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Solar, Windparks verändern das Klima

Solar, Windparks verändern das Klima

Sie wissen bereits, dass die Nutzung von Solar- und Windenergie das Klima beeinflussen kann, indem die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert wird. Jetzt sagen Wissenschaftler, dass diese erneuerbaren Energieformen das Klima direkter verändern können – und zwar auf eine Weise, die Sie überraschen könnte.

Wenn in der Sahara Windkraftanlagen und Sonnenkollektoren eingesetzt würden, würde mehr Regen fallen und mehr Pflanzen würden in der riesigen afrikanischen Wüste wachsen, so eine Studie, die am Freitag in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht wurde.

"Erneuerbare Energie kann mehrere Vorteile für das Klima und die nachhaltige Entwicklung haben", schrieb ein Team, das von Forschern der Abteilung für Atmosphären- und Meereswissenschaften der Universität Maryland geleitet wurde.

Um das herauszufinden, stellten sich die Forscher drei Szenarien für die Sahara und die Sahelzone vor, eine halbtrockene Region unmittelbar im Süden.

In einem ist das Gebiet mit Windkraftanlagen übersät, die mehr als 300 Meter hoch stehen. In einem anderen bedecken Sonnenkollektoren 20 Prozent des Landes. Der dritte Fall kombiniert Wind- und Solarparks – eine Anlage, die pro Jahr etwa 82 Terawatt Strom produzieren würde. (Zum Vergleich: Die gesamte Welt hat 2017 etwa 18 Terawatt elektrische Energie verbraucht, so der Studienleiter Yan Li.)

Sobald ihre hypothetischen Energiefarmen gebaut waren, fütterten die Forscher die Details in ein ausgeklügeltes Computerprogramm, das das dynamische Klima der Erde simuliert. Dann machte das Programm Vorhersagen darüber, wie die Farmen die Umwelt verändern würden.

Im Falle von Windparks würden die riesigen Turbinen wärmere Luft von oben mit kühlerer Luft darunter vermischen und so mehr Wärme nahe an die Oberfläche bringen. Die Lufttemperaturen in Bodennähe würden um fast 4 Grad Celsius steigen.

Außerdem würden die Turbinen die Geschmeidigkeit der Wüstenoberfläche unterbrechen. Winde, die durch das Gebiet wehen, würden sich langsamer bewegen.

Dies, kombiniert mit der zusätzlichen Wärme, würde die atmosphärischen Bedingungen in der Sahara verändern und mehr Feuchtigkeit in das Gebiet bringen. Der durchschnittliche Niederschlag würde sich um bis zu 0,25 Millimeter pro Tag erhöhen – etwa doppelt so viel, wie es sonst laut Studie gewesen wäre.

Das zusätzliche Wasser würde das Pflanzenwachstum ankurbeln, und diese zusätzlichen Pflanzen würden die Menge an Sonnenlicht reduzieren, die von der Wüstenoberfläche reflektiert wird.

Von dort aus ist es eine positive Rückkopplungsschleife, erklärten die Forscher: Die reduzierte Reflektivität (oder Oberflächen-Albedo) verstärkt den Niederschlag, was das Pflanzenwachstum beschleunigt, was die Albedo reduziert, und so weiter.

Die Geschichte ist ein wenig anders für Solarparks.

Anstatt den Wind zu verlangsamen oder dafür zu sorgen, dass sich heiße und kühle Luft vermischen, ist der Hauptvorteil von Solarmodulen, die Albedo zu reduzieren. Das würde den durchschnittlichen Tagesniederschlag in der Sahara um 0,13 Millimeter und in der Sahelzone um 0,59 Millimeter erhöhen. Das zusätzliche Wasser würde mehr Pflanzenwachstum induzieren, die Albedo weiter reduzieren und den Zyklus weiterlaufen lassen.

Diese Veränderungen würden die maximale Temperatur um mehr als 2 Grad Fahrenheit erhöhen, berichteten die Forscher.

Wenn Wind- und Solarparks kombiniert würden, würden diese Effekte "verbessert" werden, sagten sie. Der durchschnittliche Tagesniederschlag würde sich auf 0,59 Millimeter erhöhen. Das ist fast 1,5 Mal höher als die Sahara in ihrem natürlichen Zustand wäre.

Aber der Regen würde sich nicht überall verteilen. Die Computersimulationen sagten voraus, dass Teile der Sahelzone bis zu 20 Zoll zusätzlichen Niederschlag pro Jahr erreichen könnten. All das zusätzliche Wasser könnte "große ökologische, ökologische und gesellschaftliche Auswirkungen haben", schrieben Li und seine Kollegen.

Die durchschnittliche Temperatur würde auch um fast 5 Grad Fahrenheit steigen.

Veränderungen wie diese würden nicht unbedingt überall dort stattfinden, wo Solarparks gebaut werden, warnten die Forscher. In der Sahara ist der Schlüssel, dass die heutigen typischen Sonnenkollektoren die Oberflächenalbedo erhöhen würden. Aber wenn die Landschaft anders wäre, wäre das vielleicht nicht wahr.

Dito, wenn die Sonnenkollektoren effizienter wären – das könnte dazu führen, dass die Temperaturen fallen anstatt zu steigen. Ohne zusätzliche Wärme würde der Niederschlag nicht zunehmen. Es könnte sogar sinken, bemerkten die Forscher.

Das sind alles Faktoren, die beim Bau einer Wind- oder Solarfarm berücksichtigt werden müssen. Wenn sie nur so platziert würden, könnten diese Kraftwerke mehr Regen und Pflanzen zusätzlich zu mehr sauberer Energie erzeugen.

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