter in Mitteleuropa windreicher und die Sommer und der Herbst eher windärmer werden. Im gesamten Erneuerbare-Energien-System gedacht, ist das gar nicht so schlimm. Im Sommer sind nachlassende Winde eher verkraftbar. Dann haben wir viel solare Einstrahlung und produzieren viel Photovoltaikstrom. Und die Winter bringen hohe Windstromerträge – dann braucht es nicht so viel Solarstrom.
Einordnung
Wind Stilling
Der anthropogene Klimawandel ist nicht die einzige Ursache für die Windberuhigung. Es gibt auch natürliches wind stilling. In der Klimahistorie treten immer wieder Phasen auf, in denen die Winde für zehn oder zwanzig Jahre nachlassen. Diese Phasen sind schwer vorherzusagen.
Kommen wir zur Windprojektierung: Tauchen die künftigen Veränderungen schon in den Ertragsgutachten auf?
Wir arbeiten gerade am passenden Werkzeug dafür. Ertragsgutachten enthalten ja immer einen bestimmten Referenzertrag: Das sind die erwartbaren jährlich produzierten Kilowattstunden Strom am jeweiligen Standort über einen bestimmten Zeitraum. Bei diesem Referenzertrag ist eine Unsicherheit angegeben, im Gutachten als Wert "P75" oder "P90" gekennzeichnet. Bedeutet: Es verbleibt eine Wahrscheinlichkeit von 25 Prozent oder 10 Prozent, dass der Referenzwert unterschritten, also weniger Strom als geplant produziert wird. Dieser Risikowert bestimmt die Finanzierungskonditionen bei den Banken. Je größer die Unsicherheit, desto schlechter die Konditionen. Bisher schätzt der Gutachter aber meist nur, wie stark sich die Unsicherheit durch eine langfristige klimawandelbedingte Veränderung des Windes erhöht. Das wollen wir ändern. Wir entwickeln Methoden, mit denen sich Daten aus Klimamodellen direkt ins Ertragsgutachten einbinden lassen. Statt zu schätzen, kann der Gutachter die Unsicherheit basierend auf Klimadaten und Szenarien wissenschaftlich fundiert berechnen. Bis daraus ein industrieller Standard wird, vergehen aber noch fünf bis zehn Jahre. Wir stehen am Anfang der Methodenentwicklung, auch weil es bisher nicht genug Klimadaten gibt.
Warum ist das so?
Die Klimaforschung hat sich bisher stark auf Temperatur und Niederschlag fokussiert, der Faktor Wind war eher ein am Rande relevanter Parameter. Klimamodelle haben bisher oft nur ein bis vier Windwerte pro Tag ausgegeben. Die künftigen Klimamodellläufe stellen eine deutlich höhere Auflösung für die Energiewirtschaft bereit, und auch weitere Windparameter. Sie geben stündliche Werte aus, dazu Werte zu den für Windenergieanlagen relevanten Höhen – 100, 150, 200 Meter. In den nächsten Jahren bekommen wir also viele neue Winddaten – dadurch wird es einfacher, die langfristigen Windänderungen in Ertragsgutachten genau mit einzuberechnen.
