Spitzenphysiker bei Harvard: Achtung, Peak Wind kommt!

Die realistischen Grenzen der Windkraft liegen möglicherweise viel niedriger, als Wissenschaftler bisher gedacht haben, jedenfalls einer neuen Studie zufolge; und zwar in einem Ausmaß, dass man die Fähigkeit der Windturbinen, irgendeinen ernst zu nehmenden Einfluss auf die Energiepolitik auszuüben, stark bezweifeln muss. Selbst wenn Geld keine Rolle spielen würde, würde die menschliche Rasse Peak Wind auf einem viel niedrigeren Niveau erreichen als ursprünglich gedacht.


Bild rechts: Die Zukunft der Windkraft … wo die Lichter nicht einmal auch nur aufleuchten

Diese neue und düstere Analyse der globalen Windenergie stammt von Prof. David Keith an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences. Der Professor und seine Mitarbeiterin, Prof. Amanda Adams an der North Carolina Uni haben sich in einen Disput eingeschaltet, der schon seit einigen Jahren zwischen den Kreuzzügen der Pro-Wind-Physiker und ihren Kritikern im Gange ist.

Professor David Keith.

Die Pro-Wind-Wissenschaftler, angeführt von solchen Leuten wie Umweltprofessor Michael McElroy von Harvard sowie Mark Jacobson von Stanford haben immer propagiert, dass wenn es eine obere Grenze für die aus den Winden der Erde extrahierten Energiemenge gibt, diese deutlich über der Menge liegt, die die menschliche Rasse braucht. Sie haben des Weiteren propagiert, dass diese großen Energiemengen aus Wind keinen wesentlichen Einfluss auf das Weltklima haben.

Beide diese Hypothesen wurden jedoch inzwischen in Zweifel gezogen – und die erste, dass es genügend Windkraft gibt, um den gesamten menschlichen Bedarf zu decken, ist besonders zweifelhaft, weil sie das dornige Kostenproblem ignoriert. McElroy, Jacobson et al stellen wilde Hypothesen auf – zum Beispiel dass es durchführbar ist, massive Windturbinen über die ganze oder fast die ganze Welt zu verteilen.

Professor Keith hat einige beißende Kritik für diese Gedanken übrig. Zu allererst: Er sagt, dass die meisten großräumigen Berechnungen des Windpotentials bislang einfach das Problem ignoriert haben, dass die möglichen massiven Windparks der Zukunft über lange Strecken für viel weniger Wind in ihrem Windschatten sorgen. Er und Prof. Adams schreiben:

„Schätzungen der globalen Windressourcen, die den Einfluss der Windturbinen auf die Windgeschwindigkeit ignorieren, können die Gesamtressource substantiell überschätzen. Im Besonderen scheinen drei Studien, die die Windkraft-Kapazitäten jeweils mit 56, 72 und 148 TW einschätzten, substantielle Überschätzungen zu sein hinsichtlich des Vergleichs zwischen Modellergebnissen und den Hypothesen dieser Studien über die Energiedichte … Um ein einzelnes Beispiel zu nennen, Archer und Jacobson nahmen eine Energiedichte von 4,3 W/m² an … Es ist unwahrscheinlich, dass die Dichte bei der Erzeugung wesentlich über 1 W/m² hinausgeht. Das bedeutet implizit, dass Archer und Jacobson die Kapazität um etwa einen Faktor vier überschätzt haben könnten.“

Peak Wind

Keith und Adams beziehen sich auf die Studie aus dem vorigen Jahr von Archer und Jacobson, in welcher sie ein „praktikables“ Windkraftsystem der Zukunft vorgestellt haben – unter Errichtung von vier Millionen Windtürmen, verteilt über die ganze Welt, um Schäden für die Umwelt zu vermeiden (!) – das einen mittleren Output von 7,5 Terawatt mit der Zeit liefern könnte.

Worauf wir schon immer hingewiesen haben – wir, die wir keine Top-Physiker hier an der Reg. sind, aber zumindest wissen, was ein Watt ist – dies ist tatsächlich viel weniger Energie, als die menschliche Rasse jetzt verlangt, und drastisch weniger als die Energiemenge, die verlangt werden würde, falls man ein kolossales weltweites Netz gewaltiger Stahl- und Kohlefasertürme, eingebettet in massive Betonfundamente und zusammen mit den erforderlichen damit verbundenen Ausgleichs-Spannungsleitungen, Netzerweiterungen, Transport aus entlegenen Wildnissen usw. usw. bauen und unterhalten würde.

Harvard Uni informiert uns:

Die Forschungen von Keith haben gezeigt, dass die Erzeugungskapazität sehr großer Windkraft-Installationen (größer als 100 Quadratkilometer) einen Spitzenwert zwischen 0,5 und 1 W/m² erreichen kann.

Das steht im Gegensatz zu dem von Archer und Jacobson angenommenen Wert von 4+ Watt. Mit anderen Worten, wir werden Peak Wind viel eher erreichen als jedermann gedacht hat. Das lächerlich unverwirklichbare Welt-Windprojekt von Archer und Jacobson – welches wahrscheinlich mehr kostet als das gesamte wirtschaftliche Output der menschlichen Rasse – würde tatsächlich kaum ein Achtel von dem erzeugen, was sie glauben: und das war lediglich ein Viertel der Menge, nach der die menschliche Rasse vernünftigerweise verlangen kann (d. h., sagen wir zwei Drittel dessen was ein Europäer heutzutage für jedermann verbraucht). Also wäre ein solches Projekt in der Lage, etwa 3 Prozent des globalen Energiebedarfs zu decken, oder deutlich weniger als ein Terawatt zu erzeugen.

Und wir müssen im Hinterkopf behalten, dass die Dinge in der realen Welt viel schlimmer für windige Träume aussehen. Prof. Keith und Adams fahren fort:

„Die gesamte Windkraft-Kapazität kann – natürlich – sehr groß sein unter der Annahme, dass die Turbinen über die gesamte Landoberfläche oder sogar die Land- und Wasseroberfläche verteilt sind. Während diese geophysikalischen Grenzen wissenschaftlich interessant sind, ist deren Relevanz für die Energiepolitik unklar.“

Weitere von der Politik getriebene Schätzungen der Windkraft-Kapazitäten haben die ins Auge gefassten Gebiete beschränkt… Und doch waren diese Schätzungen von Dichten der Energieerzeugung ausgegangen, die viele Male größer sind als das Limit der Windkraft-Erzeugung von etwa 1 W/m² … Es ist daher plausibel, dass die Windkraft-Kapazität auf eine Ausweitung begrenzt werden muss, die für die Energiepolitik relevant ist.

Es sollte klargestellt werden, dass Prof. Keith von der Position ausgeht, dass die globale Erwärmung immer noch definitiv im Gange ist (wenngleich diese auch seit deutlich mehr als einem Jahrzehnt zum Stillstand gekommen ist), und dass die Menschheit innerhalb eines Lebenszyklus’ kohlenstoffneutral werden muss, d. h. sie muss „viele Terawatt“ [several tens of terawatts] Energie kohlenstoffarm oder –frei erzeugen. Der Professor weist lediglich darauf hin, dass der Wind keinesfalls den gesamten Job in diesem Szenario übernehmen kann und vermutlich dazu auch nie in der Lage sein wird.

„Man muss nach der Skalierbarkeit jeder potentiellen Energiequelle fragen“, sagt der Professor, „und ob sie, sagen wir, 3 Terawatt liefern kann, was etwa 10 Prozent des globalen Bedarfs ausmacht, oder ob es nur 0,3 Terawatt und 1 Prozent ist“.

Es sieht definitiv so aus, als ob wir Peak Wind am unteren Ende dieser Bandbreite erreichen. Und da der Wind sehr das Aushängeschild erneuerbarer Energie ist – er ist billig, skalierbar und praktisch verglichen mit anderen Methoden – sieht es sehr nach dem effektiven Ende des Traums einer von Erneuerbaren dominierten Zukunft für die Menschheit aus.

Lewis Page

Professors Keith and Adams‘ paper can be read in full for free here courtesy of the journal Environmental Research Letters, which is distributing it under the Creative Commons Attribution 3.0 Licence. ®

Link: http://www.theregister.co.uk/2013/02/26/oh_no_its_peak_wind/

Übersetzt von Chris Frey EIKE

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12 Kommentare

  1. Die Oberfläche der Landmasse der Erde beträgt 149.430.000 km2. Bei einer Energiedichte von 0,5 bzw. 1 W/qm, MW/km2 und einer Ausschöpfung von der Hälfte der Fläche würde dies ein Windkraftpotential von 37 bis 75 TW ergeben. Das entspricht dann aber den ursprünglichen Schätzungen.
    Sicherlich wäre es besser, stattdessen einen größeren Teil der Stromerzeugung mit Solarenergie vorzunehmen, die (wenn man die Abstände mitrechnet) wesentlich weniger Fläche benötigt.

  2. Ich bin jetzt mal nicht tiefer in die Windenergie eingestiegen, aber trotzdem mal ein paar Zahlen. Der Energiefluß von der Sonne ist ca. 240 W/m². Der Energieverbrauch der Menschheit ist ca. 1/8000 davon also ca. 0,03 W/m². Nun wird nicht die ganze Solarenergie in Windenergie umgewandelt – die anschißend wieder durch Reibung in Wärmeumgewandelt wird. Nach den im Artikel genannten Zahlen wären der Umweg z.Z. 4,3 W/m². Von diesen würden ca. 1% gebraucht um den gesamten menschlichen Bedarf zu decken.

    Anzunehmen, die Reibung würde durch diese 1% so abnehmen, daß die Windenergie abnimmt ist absurd. Eher erhöhen die WKA die Bodenreibung, weil sie Ausbreitungshindernisse sind und heute sind schon viele Hindermisse – z.B. Gebirge. Zunehmende Reibung würde aber den Energieumweg erhöhen, so das die Windenergie vielleicht sogar von 4,3 W/m² auf 4,33 W/m² steigt.

    Die Berechnung der verringerten Windenergiedichte beruht wahrscheinlich auf der nichtberücksichtigten zunehmenden Reibung. Bei einer Einzelanlage braucht diese Reibung nicht berücksichtigt zu werden und man kommt auf niedrigere Windenergien hinter einer WKA (Beetz-Faktor) http://tinyurl.com/WindKra

    MfG

  3. Ach Herr Hader
    in Ihrer Traumwelt kriegen Sie Veränderungen halt nicht mit. Techniker und Naturwissenschaftler nehmen technische und naturwissenschaftliche Fakten schon längst ernst. Bei den Politikern und ihren Freunden in der Medienwelt ist das noch nicht ganz angekommen. Aber die Bekenntnisse zum Klimaschutz erinnern immer mehr an die Sonntagsreden zur deutschen Einheit anno dunnemals, als man sich in Bonn so schön eingerichtet hatte. Und wie schnell man weg vom Fenster ist erleben Politiker alle Jahre wieder. Ich freu mich auf den Tag wo Vizekanzlerin Trittin die Unfinanzierbarkeit grüner Ideen eingestehen muss. Das gibt ein Fest!
    Michael Weber

  4. Weber #1

    „AGW“ steht für anthropogen global warming und hat nichts mit der Erforschung des Potentials von Windenergienutzung zu tun.

  5. Lieber Dr.rer.nat Hader
    für einen Naturwissenschaftler argumentieren Sie extrem faktenarm. Auch Sie als „Data-miner“ können bei Keith und Adams offensichtlich keinen Fehler finden. Der geplante Ausbau der Windenergie kann also aus physikalischen Gründen nicht funktionieren. Was ist da Verschwörungstheorie? Nix, nada, rien, nothing, niente. Die Pleitewelle der EE-Firmen zeigt doch, daß die Argumente der Realisten längst mehr wiegen als die Predigten der AGW-Gemeinde. Anfang April 2013 liegt die Ausdehnung des Nordpolareises weit über dem langjährigen Durchschnitt, in der Lübecker Bucht herrscht Eisgang! Auch das ist eine Realität die ganz ohne Verschwörungstheorie auskommt. Wohin der Glaube an falsche Computermodelle führt hat Ex-Minister Röttgen ja blendend demonstriert. Seitdem wissen Politiker, daß sie sich mit Umwelt-Themen auch unbeliebt machen können und das nehmen sie ernst. Die Arbeit von Keith und Adams wird sie auf dem Weg in die Windenergie-Sackgasse begleiten. Sie können nicht mehr sagen „das habe ich nicht gewusst“ Dafür wird gesorgt werden.
    Michael Weber

  6. #1: „Schon eine einfache Diskussion bei EIKE könnte zuviel Politiker erreichen und die Erfolge des AGW-Glaubens nachhaltig ruinieren. Deswegen sind sie ganz,ganz still geworden.“

    @Michael Weber, mal ganz allgemein, man veröffentlicht hier eine Reihe von Verschwörungstheorien und pseudophysikalische Erklärungen (womit ich den obigen Artikel ausdrücklich herausnehmen möchte), dass es selbst die EIKE-Physiker die Schuhe auszieht und wird trotzdem von Politikern, Massenmedien, Technikern und Naturwissenschaftlern draussen im Land kaum ernst genommen. Das ist mir vollkommen unerklärlich. 😉

  7. WAS TUN?
    Ran mit der Information an Abgeordnete aller Ebenen. Der wissenschaftliche Dienst des Bundestages ist gefordert, die Frage nach der Stichhaltigkeit öffentlich zu beantworten. AGW-Institute aller Art sollen Stellung nehmen. Damit werden die Richtigen mit ihrer Verantwortung konfrontiert. Und sie sollen jetzt schon wissen, daß sie zur Verantwortung gezogen werden. Die beliebte Entschuldigung „Das hab ich nicht gewusst“
    muss jetzt dokumenziert aus dem Weg geräumt werden.Das gilt für die Gutgläubigen wie für die Betrüger und ihre Helfershelfer. Vae victis!
    Michael Weber

  8. Wenn ein Erzeugungssystem/Infrastruktur nicht für sich SELBST stehen kann, dann ist dies weder ein wirtschaftliches, noch ein technisches und ganz und gar ein Natur-/Umweltschonendes System!
    Und das Erneuerbare Energieerzeugungs und Verteilungsnetz ist so ein SYSTEM!
    Ein Erneuerbares Energiesystem wir IMMER auf einen Kohle-Gas oder Kernkraftwerkspark angewiesen sein. Auch mit Speicher wird es IMMER als Sicherheit ein Backup System von Kohle,Gas und Uran geben müssen!
    Ein Energieerzeugungspark aus Windmühlen,PV-Modulen, Biovergaser und Speicher wird IMMER NOCH einen Backup Kraftwerkspark aus Kohle,Gas und Uran brauchen! Das liegt schon alleine in der Sache der Natur!
    Also, es gibt keinen Venünftigen und Verständlichen Grund, warum wir uns einen sau teuren Energiewende Luxuspark aus Windmühlen und PV-Parks aufhalsen sollten?! Außer wir wollen unseren Wohlstand nachhaltig in einen Mangel verwandeln!

  9. „Um ein einzelnes Beispiel zu nennen, Archer und Jacobson nahmen eine Energiedichte von 4,3 W/m² an … Es ist unwahrscheinlich, dass die Dichte bei der Erzeugung wesentlich über 1 W/m² hinausgeht.“

    „Die Forschungen von Keith haben gezeigt, dass die Erzeugungskapazität sehr großer Windkraft-Installationen (größer als 100 Quadratkilometer) einen Spitzenwert zwischen 0,5 und 1 W/m² erreichen kann.“

    Hm. Wenn ich die Kernenergie in Deutschland ebenso kalkuliere, komme ich sogar nur auf 0,05 W/m². Also weg mit diesem Schrott.

  10. Das DRÖHNENDE SCHWEIGEN aller eifrigen AGW-Lautsprecher zeigt überdeutlich, daß Keith und Adams den KO-Punkt getroffen haben.Ganz einfach mit Berechnungen aus vorhandenen Daten. Anscheinend unangreifbar.
    Was nichts anders bedeutet als Keith und Adams liegen richtig. Das bedeutet aber dann auch,daß die Energiewende nicht funktionieren kann. Egal wieviel Geld und guter Willen hineingesteckt wird. Eine Sackgasse bleibt eine Sackgasse auch wenn sie autobahnähnlich ausgebaut wird, am Ende heisst es umkehren. Also ist für Klima-Politiker Vorsicht angebracht: Sie werden ab heute für den Weg in die Sackgasse haftbar gemacht, denn sie hätten es nicht nur wissen können, sondern wissen müssen wohin sie die Gesellschaft führen. Damit dieses Wissen nicht bei den Politikern ankommt sind die AGW-Lautsprecher verstummt.Schon eine einfache Diskussion bei EIKE könnte zuviel Politiker erreichen und die Erfolge des AGW-Glaubens nachhaltig ruinieren. Deswegen sind sie ganz,ganz still geworden.
    Michael Weber

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