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Windflauten: Klimawandel gefährdet die Verlässlichkeit der Windenergie
Wenn der Wind ausbleibt: Mit steigenden Temperaturen könnten sich längere Schwachwindphasen in vielen Regionen der Nordhalbkugel weiter ausdehnen. Eine Auswertung von 21 Klimamodellen zeigt vor allem für die nördlichen mittleren Breiten zunehmende Winddürren bis zum Jahr 2100. Rund ein Fünftel der heutigen Windkraftanlagen liegt demnach in Gebieten mit hohem modelliertem Risiko für rekordlange Flauten.
Peking (China). Windräder liefern Strom nicht gleichmäßig, sondern abhängig von Wetter und Jahreszeit. Besonders problematisch sind anhaltende Schwachwindlagen, bei denen große Gebiete gleichzeitig nur wenig Windstrom erzeugen. Je länger solche Phasen dauern, desto mehr müssen Speicher, andere Kraftwerke oder Stromimporte die fehlende Produktion ausgleichen.
Bislang konzentrierten sich viele Klimaprognosen vor allem darauf, wie sich der durchschnittliche Wind in einer Region verändert. Für die Versorgungssicherheit ist jedoch auch entscheidend, wie lange windarme Stunden ohne Unterbrechung aufeinanderfolgen. Genau diese Dauer könnte durch veränderte Luftströmungen in einer wärmeren Welt zunehmen.
Forscher der Peking University (PKU) um Lu Shen haben dazu stündliche Winddaten aus 21 globalen Klimamodellen ausgewertet. Sie verglichen die Entwicklung bis zum Jahr 2100 unter Szenarien mit niedrigen, mittleren und sehr hohen Treibhausgasemissionen. Als Grundlage dienten außerdem Wetterrekonstruktionen für die Zeit von 1980 bis 2022.
Für die Bewertung zählte nicht nur, wie viele Stunden Windräder rechnerisch wenig Strom produzieren. Das Team untersuchte auch die Dauer zusammenhängender Perioden mit ungewöhnlich geringem Erzeugungspotenzial. Dabei berücksichtigte es, dass kurze etwas windigere Unterbrechungen eine längere Schwachwindphase nicht unbedingt beenden.
Für die nördlichen mittleren Breiten zwischen 30 und 60 Grad Nord ergibt sich unter dem Szenario mit sehr hohen Emissionen bis 2100 eine Verlängerung der durchschnittlichen Winddürren um etwa zehn bis 20 Prozent gegenüber 2015. Das entspricht im regionalen Mittel rund zwei bis drei zusätzlichen Stunden je Ereignis. In emissionsärmeren Szenarien fallen die Veränderungen kleiner aus, die Tendenz bleibt jedoch ähnlich.
Noch deutlicher können seltene Extremereignisse ausfallen, wie sie statistisch etwa alle 25 Jahre erwartet werden. In bestimmten Regionen nördlicher mittlerer Breiten zeigen die Modelle unter sehr hohen Emissionen Verlängerungen um bis zu 40 Prozent. Betroffen sind unter anderem Gebiete im Osten Nordamerikas, im Westen Russlands und im Nordosten Chinas.
Die Entwicklung ist aber nicht überall gleich. In Teilen der Tropen gehen Häufigkeit oder Dauer von Schwachwindphasen den Berechnungen zufolge sogar zurück. Ein einheitliches globales Bild lässt sich aus der Erwärmung deshalb nicht ableiten.
Als wichtigen Antrieb identifizieren die Analysen eine geringere Zahl wandernder Tiefdruckgebiete in den mittleren Breiten. Dadurch treten ruhige Wetterlagen häufiger gebündelt auf und werden seltener durch windreiche Phasen unterbrochen. Dieser Effekt trägt laut der Modellzerlegung stärker zur längeren Dauer der Flauten bei als eine bloße Abnahme der Windgeschwindigkeit.
Zugleich erwärmt sich die Arktis schneller als niedrigere Breiten. Dadurch kann sich der Temperaturunterschied zwischen Norden und Süden abschwächen, der großräumige Luftströmungen mit antreibt. Beide Veränderungen wirken zusammen, allerdings mit unterschiedlicher Bedeutung je nach Region.