Klima­wan­del be­ein­flusst Wind­kraft

Strom aus erneuerbaren Energien trägt schon heute wesentlich zur Energie­versorgung in Europa bei. In Deutschland soll der Anteil regenerativer Quellen mit der Energie­wende weiter steigen. Wind hat sich als viel­versprechende erneuerbare Energie erwiesen. Allerdings wird die Windstrom­produktion stark von den vor­herrschenden Wetter- und Klima­bedingungen beeinflusst und unterliegt damit sowohl kurz­zeitigen Schwankungen als auch dem Klima­wandel.

Änderungen der mittleren jährlichen Windstromproduktion (Eout, in Prozent) in Europa 2071 bis 2100 im Vergleich zu 1971 bis 2000 (Bild: J. Moemken et al., 2018, bearbeitet von J. Mömken, KIT)

Wie sich die Wind­geschwindigkeiten und damit das Potenzial der Windkraft in Europa bis Ende dieses Jahrhunderts entwickeln werden, haben Wissenschaftler der Arbeitsgruppe „Regionales Klima und Wettergefahren“ am Institut für Meteorologie und Klima­forschung – Department Tropo­sphären­forschung (IMK-TRO) des KIT gemeinsam mit Forschern der Universität zu Köln nun anhand regionaler Klima­projektionen untersucht.

Für ihre Studie nutzten die Forscher ein räumlich und zeitlich hoch­aufgelöstes Modell­ensemble, das auf Simulationen des europäischen Klima­modellierungs­projekts EURO-CORDEX (Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment – European Domain) basiert. Bei CORDEX handelt es sich um den regionalen Beitrag zum IPCC (Inter­governmental Panel on Climate Change). Die räumliche Auflösung beträgt zwölf Kilometer, die zeitliche Auflösung drei Stunden, was eine genauere Quantifizierung der Wind­strom­produktion auf der regionalen Skala ermöglicht. Für die Berechnungen wird eine typische Wind­kraft­anlage mit einer Naben­höhe von 100 Metern angenommen.

Die Auswertung zeigt, dass zum Ende des 21. Jahrhunderts für den gesamten europäischen Kontinent nur gering­fügige Änderungen bei der mittleren Wind­strom­erzeugung zu erwarten sind. Diese Änderungen liegen im Bereich von plus/minus fünf Prozent. „Für einzelne Länder ist allerdings mit deutlich größeren Änderungen im Bereich bis plus/minus zwanzig Prozent zu rechnen“, berichtet der Leiter der Arbeits­gruppe „Regionales Klima und Wetter­gefahren“ am IMK-TRO des KIT, Joaquim G. Pinto. „Zudem können die Änderungen starken saisonalen Schwankungen unterliegen.“

Wie die Studie ergeben hat, ist für große Teile von Nord-, Mittel- und Ost­europa mit einer erhöhten Variabilität der Wind­strom­erzeugung auf unter­schiedlichen Zeit­skalen zu rechnen – sowohl zwischen einzelnen Tagen als auch einzelnen Jahren. Zu erwarten ist, dass Wind­geschwindigkeiten, die für die Strom­produktion optimal sind, über den Meeren etwas seltener auftreten. Zugleich sind häufigere Schwach­wind­phasen mit Wind­geschwindigkeiten unter drei Metern pro Sekunde über dem europäischen Kontinent zu erwarten. Dies ist insoweit problematisch, als dadurch die Volatilität der Wind­strom­produktion weiter erhöht wird.

Den Projektionen nach wirkt sich der Klima­wandel in verschiedenen Gebieten unterschiedlich auf die Windkraft aus.„Im Baltikum und in der Ägäis könnte die Wind­strom­erzeugung künftig von den Klima­änderungen profitieren“, erklärt Julia Mömken, Forscherin in der Arbeits­gruppe „Regionales Klima und Wettergefahren“ am IMK-TRO. „Für Deutsch­land, Frank­reich und die iberische Halb­insel dagegen sind eher nachteilige Auswirkungen zu befürchten.“ Alles in allem sehen die Forscher in den projizierten Änderungen große Heraus­forderungen für die Wind­energie­nutzung in Europa. Geeignete Gegen­maßnahmen, wie der dezentrale Ausbau der Wind­energie und der Ausbau des europäischen Strom­verteil­netzes, könnten den Einfluss des Klima­wandels auf die Wind­kraft aber abschwächen. (Quelle: KIT / pro-physik.de)

Referenz: J. Moemken et al.: Future Changes of Wind Speed and Wind Energy Potentials in EURO-CORDEX Ensemble Simulations, J. Geophys. Res. Atmos., online 5. Juni 2018; DOI: 10.1029/2018JD028473

Link: Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Department Troposphärenforschung (C. Kottmeier), Karlsruher Zentrum für Technologie

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