Immer mehr Windräder: Steht irgendwann die Luft still?
Im Zuge der Energiewende wechseln wir von fossilen Brennstoffen auf Methoden, mit denen wir unserer Umgebung Energie entziehen. Dies geschieht sowohl durch Solaranlagen als auch durch Windkraftwerke. Hier stellt sich die angebrachte Frage: Ist diese Energie denn wirklich erneuerbar oder haben wir irgendwann den gesamten Wind aus der Atmosphäre entnommen? Wir ordnen den Sachverhalt ein und vergleichen den benötigen Energiebedarf der Menschheit mit der zur Verfügung stehenden Sonnen- und Windenergie.
Mit dem Umstieg auf erneuerbare Energien werden die Weichen für eine sichere und umweltschonende Energieversorgung gestellt. Doch sind unsere Energiequellen wirklich erneuerbar? Wenn wir immer weiter Wind aus der Atmosphäre entziehen, ist es nicht logisch, dass die Atmosphäre dann irgendwann still steht? Wo kommt der neue Wind her?
Von Gegnern der Energiewende wird in sozialen Netzwerken häufig der Begriff der maritimen Windabbremsung verwendet. Das Abzapfen des Windes soll bestehende Zirkulationssysteme stoppen und im Sommer sogar längere Hitzeperioden begünstigen. Um das Thema zu verstehen, lohnt sich ein Blick auf den Energiehaushalt unseres Erdsystems.
Wind ist erneuerbar
Die wichtige Erkenntnis vorne weg: Ja, Wind ist tatsächlich erneuerbar. Winde entstehen in unserer Atmosphäre durch Druck- und Temperaturgegensätze, die wiederum durch Strahlungsunterschiede entstehen. Ein Beispiel? Passatwinde! Sie entstehen, weil am Äquator, genauer gesagt entlang der Innertropischen Konvergenzzone die maximale Sonneneinstrahlung herrscht. Die Luft dort erwärmt sich und steigt nach oben auf. Es muss also Luft aus üblichen Tropen und Subtropen nachziehen. Ein weiteres Beispiel: Thermikwinde. Sie entstehen durch die differentielle Erwärmung und Abkühlungen an Bergseen.
Während wir also in der Lage sind, Wind zu elektrischer Energie zu konvertieren, ist es wichtig zu verstehen, dass der Wind selbst bereits eine umgewandelte Form der Solarenergie ist. Unsere einzige (nennenswerte) externe Energiequelle ist die Sonne.
Reicht die Energie der Sonne für uns alle aus?
Der Sachverhalt ist damit natürlich noch nicht geklärt, sondern nur verschoben. Wir verwandeln also im Endeffekt einen Teil der Sonnenenergie in elektrische Energie, um unseren Bedarf zu decken. Zum einen auf direktem Weg durch Solaranlagen, zum anderen auf indirektem Weg über Windkraftanlagen. Doch wie viel Energie gibt uns die Sonne zur Verfügung?
An der Außenseite der Atmosphäre erreicht uns die Sonnenstrahlung mit einer Leistungsdichte von ca. 1360 W/m². Diese Zahl wird als Solarkonstante bezeichnet, obwohl sie eigentlich gar nicht wirklich konstant ist, sondern gewissen Schwankungen hinsichtlich der der Sonnenaktivität unterliegt. Von dieser Leistung dringt allerdings nicht alles bis zum Erdboden durch. Zum einen scheint natürlich nicht überall gleichzeitig die Sonne, zum anderen auch nicht immer im rechten Winkel. Dazu kommen Wolken und Aerosole, die in der Atmosphäre einen Teil der Sonnenergie reflektieren.
Erklärung von @TheNimbus vom @DWD_presse: https://t.co/2anKftgpu8. Vereinfachtes Fazit für kommende Nacht: keine Wolken und frischer Schnee -> Strahlungsbilanz negativ -> Erdoberfläche verliert Energie und kühlt aus -> Lufttemperatur sinkt. Wolken = doof weil weniger Abstrahlung. pic.twitter.com/u5tJNxQfvb
— kaltluftseen.ch / @[email protected] (@Kryophil) December 9, 2021
Im Mittelwert beträgt der Energieeintrag der Sonne in das Erdsystem etwa ein Viertel der Solarkonstante, also 340 W/m². Bei einer Oberfläche der Erde von 510 Millionen km² speist die Sonne im Durchschnitt also mit einer Leistung von 170 Petawatt. Die Erdbevölkerung benötigt etwa eine mittlere Leistung von 17 Terawatt. Die Sonne liefert uns also das 10000-fache der Energiemenge, die wir als gesamte Menschheit benötigen.
Man kann also unbesorgt sein, was die verfügbare Menge an Wind- und Solarenergie betrifft. Im globalen gesehen ist der Einfluss viel zu gering, um einen spürbaren Einfluss zu haben.