Die Nutzung von Windenergie senkt die den CO2-Ausstoß und spart Wasser. Doch die riesigen Räder drehen sich nur, wenn der Luftzug stark genug ist. Welche Faktoren Einfluss auf die sich ändernden Windgeschwindigkeite in verschiedenen Regionen haben, finden Forscher heraus.
Gute Nachrichten für Windpark-Betreiber: Weltweit hat sich die durchschnittliche Windgeschwindigkeit an Land in den vergangenen Jahren um rund sieben Prozent erhöht. Von 3,13 Meter pro Sekunde im Jahr 2010 sei sie auf 3,30 Meter pro Sekunde im Jahr 2017 gestiegen, haben Forscher um Zhenzhong Zeng von der Princeton University im US-Bundesstaat New Jersey ermittelt. Nachdem die Windgeschwindigkeit von 1980 bis 2010 zurückgegangen war, habe sich der Trend inzwischen umgekehrt. Mögliche Ursache seien bestimmte Wechselwirkungen zwischen Ozeanen und Atmosphäre, berichtet das Team im Fachjournal “Nature Climate Change”.
Ein Megawatt Windkraft könne verglichen mit anderen Energiequellen den Kohlendioxidausstoß um gut 1300 Tonnen vermindern und zudem rund 2000 Liter Wasser sparen, erläutern die Wissenschaftler. Deshalb sei es wichtig zu wissen, wie die veränderten Windgeschwindigkeiten an Land zustande kommen.
Zeng und Kollegen hatten Wetterdaten von mehr als 1400 Wetterstationen aus den Jahren 1978 bis 2017 analysiert, vor allem in den gemäßigten Breiten der Nordhalbkugel. Während die globale Trendumkehr im Jahr 2010 eingetreten ist, liegen die errechneten Wendepunkte in Asien im Jahr 2001, in Europa im Jahr 2003 und in Nordamerika im Jahr 2012.
Kenntnis um wiederkehrende Abläufe
Die Stärke und Temperatur von Strömungen in den Ozeanen verändern sich wiederkehrend im Laufe von Jahrzehnten. Sie beeinflussen auch die Lufttemperaturen an der Meeresoberfläche und damit die Luftdruckunterschiede, die den Wind verursachen.
Das Team um Zeng prüfte 21 solcher Wechselwirkungen zwischen Ozeanen und Atmosphäre und entdeckte, dass drei von ihnen die Änderungen in den Windgeschwindigkeiten großenteils erklären können: die Nordatlantische Oszillation (Druckverhältnisse zwischen Azorenhoch und Islandtief) für Europa, die Pazifische Dekaden-Oszillation für Asien und der tropische Nordatlantik-Index für Nordamerika.
“Wir gehen davon aus, dass sich der Trend zunehmender Windgeschwindigkeiten über zehn Jahre fortsetzen wird”, so Zeng, “aber wir zeigen auch, dass sich dieser Trend, da er durch Ozean-Atmosphäre-Oszillationen verursacht wird, möglicherweise ein Jahrzehnt später wieder umkehren wird.” Die Forscher fordern genauere Prognosen, damit die Investitionen in Windräder, die meist zwölf bis 15 Jahre im Einsatz sind, besser kalkuliert werden könnten.
“Über mögliche Abwärtstrends bei Windgeschwindigkeiten auf lange Sicht Bescheid zu wissen, kann in der Tat sehr nützlich für die Planung der zukünftigen Windkraftinfrastruktur sein”, sagt Charles Meneveau, Professor für Maschinenbau an der Johns Hopkins University in Baltimore, der nicht an der Studie beteiligt war.
Die Erhöhung der durchschnittlichen Windgeschwindigkeit von 2010 bis 2017 führte den Berechnungen von Zeng und Kollegen zufolge zu einem Zuwachs der potenziell verwertbaren Windenergie um 17 Prozent. Für eine Windkraftanlage im Nordosten der USA errechneten sie sogar eine Zunahme um 25 Prozent für den Zeitraum 2014 bis 2017 gegenüber dem Zeitraum 2009 bis 2013.
