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Wie grün sind Windenergieanlagen wirklich?

Die Hitze wird immer unerträglicher – sind Windenergieparks die Lösung?

Seit über 35 Jahren beschäftigt sich der aus Costa Rica stammende Klimatologe und Wetterhistoriker Maximiliano Herrera mit der Entwicklung der Temperaturen auf unserem Planeten, wobei er einen besonderen Fokus auf die Extremtemperaturen legt. Inzwischen ist er bekannt „wie ein bunter Hund“, könnte man sagen, denn mehr als 100.000 Abonnenten verfolgen Herreras Account @extremetemps auf dem Kurznachrichtendienst X.

Wenngleich es Mitte Januar 2024 in Deutschland so frostig war, dass hierzulande kaum jemand ein Problem in der Erderwärmung zu erkennen vermochte, hält Herrera einen erneuten deutschen Hitzerekord im Sommer 2024 für mehr als wahrscheinlich. Wenn wir über „Extremtemperaturen“ reden, sollten wir zuallererst zur Kenntnis nehmen, dass es praktisch täglich Tausende von Wärmerekorden gibt, aber nur sehr selten Kälterekorde.

Solche beängstigenden Zahlen sind es, die Herrera zurzeit dazu veranlassen, oftmals 20 Stunden pro Tag zu arbeiten. Seine Hoffnung liegt auf La Niña, die aller Voraussicht nach dazu führen wird, dass sich die globalen Temperaturanomalien wieder etwas abschwächen. Zur Erinnerung: Bei dem pazifischen Klimamuster El Niño verdrängen relativ warme Wassermassen die kälteren, wodurch sich das Oberflächenwasser und somit auch die Atmosphäre erwärmen. Während einer La Niña Phase passiert genau das Gegenteil. Ab Juni 2024 sollte sich eine solche Szene einstellen.

Ungefähr im Frühjahr 2023 hatte parallel zur menschengemachten Klimaerwärmung wie erwartet die warme Phase El Niño begonnen. Im Ergebnis verzeichneten wir in allen großen Ozeanen und Meeren Temperaturrekorde, die alle Vorhersagen und Modellrechnungen übertrafen. In Deutschland wurde am 6. April 2024 eine Temperatur von etwas über 30 Grad Celsius erreicht, so warm war es noch nie so früh im Jahr.

Im Juli 2019 wurde in Duisburg-Baerl und Tönisvorst westlich von Krefeld der bisherige deutsche Temperaturrekord von 41,2 Grad Celsius gemessen. Ob solche Werte auch 2024 wieder möglich sind, ist eine Frage des Wetters, aber nicht des Klimas. Innerhalb eines eher kühlen Sommers kann es durchaus zu einer Periode mit Rekordhitze kommen, während selbige in einem insgesamt sehr heißen Sommer ausbleiben kann.

Insgesamt gesehen steigt aber die Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen sogleich um ein Vielfaches aufgrund der höheren globalen Temperaturen. Allein die Tropen zeichnen sich durch eine geringere Schwankungsbreite aus, sodass das Wetterphänomen El Niño dort nicht so große Auswirkungen zeigt.

Die Messwerte und deren Entwicklung in den letzten Jahren sind geradezu überwältigend. Dies führt bei vielen Menschen zu großer Unsicherheit, was nicht selten Hass gegen Menschen wie Maximiliano Herrera erzeugt, die doch eigentlich nur ganz neutral und nicht wertend Zahlen und Statistiken zur Kenntnis geben. Jeden Tag fallen irgendwo auf der Welt die bisherigen Rekorde. Hoffen wir jetzt also auf die kühle La Niña.

Lässt sich die fatale Klimaentwicklung durch die energiepolitische Transformation noch aufhalten oder gar umkehren?

Ein beliebtes Mittel der Wahl für die energiepolitische Transformation ist ja die Aufstellung von Windenergieanlagen (WEA), möglichst gleich in ganzen Parks organisiert, vorzugsweise sogar offshore. Deren Produktion und Transport, die Installationsarbeiten an Land oder auf dem Schelfbereich und später der Rückbau, Abtransport und die Weiterverwertung oder Entsorgung des komplexen Materialien-Cocktails werfen zu Recht die Frage auf, ob sich dieser „grüne Strom“, der damit produziert worden ist, am Ende überhaupt als so klimafreundlich erweist oder erweisen kann.

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Eine kritische Bilanz über die Windenergie

Die Windenergie wird schon lange geradezu einvernehmlich als der vielversprechendste Ansatz für die Energiewende betrachtet. Windparks, insbesondere Offshore-Anlagen, so die einhellige Meinung, leisten einen ganz wesentlichen Beitrag zur Reduktion von Treibhausgasen. Doch um die tatsächliche Klimafreundlichkeit dieser Technologie beurteilen zu können, muss der gesamte „Lebenszyklus“ von Windenergieanlagen kritisch betrachtet werden, und zwar von der Produktion über den Betrieb bis hin zur Entsorgung.

Produktion und Betrieb von Windenergieanlagen

Die Herstellung der vielen verschiedenen Komponenten einer WEA ist wahrlich energie- und ressourcenintensiv. Die Turbinen, Rotorblätter und Türme bestehen aus Stahl, Kupfer, seltenen Erden und glasfaserverstärkten Kunststoffen. Die Produktion all dieser Materialien ist mit erheblichen CO₂-Emissionen verbunden, was gerade bei der Stahlherstellung sehr deutlich wird. Seltene Erden, die für Permanentmagnete in Generatoren benötigt werden, werden oft unter umweltschädlichen Bedingungen und nicht selten unter hochgradig gesundheitsgefährdenden Arbeitsbedingungen abgebaut und verarbeitet.

Zudem müssen die schweren, riesigen Komponenten der WEA oftmals über weite Strecken als Schwertransport gesichert verfrachtet werden, was zusätzlich große Mengen fossiler Brennstoffe verbraucht und Emissionen verursacht. Außerdem ist das Ganze auch eine logistische Herausforderung. Der Transport auf dem Seeweg, der für Offshore-Anlagen unumgänglich ist, erfordert spezialisierte Schiffe und Hebezeuge, deren Bau im Vorfeld in Auftrag gegeben werden muss.

Gerade die Installation von Offshore-Windparks ist technisch höchst anspruchsvoll, da in dem weichen Untergrund in größerer Wassertiefe zunächst massive Fundamente mit schnell abbindendem Zement hergestellt werden müssen. Im Verein mit dem Einsatz schwimmender Spezialkräne ist das alles extrem kosten- und energieintensiv.

Während ihrer Betriebszeit sind Offshore-Anlagen ständig extremen Wetterbedingungen ausgesetzt, was eine aufwendige regelmäßige Wartung durch Spezialisten bei besonders kurzen Wartungsintervallen erfordert. Werden alle Voraussetzungen gut erfüllt, können uns derartige Windparks in der Tat mit viel „grünem Strom“ versorgen. Ein paar Kennzahlen dazu werden im nächsten Abschnitt angeführt. Aber wie geht es eigentlich weiter mit der vielen elektrischen Energie aus dem Wind?

Um die Elektrizität zu den Verbrauchern irgendwo in Deutschland und angrenzenden Regionen zu bringen, bedarf es eines ausreichend dimensionierten Verteilernetzes, das in großen Teilen erst neu gebaut werden muss. Sie können aber kein Vorhaben einfach so durchpeitschen. Egal, ob Sie sich für Hochspannungsmasten oder Erdkabeltrassen entscheiden, überall sprießen Bürgerinitiativen wie Pilze aus dem Boden, die immer gegen alles sind und allerorts die Gerichte um einstweilige Verfügungen bemühen. Im Ergebnis „ersticken“ die leistungsstarken Offshore-Anlagen an ihrer eigenen Energiedichte, die sie gar nicht abführen können.

Betrachten wir die Leistungen moderner Anlagen

Moderne Onshore-Windenergieanlagen liefern typischerweise Leistungen von zwei bis fünf Megawatt (MW). Gemeint ist hier immer eine sogenannte (Dauer)Nennleistung, die sich theoretisch bei einer strammen, konstanten Windströmung von zehn Metern pro Sekunde (36 Stundenkilometer) ergibt. Die Nabenhöhen dieser Anlagen befinden sich in der Regel in einer Höhe von 80 bis 150 Meter, wobei die Durchmesser der Rotorblätter zwischen 100 und 150 Meter angesiedelt sind.

Mitnichten kann jeder eine solche Anlage in jedem Kleingarten aufstellen. Wie nicht anders zu erwarten, gibt es gerade in Deutschland eine Flut von Gesetzen, Verordnungen und Bestimmungen (also Verboten), die bestimmte Mindestabstände der WEA zu Ortschaften, Straßen und Autobahnen, Flugplätzen und anderen Infrastruktureinrichtungen oder gar zu Vogelnestern vorschreiben.

Trägt man all diese Beschränkungen in eine Landkarte ein, bleibt noch eine Handvoll kleiner Fleckchen übrig, wo man rein rechtlich noch eine WEA aufstellen könnte. Ob das dann auch ein ergiebiger Windstandort ist, spielt in Deutschland eine völlig untergeordnete Rolle.

Kommen wir nun zu den Offshore-Anlagen. Bei ihnen rangieren die Leistungen heute bei Nabenhöhen von 100 bis 130 Meter zwischen sechs und zwölf Megawatt, können aber auch mal 15 Megawatt erreichen.

Die Durchmesser der Rotorblätter messen hier 150 bis 220 Meter. Eine der leistungsstärksten Offshore-Turbinen ist die GE Haliade-X (14 MW). Die Siemens Gamesa SG 14-222 DD erreicht sogar 15 MW und die Vestas V150-4.2 MW ist mit einem Rotorblattdurchmesser von 150 Metern ausgestattet.

Rückbau und Entsorgung

Nach ungefähr 25 bis 30 Jahren erreichen Windenergieanlagen das Ende ihrer Lebensdauer. Der Rückbau dieser Anlagen ist komplex und aufwendig. Viele der Materialien können recycelt werden, allerdings ist dies nicht immer wirtschaftlich. Der Transport der ausgedienten Teile zum Recycling- oder Entsorgungsstandort erfordert erneut einen erheblichen Energie-Aufwand und verursacht viele Emissionen. Beispielsweise sind die Rotorblätter aus Verbundwerkstoffen schwer zu recyceln und enden daher oft auf Deponien.

Die CO₂-Bilanz von Windenergieanlagen

In vielen Gefälligkeitsgutachten, die die politisch forcierte Energiewende mit sich brachte, wurde „nachgewiesen“, dass Windkraftanlagen über ihren gesamten Lebenszyklus betrachtet weniger Treibhausgase emittieren als konventionelle fossile Kraftwerke, die vergleichbare Leistungen liefern. Der weitergehende technologische Fortschritt und bessere Recyclingverfahren, so die darin ausgedrückte Hoffnung, könnten die Umweltbilanz von Windenergieanlagen in Zukunft sogar „noch weiter verbessern“.

Wir befürchten, dass uns die Politik auch wieder in dieser Angelegenheit einen Bären aufbindet.

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Dieser Beitrag wurde am 30.07.2024 erstellt.

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Auswirkungen der steigenden Temperaturen auf die Umwelt und uns selbst

Je wärmer das Mittelmeer, desto heftiger die Stürme

Der Trend ist unübersehbar: Das Mittelmeer wird immer wärmer, seit den 1980er-Jahren hat es sich um ganze zwei Grad Celsius erwärmt. Gerade die östlichen Regionen des Meeres weisen in den letzten Jahren im Sommer immer wieder Wassertemperaturen von zum Teil mehr als 30 Grad auf, was unter dem Begriff der „Tropikalisierung“ des Mittelmeeres zusammengefasst wird. Es handelt sich dabei um eine Energiequelle ungeheuren Ausmaßes, die sich im Herbst in heftigen Stürmen entladen muss, Tendenz steigend.

Lufttemperaturen von „nur“ 32 Grad Celsius können Menschen bereits töten, und zwar auch jene, die gesund und fit sind. Warum das so ist, darauf wollen wir weiter unten eingehen. Betrachten wir zunächst die fatale Klimaentwicklung in Südeuropa. Gerade dort war der Sommer 2022 wieder einmal ein Superlativ, was die sich aneinanderreihenden Hitzewellen, häufig mit Temperaturen über 40 Grad Celsius angeht. Der Weltklimarat (IPCC) sprach in seinem Sachstandsbericht von einem „Hotspot des Klimawandels“ mit Blick auf den gesamten Mittelmeerraum.

Die heiße Luft und die hohe Strahlungsdichte lösen aber eben auch „marine Hitzewellen“ aus. Im Sommer 2022 lag die mittlere Temperatur des Oberflächenwassers des Mittelmeeres zwischen 27 und 28 Grad Celsius, so wies es das Zentrum für mediterrane Umweltstudien (CEAM) im spanischen Valencia aus.

Das sind zugleich die im Mittelmeer höchsten jemals gemessenen Temperaturen, die eher typisch für die Karibik sind. Damit ist das Wasser bis zu sechs Grad wärmer, als wir es dort gewöhnt sind. In der Folge erfährt beispielsweise der hitzegeplagte Tourist dort praktisch keine Abkühlung mehr. Die bislang so gelobte Meeresbrise verkehrt sich in einen unangenehmen heißen Föhn.

Die Tropikalisierung verändert das Ökosystem in diesem Meer dramatisch. Inzwischen haben sich dort 600 tropische Fischarten, die zum Beispiel über den Suezkanal eingewandert sind, verbreitet. Die berüchtigten und gefürchteten Feuerquallen-Invasionen gehören dazu. Dagegen werden heimische Arten, denen das Wasser viel zu warm und damit zu sauerstoffarm ist, verdrängt.

Die in den riesigen Wassermassen gespeicherten Energiemengen werden nach und nach an die Atmosphäre abgegeben. Ab September übernehmen wieder Tiefdruckgebiete mit kühlerer Luft das Regiment. Das ist dann die Stunde der Bildung verheerender Medicanes, die große Regenmengen in sehr kurzer Zeit lokal abladen und mit hohen Windgeschwindigkeiten und heftigen Gewittern verbunden sind.

In 2021 traf ein solcher Medicane im Oktober den Osten Siziliens und Malta, wobei Catania geradezu unter Wasser gesetzt wurde. Unlängst titelte die New York Times recht treffend: „Stockholm statt Rom“ und wagte so einen Blick in die Zukunft des Reiseverhaltens.

Körperliche Reaktion des Menschen auf Hitze

Claudia Traidl-Hoffmann ist Professorin am Augsburger Lehrstuhl für Umweltmedizin und zugleich die Autorin des Buches mit dem Titel Überhitzt. Nun, heiße Tage gab es schon immer und freuen wir uns doch über dieses schöne Sommerwetter, auf das wir im langen, kalten deutschen Winter alle Jahre wieder so sehnsüchtig warten. So neigen wir dazu, Hitze zu bagatellisieren, denn in Spanien oder Afrika sterben die Menschen ja auch nicht reihenweise daran. Doch stimmt das eigentlich?

Es gibt in der Tat sogenannte Kühlgrenztemperaturen, da reicht es bereits aus, nur das Haus zu verlassen, um sich irgendwo hinzusetzen und gar nichts zu tun, und man stirbt innerhalb der nächsten sechs Stunden. Das kann schon bei Temperaturen knapp über 30 Grad Celsius passieren, je nach dem Maß an Luftfeuchtigkeit, das damit einhergeht. Aber warum dieser Zusammenhang?

Das hat mit unserer Hitzeregulierung über das Schwitzen zu tun. Bei trockener Hitze verdunstet der Schweiß sofort, was unserem Körper erhebliche Verdunstungswärme entzieht. Ist die Luft aber schon mit Wasserdampf gesättigt, nimmt sie keinen weiteren mehr auf und unser Schweiß hat gar keine Chance zu verdunsten. Diese Aussage wurde gerade wieder vor Kurzem durch eine Studie bestätigt.

Zunächst gibt der Mensch viel Wasser ab, was zur Dehydrierung führt, wenn er nicht genug trinkt. Durch die Hitzeeinwirkung auf den Kopf, vor allem, wenn dieser ungeschützt ist, wird die Hirnhaut gereizt und es erfolgt der klassische Hitzschlag.

In ihre Klinik werden immer wieder junge, gesunde Dachdecker oder Straßenarbeiter mit 42 Grad Fieber eingeliefert. Bis zum Multi-Organ-Versagen dauert es dann nur noch wenige Stunden, sofern ein gewisser „Kipp-Punkt“ überschritten wurde. Man darf sich das vorstellen wie bei einem kochenden Ei. Wenn das Eiweiß angefangen hat zu gerinnen, wird es auch im Kühlschrank nicht mehr flüssig.

Kühlgrenztemperaturen werden besonders häufig überschritten im:

  • Südosten der USA
  • Norden Indiens
  • Westen Afrikas
  • Osten von China

Die meisten dieser Regionen sind sehr dicht besiedelt, zusammen stellen sie ungefähr ein Viertel der Weltbevölkerung.

Die Modellszenarien der Forschung zeichnen eine düstere Zukunft. Nur wenn wir es schaffen, noch deutlich mehr Klimaschutz umzusetzen, können wir es vielleicht erreichen, dass es nicht allzu oft zu gefährlichen Kühlgrenztemperaturen kommt. Viel wahrscheinlicher ist es aber leider, dass sich die Zahl der davon betroffenen Menschen bei Temperaturen jenseits der 35-Grad-Marke bis zum Ende dieses Jahrhunderts verdreifachen wird.

In Ras al-Khaimah in Dubai und in Jacobobad in Pakistan wurde im Sommer 2021 die 52-Grad-Marke überschritten. Wir müssen davon ausgehen, dass manche Regionen auf unserer Erde bald unbewohnbar sein werden.

Welche Möglichkeiten haben wir noch gegenzusteuern?

Dass der Ausstoß von Treibhausgasen drastisch reduziert werden soll, ist inzwischen eine Binsenweisheit. Zumindest wird dies als „Binsenweisheit“ verkauft.

Städte und Gemeinden könnten, wenn sie nur wollen, mehr Konkretes tun. Gerade die Städte müssen (noch) grüner werden, denn Bäume liefern Schatten und entziehen der Luft Verdunstungswärme. Ein einfacher Trick würde überdies darin bestehen, viel mehr helle Flächen zu produzieren, so, wie wir es von den Orten in Südspanien, Nordafrika oder dem Nahen Osten kennen, denn die Menschen wissen es schon lange, dass helle Flächen mehr Sonnenlicht direkt reflektieren und die Steine dadurch nicht so sehr aufheizen.

Dieser Beitrag wurde am 07.11.2022 erstellt.

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