Jena

Begrenztes Windkraftpotenzial

Immer mehr Rotoren ernten die erneuerbare Energie. Forscher haben natürliche Obergrenze berechnet

Jena.  Der Wind ist eine enorme Energiequelle, doch seine Nutzung zur Stromproduktion hat natürliche Grenzen. Forscher des Jenaer Max-Planck-Instituts für Biogeochemie haben diese nun auf eine Leistung von gut einem Watt pro Quadratmeter berechnet. Bei diesem Wert tritt den Angaben nach eine Sättigung ein. „Je mehr Windräder ich installiere, umso weniger Strom produziert die einzelne Turbine“, sagte Forschungsgruppenleiter Axel Kleidon.

Im Vergleich der erneuerbaren Energien hat Wind in Deutschland die Nase vorn. Gut neun Prozent der Bruttostromerzeugung stammten 2014 aus der Nutzung der Windkraft.

Der errechnete Maximalwert liegt deutlich unter Ergebnissen früherer Studien, die von bis zu sieben Watt ausgegangen sind. Sie basierten mitunter nur auf beobachtete Windgeschwindigkeiten, so Kleidon. „Das funktioniert prima für eine einzelne Turbine. Je größer ein Windpark wird, desto wichtiger ist es aber, auch andere Effekte zu berücksichtigen.“

So werde der Wind einerseits durch Rotoren ausgebremst. Zum anderen müsse berücksichtigt werden, inwieweit die Atmosphäre von oben für Windnachschub sorge. Dies haben die Forscher anhand einer 100.000 Quadratkilometer großen Region im windreichen US-Staat Kansas simuliert. Nach ihren Berechnungen kann maximal 26 Prozent der natürlichen Windenergie für Strom genutzt werden, wobei der Wind um 40 Prozent seines natürlichen Wertes verringert wird.

Über ihre Ergebnisse berichten die Forscher im Fachblatt „Proceedings“ der US-nationalen Akademie der Wissenschaften. An der Studie beteiligt waren außerdem Experten aus den USA und Frankreich.

Nach Angaben von Kleidon sind die Erkenntnisse auf andere Regionen übertragbar – und wohl auch auf Windparks auf hoher See. Derzeit werde an einer ähnlichen Untersuchung für Meereswindparks gearbeitet. „Da sehen wir sehr ähnliche Effekte.“

Übertragen auf die Fläche Deutschlands ergäbe sich ein Maximalwert von gut 357 Gigawatt. Zuletzt lag die durch Windanlagen eingespeiste Leistung laut Kleidon bei etwa sechs Prozent davon. Allerdings kann nur ein Bruchteil der Landesfläche für den Bau von Windrädern genutzt werden, etwa wegen Siedlungen und Naturschutz. Das Umweltbundesamt hatte 2013 das Flächenpotenzial auf rund 49.400 Quadratkilometer beziffert, knapp 14 Prozent der Landesfläche.