Windstille, was nun?
Wind Stilling: Die unterschätzte Herausforderung für die Energiewende
Klimawandel bedroht Windenergie
Wind Stilling stellt ein wissenschaftlich dokumentiertes Phänomen dar, das die Energiewende vor erhebliche Herausforderungen stellt. Es beschreibt die systematische Abnahme von bodennahen Windgeschwindigkeiten, die besonders in den mittleren Breitengraden der nördlichen Hemisphäre über mehrere Jahrzehnte hinweg beobachtet wurde. Im Zeitraum von 1978 bis 2010 wurde eine signifikante globale Reduktion der Windgeschwindigkeiten um etwa 2,3 Prozent pro Jahrzehnt verzeichnet.
Die Ursachen für dieses Phänomen sind komplex und vielschichtig. Sie umfassen sowohl natürliche als auch anthropogene Faktoren. Zu den natürlichen Faktoren zählen Veränderungen in den atmosphärischen Zirkulationsmustern und dekadische Ozean-Atmosphären-Schwankungen. Auf der anthropogenen Seite spielen vor allem die zunehmende Oberflächenrauheit durch Urbanisierung, Veränderungen in der Landnutzung und verstärktes Vegetationswachstum eine bedeutende Rolle.
Die Auswirkungen des Wind Stillings auf die Windenergieerzeugung sind beträchtlich und folgen dabei einem nicht-linearen Muster. Bereits eine Reduktion der Windgeschwindigkeit um 10 Prozent kann zu einem drastischen Rückgang der Energieausbeute um bis zu 30 Prozent führen. Dies liegt daran, dass die Windenergieleistung proportional zur dritten Potenz der Windgeschwindigkeit ist, wodurch selbst kleine Veränderungen der Windgeschwindigkeit erhebliche Auswirkungen auf die Energieproduktion haben.
Besonders deutlich zeigen sich die Folgen des Wind Stillings in verschiedenen Regionen der Welt. In China beispielsweise wurde über die letzten sechs Jahrzehnte ein alarmierender Rückgang der durchschnittlichen Oberflächenwindgeschwindigkeit um 16,80 Prozent beobachtet, was zu einer dramatischen Verringerung des Windenergiepotenzials um 47,78 Prozent führte.
Diese Entwicklung stellt eine bedeutende Herausforderung für die globale Energiewende dar, da die Windkraft als eine der wichtigsten Säulen der erneuerbaren Energien gilt. Die Auswirkungen des Wind Stillings könnten die Planungen und Prognosen für den Ausbau der Windenergie erheblich beeinflussen und erfordern eine sorgfältige Berücksichtigung bei der strategischen Planung der Energiewende.
Verstärkte Windstille im Sommer und Landerwärmung erhöhen die Energierisiken in den nördlichen Mittelbreiten
Gan Zhang – Veröffentlicht am 14. Februar 2025 • © 2025 Der/Die Autor(en). Von IOP Publishing Ltd Environmental Research Letters, Band 20, Nummer 3.
Abstract
Windenergie spielt eine entscheidende Rolle bei der Eindämmung des Klimawandels und der Deckung des wachsenden Energiebedarfs. Die langfristigen Auswirkungen der anthropogenen Erwärmung auf die Windressourcen, insbesondere ihre saisonalen Schwankungen und potenziellen Risiken einer verstärkten Windentwicklung, sind jedoch noch wenig erforscht. Hier analysieren wir Klimasimulationen großer Ensembles in Szenarien mit hohen Emissionen, um die prognostizierten Veränderungen der bodennahen Windgeschwindigkeit und ihre weitreichenden Auswirkungen zu bewerten. Unsere Analysen zeigen robuste Windveränderungen, einschließlich einer Abnahme der Windgeschwindigkeit (d. h. Windstille) von bis zu etwa 15 % während der Sommermonate in den nördlichen Mittelbreiten. Diese Windstille ist mit einer verstärkten Erwärmung der Landmassen in den mittleren Breiten und der darüber liegenden Troposphäre verbunden. Trotz regionaler und modellbasierter Unsicherheiten werden sich unter den Szenarien mit hohen Emissionen im späten 21. Jahrhundert wahrscheinlich robuste Signale einer erwärmungsbedingten Windstille aus natürlichen Klimaschwankungen ergeben. Wichtig ist, dass die sommerliche Windstille mit einem prognostizierten Anstieg des Kühlbedarfs zusammenfällt, und ihre Verstärkung kann das Gleichgewicht zwischen Energieangebot und -nachfrage früher stören. Diese Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die saisonalen Reaktionen der Windressourcen und die damit verbundenen Klima- und Energierisiken in einem sich erwärmenden Klima zu berücksichtigen. Indem wir diese Erkenntnisse in zukünftige Energieplanungsentscheidungen einbeziehen, können wir uns besser an den Klimawandel anpassen und eine zuverlässige und widerstandsfähige Energiezukunft gewährleisten.
Kernaussagen der Studie
Die aktuelle Studie von Gan Zhang und seinem Team an der University of Illinois Urbana-Champaign zeigt besorgniserregende Entwicklungen auf. Unter Verwendung von Klimasimulationen mit Hochemissionsszenarien prognostiziert die Forschung eine signifikante Abnahme der Windgeschwindigkeiten:
- Die Windgeschwindigkeiten könnten in den Sommermonaten um bis zu 15% abnehmen
- Diese Veränderungen werden besonders in den mittleren Breitengraden (Nordamerika und Europa) erwartet
- Der Effekt wird in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts statistisch signifikant werden
Ursachen des Wind Stillings
Die Studie identifiziert zwei Hauptfaktoren für das Wind Stilling:
- Die verstärkte Erwärmung der Landflächen in den mittleren Breitengraden
- Die Erwärmung der darüberliegenden Troposphäre (die unterste Atmosphärenschicht)
Diese Erwärmungseffekte führen zu einer Verringerung der Temperaturunterschiede zwischen verschiedenen Regionen, was wiederum die Windgeschwindigkeiten reduziert.
Bedeutung für die Energieversorgung
Die Erkenntnisse haben weitreichende Implikationen für die Energieversorgung:
- Wind macht derzeit etwa 17% der EU-Stromversorgung aus (Stand 2024)
- Selbst kleine Verringerungen der Windgeschwindigkeit können zu erheblichen Schwankungen in der Stromerzeugung führen
- Die Kombination aus reduzierten Windgeschwindigkeiten und erhöhtem Kühlungsbedarf in heißeren Sommern könnte das Gleichgewicht zwischen Energieangebot und -nachfrage stören
Die Studie unterstreicht die Notwendigkeit, diese klimabedingten Risiken in der zukünftigen Energieplanung zu berücksichtigen und adaptive Strategien für Energiesysteme zu entwickeln.
Quellen: ecmwf.int – copernicus.org – researchgate.net – springer.com – css.umich.edu – pmc.ncbi.nlm.nih.gov – nature.com – iopscience.iop.org – euronews.com – linkedin.com
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