Jenaer Max-Planck-Forscher stoßen in Studien zu Windenergie auf Probleme

Jena  Wissenschaftler müssten im Spannungsfeld zwischen Skeptikern und Befürwortern von Erneuerbaren Energien Fakten liefern. Machen sie auch, allerdings kämpfen sie mit Datenproblemen, wie ein Blick nach Jena zeigt.

Bei Turbinen, die in Windparks im Windschatten anderer Anlagen stehen, verringert sich die Energieausbeute um zwei Prozent, fanden die Jenaer Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie heraus.

Bei Turbinen, die in Windparks im Windschatten anderer Anlagen stehen, verringert sich die Energieausbeute um zwei Prozent, fanden die Jenaer Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Biogeochemie heraus.

Foto: Peter Riecke

Wer sich einmal in die Tiefen des weltweiten Netzes begeben hat, verfängt sich rasch in Pamphleten zu Kilowattstunden, EEG-Umlagebeiträgen und Netzausbau-Problemen. Der Tenor gleicht meist einer Gretchenfrage: Nun sag schon, wie hast du‘s mit der Windenergie?!

Wissenschaftler müsste im Informationsstrudel, den Skeptikern und Befürwortern von Erneuerbaren Energien erzeugen, doch Fakten liefern können. Machen sie auch, allerdings kämpfen sie mit einigen Datenproblemen, wie das Beispiel am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena zeigt.

Axel Kleidon forscht dort zu Thermodynamik des Erdsystems und den natürlichen Grenzen von Erneuerbaren Energien. Mit seiner Kollegin Sonja Germer widmete er sich der Frage, wie groß die tatsächlich gewonnene Energie der Windturbinen ist im Vergleich zur theoretisch erwarteten.

Das Resultat: Windenergie liefert fast drei Viertel des erwarteten Stroms. „Unserer Untersuchung zufolge nutzen die Turbinen den Wind bislang größtenteils effektiv und tragen so zum Ertrag der Energiewende bei“, sagt Kleidon.

Der Weg, um zum Ergebnis zu kommen, war allerdings ein holpriger, „es ist schwierig, an Windparkdaten zu kommen“. Ob Anlagen großer Energieunternehmen oder von Windpark-Genossenschaften: Die Beteiligungsverhältnisse seien mitunter so kompliziert, dass das Einverständnis zahlreicher Personen notwendig wäre, um den Datensatz zur Stromgewinnung von Turbinen einsehen zu können. „Was wirklich hilft, wäre Transparenz“, sagt Kleidon.

Auf einer Betreiberdatenbank sind zumindest Informationen zu ein Viertel der Windkraftanlagen in Deutschland erhältlich, allerdings aufgeschlüsselt nach Postleitzahl und nicht nach den eigentlichen Windparks. Die Jenaer Wissenschaftler nutzten die Angaben zu ungefähren Standorten und technischen Eigenschaften der Windräder und kombinierten sie mit den Daten des Deutschen Wetterdienstes zu Windfeldern, um sie statistisch auszuwerten. Die Grundidee der Max-Planck-Arbeitsgruppe ist, dass die Erde wie ein Kraftwerk arbeitet und so Bewegungsenergie über Winde erzeugt, die wiederum in Turbinen umgesetzt werden kann. Jede Turbine, so die Annahme, entzieht der Atmosphäre Windenergie.

Forscher ist „entsetzt, wie wenig Wissenschaft angewandt wird“

Die Studie sollte nüchtern den Sachverhalt betrachten. In öffentlichen Debatten vermisst Axel Kleidon das. „Auf der einen Seite sind Befürworter, die jede Kritik ablehnen. Und auf der anderen Seite Personen, die Kohlekraftwerke als einzig wahre Energiequelle ansehen“, sagt Kleidon. Wenn er sich durch vermeintliche Infoseiten im Internet klickt, ist er „entsetzt, wie wenig Wissenschaft angewandt wird“.

So stoße er beim Thema Windenergie häufig auf sogenannte graue Literatur. „Das sind Veröffentlichungen, bei denen wir nicht wissen, ob sie begutachtet wurden“, sagt Kleidon.

Ein grundsätzliches Verfahren, um die Güte einer wissenschaftlichen Studie vor der Veröffentlichung zu bestimmen, ist die Peer-Review. Andere Wissenschaftler begutachten die Arbeit, bevor diese überhaupt in wissenschaftlichen Zeitschriften publiziert werden kann. Das geschah auch mit der Studie des Max-Planck-Instituts.

Der Zeitraum der ausgewerteten Daten umfasst 2000 bis 2014, „ab 2015 wurden Turbinen wegen des Überangebotes an Strom abgeschaltet. Das hätte die Analyse verkompliziert“, sagt Kleidon. Die Forscher erkannten, dass die zu erwartete Effizienz der Windturbinen nur etwa 25 Prozent (2300 Volllast­stunden) beträgt. „Sie müssen bedenken, dass sich die Turbinen 50 Prozent der Zeit nicht drehen. Das ist eingeplant“, erklärt er. Bei Windgeschwindigkeiten unter 20 Kilometern pro Stunde würden die Turbinen höchstens zehn Prozent ihrer Kapazität nutzen.

Schlussendlich kam der Vergleich zwischen dem zu erwartenden Stromertrag mit der tatsächlichen Strommenge. Die Wissenschaftler überlegten, was den Stromertrag reduzieren kann. Das Altern der Windkraftanlagen schmälere die Ausbeute bis 2014 um sieben Prozent, fanden sie heraus. Turbinen im Windschatten von Windparks tragen zwei Prozent Verringerungen bei.

Am Ende blieb eine Differenz von 20 Prozent zwischen realem und vorausgesagtem Stromertrag. Wie diese zu erklären ist? „Wir wissen es nicht“, gesteht Kleidon.

Schlussendlich stellte die Jenaer fest, dass im Jahr 2014 die Windkraftanlagen 9,1 Prozent zur bundesdeutschen Stromerzeugung beitrugen. Die Turbinen wurden im erforschten Zeitraum deutlich leistungsfähiger. Dass sich, wie in ihrer Grundidee verankert, die Effizienz verringert, umso mehr Turbinen in Deutschland stehen, konnten sie nicht feststellen. „Wahrscheinlich nutzen wir einfach noch nicht genug Windenergie, um den Einfluss reduzierter Windgeschwindigkeiten deutlich genug sehen zu können“, sagt Sonja Germer.

Überhaupt Energiewende: Axel Kleidon mahnt, Themen nicht durcheinander zu bringen. Deutschland sei noch weit davon entfernt, energieautark zu existieren. „Es spricht nichts dagegen, Energie zu importieren“, sagt er, beispielsweise über Solarenergie aus Regionen, wo die Sonne deutlich mehr scheint.

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