MDR KLIMA-UPDATE | 9. Juni 2023 Das Windrad der Zukunft wird über 300 Meter hoch

Liebe Lesende,

meine Newsletter-Kollegen lästern schon, ich sei hier der Experte darin, immer nur die apokalyptische Bedrohung durch den Klimawandel zu betonen. Wie ich da nachts noch schlafen könne, ob ich denn nicht auch mal etwas Positives zu berichten habe, fragen sie mich. Als notorischer Nerd reagiere ich dann immer gerne mit meinem Bücherwissen und verweise auf Johannes Frieds "Aufstieg aus dem Untergang".

In der 2001 erschienenen Studie legt der Historiker dar, wie das apokalyptische Denken im Mittelalter die Entstehung der modernen Wissenschaften geradezu provoziert hat. Wenn Jesus zurückkommen und das Jüngste Gericht einläuten könnte, woran genau kann man dann erkennen, dass dieser Weltuntergang nun kommt? Welcher der Sterne am Himmel könnte der namens "Wermut" sein, der laut der Offenbarung auf die Erde niedergehen und die Flüsse vergiften sollte? All solche Gedanken machten sich die Gelehrten damals und begannen, die Phänomene der Natur genau zu studieren.

Um die Sache abzukürzen: Jesus Rückkehr hat die Wissenschaft in den vergangenen 800 bis 1000 Jahren nicht vorhersagen können. Dafür wissen wir inzwischen eine Menge darüber, wie die Verbrennung fossiler Rohstoffe zur Energiegewinnung das Klima unseres Planeten ruiniert. Und wir lernen immer mehr darüber, wie wir Strom erzeugen, ohne Gas und Öl zu verbrennen. Die Angst vor dem Untergang befeuert unseren Einfallsreichtum.

Einen solchen Einfall hatte Horst Bendix, früher Chefingenieur der Leipziger Kirow-Werke, Weltmarktführer für Eisenbahnkräne. Bendix sah die aktuellen Windräder und erkannte, dass sie zu niedrig sind. In 150 Metern werden Winde vom Boden gebremst und verwirbelt, von den Hügeln und Senken, von Wäldern und Bauwerken. In über 200 Metern dagegen weht die Luft schneller und vor allem konstant. Bendix Idee eines Höhenwindrads hat seitdem eine spannende Evolution durchgemacht und geht alles gut, könnte der Bau der ersten beiden Prototypen Ende dieses Jahres beginnen. Mehr dazu im Thema der Woche. Zuvor noch etwas mehr Apokalypse in der…

… Kilometer Luftlinie liegen zwischen der kanadischen Provinz Alberta und der Metropole New York. An sich schon ein langer Weg, aber die Route des Rauchs dürfte noch länger gewesen sein. 

Seit Anfang Mai tobenden heftige Feuer in Alberta, über 150 sind es inzwischen wohl, mehr als 120 davon außer Kontrolle. Auch in der Provinz Quebec brennt es. Kanadas Premierminister Justin Trudeau bereitete seine Landsleute bei einer Pressekonferenz Anfang der Woche auf einen Sommer mit extremen Waldbränden vor. Stand vierter Juni hatten die Behörden insgesamt 413 Brände in Kanada gezählt, rund 26.200 Menschen müssen aktuell ihre Häuser verlassen. Schon jetzt sind mehr als drei Millionen Hektar Wald abgebrannt, eine Fläche etwa der Größe Brandenburgs. Der Rauch dieser Feuer hat inzwischen New York, Philadelphia und Washington - kurz die halbe Ostküste - erreicht und eigehüllt.

Erinnern Sie sich an das Cover unseres Klima-Updates Nummer 50 vom 5. August vergangenen Jahres? Ich finde, da gibt es eine gespenstische Ähnlichkeit zu den Bildern jetzt. (Mehr haben wir in dieser Bildergalerie für Sie zusammengestellt).

Die On-Shore-Windkraftanlage der Zukunft, das Höhenwindrad, ist tatsächlich auf dem Weg, ein paar Rekorde zu brechen. Der erste ist schlicht die Größe: Die Turbine soll künftig in 300 Metern Höhe den Strom aus der Drehung des Windrads erzeugen. Zusammen mit den zwischen 70 und 80 Meter langen Rotorblättern erreicht die Anlage eine Gesamthöhe von rund 380 Metern. Das wäre nahezu eine Verdopplung der derzeitigen Anlagen, bei denen sich die Turbine in 150 Metern Höhe befindet und sie zusammen mit ihren Rotoren etwa 220 Meter erreichen.

Das zweite wäre die Geschwindigkeit, in der aus einer Idee aus der privaten Garage ein marktreifer Prototyp geworden ist. Gerade einmal drei Jahre ist es her, dass der Leipziger Ingenieur, Forscher und Erfinder Host Bendix mit seinem Konzept eines Höhenwindrads bei der neu gegründeten Bundesagentur für Sprunginnovationen (Sprin-D) vorstellig wurde. Seitdem hat ein Team eine Tochter-Gesellschaft für die Entwicklung und den Bau der Prototypen gegründet, die Beventum GmbH, die das Projekt rigoros vorangetrieben hat.

Und nun gibt es laut Beventum-Geschäftsführer Martin Chaumet zwei Bauanträge, bei denen zumindest bei einem die Genehmigung sehr sicher ist. Wenn alles so klappt wie geplant, starten die Bauarbeiten an den Prototypen Ende 2023. Einer soll im Westen der Republik entstehen und einer im Osten. Im kommenden Jahr, 2024, sollen sie dann in Betrieb gehen.

Drehen sich die Höhenwindräder, geht nicht nur die lang gehegte Vision des 93 Jahre alten Horst Bendix in Erfüllung. Auch hätte die im Herbst 2019 gegründete Sprin-D zum ersten Mal bewiesen, dass sie visionäre Konzepte tatsächlich zum Leben erwecken und zur Marktreife führen kann.

Dafür mussten die Entwickler bei Beventum viele große und kleine Probleme lösen. Etwa trennte sich das Team vorerst von der Idee, die Windturbine im Boden unter dem Windrad zu versenken und die Drehenergie über ein einen Transmissionsriemen oder eine Achse von der Gondel an die Turbine zu übertragen. Denn dann hätte das gesamte Windrad drehbar sein müssen, also auf einem fast 100 Meter durchmessenden Kranz stehen und trotz seines Gesamtgewichts weiterhin beweglich sein müssen. Stattdessen wird die Turbine nun wie gehabt auf der Nabe installiert, was eine eigene Herausforderung wird. "In der Höhe hat noch niemand ein Windrad montiert", sagt Martin Chaumet in der aktuellen Ausgabe des Sprind-Podcasts. In Bezug auf den zukünftigen Betrieb ist er aber optimistisch. "Dass die Konstruktion hält, dass das alles gut aneinander passt, da sind wir guten Mutes, das ist alles sehr gut berechnet und kein Thema."

Das Höhenwindrad: Eine klassische "Iphone-Innovation"

Die zentrale Neuerung am Höhenwindrad ist der Turm, seine sogenannte "aufgelöste Struktur". Im Gegensatz zu klassischen Windrädern wird hier kein massiver Betonturm hochgezogen, sondern eine Gitterstruktur, die den bekannten Masten großer Hochspannungsleitungen ähnelt. So bietet der Turm zum einen weniger Angriffsfläche für den Wind und steht zum anderen auf einer breiteren Basis, was zusätzliche Stabilität verleiht. Die Gitterkonstruktion selbst muss allerdings kompliziert berechnet werden, denn sie muss spezifisch auf die verwendete Turbine, deren Gewicht und deren Vibrationen bei der Stromerzeugung abgestimmt werden.

Chaumet nennt das Höhenwindrad "eine klassische I-Phone-Innovation". Wie bei Apples weltweit erstem Smartphone gibt es die einzelnen Bestandteile schon eine Weile, sie müssen einfach nur neu zusammengebracht werden. Die Privatwirtschaft hat das Risiko dieser Weiterentwicklung bislang gescheut, weil sie zusätzlichen Aufwand bedeutet hat und sich die derzeit gängigen Windräder noch sehr gut verkaufen.

Wenn das Höhenwindrad aber steht, werden die Vorteile enorm sein. Schon jetzt zeigen die über den Winter gesammelten Messungen an einem Standort in der Lausitz, dass die Winde in über 200 Metern Höhe stärker und konstanter aus einer Richtung wehen. Laut den Berechnungen der Entwickler könnte damit die Stromerzeugung pro Windrad glatt verdoppelt werden. "Wie es aussieht haben wir tatsächlich wesentlich mehr Wind in der Höhe, sogar mehr als wir gedacht haben mit Windstärken, die fasst im Offshorbereich sind", sagt Chaumet. (Auf See weht der Wind relativ gleich in verschiedenen Höhen, daher macht ein Höhenwindrad dort wenig Sinn).

Zugleich kann das Höhenwindrad einfach als eine Art zweite Ebene innerhalb von Windparks aufgestellt werden. Ihre Rotoren kreisen dann einfach oberhalb der weiter unten stehenden herkömmlichen Windräder. Das spart Platz und nutzt die vorhandene Infrastruktur, die Zufahrtsstraßen und den Anschluss an das Stromnetz. Theoretisch würde sich in dieser Höhe sogar der Einsatz von den großen Rotorblättern lohnen, die bei Offshore-Windrädern eingesetzt werden, was den Stromertrag weiter verbessert. Größte Schwierigkeit hier ist allerdings der Transport der Bauteile zur Baustelle. Rotorblätter von 100 Metern Länge können kaum noch über Straßen gebracht werden. Daher kommen hier vor allem Standorte an Wasserstraßen in Frage.

Und was den Naturschutz angeht: Nach bisherigem Stand der Biologie fliegen die Rotmilane, die derzeit ab und an Opfer von Windrädern werden, unterhalb der Höhe des Höhenwindrads. Für die Vögel wäre die Neuerung also ebenfalls ein Gewinn.

Wie geht es weiter, wenn die beiden Prototypen stehen? Derzeit dürfen weder die Sprin-D, noch ihre Tochter Beventum Gewinne erwirtschaften. Das liegt an den gesetzlichen Regeln – Wettbewerbsrecht, Verwaltungsrecht, Europarecht, etc.pp.. Deshalb wird das Konzept wahrscheinlich als Lizenz an privatwirtschaftliche Unternehmen vergeben, die in das neue Geschäftsfeld Höhenwindräder einsteigen wollen. "Wir wissen, dass einer der ganz großen Hersteller von Windenergieanlagen sich ganz aktiv dem Höhenwind widmen will und schon an eine Kleinserie denkt", sagt Chaumet.

Schon bei den Prototypen wird der Preis einer erzeugten Kilowattstunde Strom nur knapp oberhalb der Preise liegen, die derzeitige Windräder erwirtschaften. Ab einer Serie von 10 bis 15 Höhenwindrädern sinken diese Kosten auf etwa 4 Cent pro Kilowattstunde, haben die Ingenieure von Beventum errechnet. Damit könnten sie zu einem der günstigsten Stromerzeuger überhaupt werden.

Und was den Widerstand gegen Windräder angeht, so haben Chaumet und seine Kollegen zumindest den Eindruck, dass das Höhenwindrad schon jetzt viele Fans hat, gerade auch im ansonsten windkraftkritischen Sachsen.

Mittwoch, 14. Juni – Leipzig

"Hitze, Flut und Tigermücke" ist der Titel des Buchs der Meteorologin Michaela Koschak. In der Buchhandlung Hugendubel erklärt sie im Gespräch mit Moderator Volly Tanner, wie der Klimawandel unser Leben jetzt verändert. Start ist um 18 Uhr.

Mittwoch, 14. Juni – Dresden

"Warum der Klimawandel sich nicht aufhalten lässt, ohne den Kapitalismus zu überwinden" ist Titel einer Veranstaltung im Rahmen der Ringvorlesung "How to Activism – Wie wir bewegen, was uns bewegt". In der Veranstaltung geht es um Perspektiven und Theorien der Umweltbewegung. Beginn ist um 16.40 Uhr im Gerberbau der TU Dresden in der Bergstraße 53, Raum GER/37/H.

Donnerstag, 15. Juni – Delitzsch

"Was wir tun können, um Energie zu sparen und dem Klimawandel entgegenzuwirken", ist Leitfrage dieser Veranstaltung mit Professor Dominik Möst vom Lehrstuhl für Energiewirtschaft an der TU Dresden. Dabei wird es auch darum gehen, wie sicher Strom- und Gasversorgung in der Energiewende sind und wie die Versorgung mit Erneuerbaren Energien trotz der Wetterschwankungen stabilisiert werden kann. Mehr Informationen hier.

Forscher: Ukraine-Krieg verursacht ähnlich viel Klimagase wie Belgien

Russlands Angriffskrieg in der Ukraine hat einer Berechnung zufolge allein im ersten Jahr etwa so viele klimaschädliche Emissionen verursacht wie ein Land der Größe Belgiens nämlich 120 Millionen Tonnen CO2-Emissionen-Äquivalente. Das errechnete der niederländische Klimaforscher Lennard de Klerk, der seine Ergebnisse am Mittwoch bei den UN-Klimaverhandlungen in Bonn vorstellte. Gemeinsam mit einem internationalen Team errechnete er systematisch die direkten und indirekten Emissionen des Krieges. "Der Krieg ist zuallererst natürlich eine menschliche Tragödie", sagte de Klerk. "Doch es gibt auch einen großen Umweltschaden."

Die Experten schätzen den Anteil der Emissionen, der durch das direkte Kampfgeschehen verursacht wird, auf 19 Prozent des Gesamtausstoßes - der Großteil kommt demnach durch den Spritverbrauch vor allem russischer, aber auch ukrainischer Truppen zustande. Ähnlich hohe Emissionen entstehen de Klerk und seinen Kollegen zufolge auch durch Feuer, die oft nahe der Frontlinie ausbrechen - der Schätzung zufolge machen sie 15 Prozent aus. Den größten Teil der Emissionen - nämlich rund 50 Millionen Tonnen - veranschlagt die Berechnung für den Wiederaufbau nach dem Krieg, wenn Kraftwerke, Industrie und Gebäude neu errichtet werden müssen. Darüber hinaus werden in der Rechnung auch die Lecks an den Nordstream-Pipelines sowie die Emissionen berücksichtigt, die Flugzeuge durch ihre weiträumigen Umwege über Asien verursachen, seit die Sanktionen gegen Russland gelten. (dpa)

Copernicus: Temperaturen über Ozeanen hoch wie nie

Die Temperaturen über allen eisfreien Ozeanen haben im Mai 2023 die höchsten jemals gemessenen Werte erreicht. Das berichtete der europäische Copernicus Klimawandeldienst (Copernicus Climate Change Service, C3S) am Mittwoch. Mit 19,7 Grad Celsius lag die durchschnittliche Temperatur 0,1 Grad höher als in den bisherigen Spitzenjahren und ein halbes Grad höher als im Schnitt der 1980er- und 1990er-Jahre. Ein neues El- Niños könnte sehr bald eintreten, so Samantha Burgess, stellvertretende Direktorin des C3S: "Der Mai 2023 war der zweitwärmste weltweit, da sich das El-Niño-Signal im äquatorialen Pazifik weiter ausbreitet. Die Temperaturen über dem Ozean erreichen bereits Rekordwerte und unsere Daten zeigen, dass die Durchschnittstemperatur über allen eisfreien Meeren im Mai 2023 höher war als in jedem anderen Mai."

Wie die Copernicus-Daten zeigen, ist das Klimageschehen aber von Region zu Region sehr verschieden. So lagen die Durchschnittstemperaturen in den meisten Teilen Europas im Mai im Normbereich. In vielen Teilen Kanadas, Afrikas und Südostasiens war es dagegen deutlich wärmer als normal. Und über Australien und von Nordwestindien bis Südsibirien war es deutlich kühler als üblich.

Nordpol wahrscheinlich schon ab 2030er im Sommer eisfrei

Die Arktis könnte selbst bei einem Szenario mit geringen CO2-Emissionen schon ein Jahrzehnt früher im Sommer eisfrei sein als bisher angenommen. Zu diesem Schluss kommt eine Studie, in der Wissenschaftler auf Grundlage von Satellitendaten den Rückgang der Meereisfläche in der Region um den Nordpol über 40 Jahre untersucht haben. "Die Ergebnisse lassen erkennen, dass sich unabhängig von Emissionsszenarien der erste meereisfreie September schon in den 2030-er bis 2050-er Jahren einstellt", schreiben die Autoren um den südkoreanischen Forscher Min Seung Ki von der Pohang-Universität für Wissenschaft und Technologie im Fachblatt "Nature Communications".

Die Forscher werteten für ihre Prognose Messdaten für jeden Kalendermonat zwischen 1979 und 2019 aus und verglichen sie zunächst mit simulierten Veränderungen. Mitte September erreicht dabei die Ausdehnung des arktischen Meereises ihr sommerliches Minimum. "Das arktische Meereisgebiet ging in den vergangenen Jahrzehnten rapide zurück, mit einer stärkeren Abnahme seit 2000", so das Team, darunter der Klimaforscher Dirk Notz von der Universität Hamburg.

Die Ergebnisse der Studie gehen über den jüngsten Sachstandsbericht des Weltklimarats (IPCC) hinaus. Demzufolge wäre die Arktis im September erst gegen Mitte des Jahrhunderts im Durchschnitt praktisch eisfrei - allerdings unter Szenarien mit mittleren und hohen Treibhausgas-Emissionen. Die Forscher um Min folgern dagegen aus ihrer auf Beobachtungen basierten Prognose, "dass wir in den nächsten ein oder zwei Jahrzehnten ein noch nie dagewesenes eisfreies arktisches Klima erleben könnten, unabhängig vom Emissionszenario". (dpa)

Eisen- und Stahlerzeugung auf Platz zwei bei den CO2-intensiven Industrien

Die Eisen- und Stahlerzeugung liegt nach der Energieerzeugung auf Platz zwei beim Ausstoß industrieller Treibhausgase in Deutschland. Das geht aus einer Untersuchung des Öko-Instituts im Auftrag der Umweltorganisation WWF Deutschland hervor. Insgesamt stieß Deutschland im 2022 Jahr laut Expertenrat für Klimafragen 746 Millionen Tonnen Treibhausgase aus, davon war die Industrie für 164 Millionen Tonnen verantwortlich Das Öko-Institut und der WWF schlüsseln in ihrem Papier die Top 30 der Industrieanlagen in Deutschland nach Treibhausgas-Ausstoß auf. Der Schwerpunkt liegt dabei auf industriellen Produktionsstätten. Industrie-Kraftwerke klammern sie weitgehend aus. Anlagen aus der Eisen- und Stahlerzeugung belegen dabei die Plätze 1 bis 13, gefolgt von einer Kalkanlage. Die dreißig CO2-intensivsten Industrieanlagen in Deutschland verursachten laut dem Bericht im vergangenen Jahr 58 Millionen Tonnen CO2-Emissionen. Der Expertenrat für Klimafragen hatte in seinem Prüfbericht zu den Emissionsdaten 2022 bei der Industrie einen Rückgang der CO2-Emissionen um 19,1 Millionen Tonnen gegenüber dem Jahr 2021 errechnet. Damit erreichte die Industrie sogar die gesteckten Klimaziele. Allerdings, so die Experten, lag das an den Folgen des Krieges in der Ukraine und dem dadurch geringer als erwartet ausgefallenen Wachstum der Wirtschaftsleistung in Deutschland.

Heute nochmal ein kurzer Blick zurück auf Ihr Feedback. Zum einen hatte ich nach Befürchtungen und Problemen in Bezug auf die geplante Reform des Heizungsgesetzes gefragt. Dazu schreibt Thomas Kulosa:

"Ich wohne in einem alten Bauernhaus. Wie soll ein Mensch mitte 60 eine energetische Sanierung plus Wärmepumpe für einen mittleren fünfstelligen Betrag finanzieren? Nicht jeder, gerade im Osten, hat dazu das nötige Einkommen. ... Diese Regierung ist einfach nicht in der Lage der Bevölkerung die Zuversicht zu vermitteln, dass ihre Ideen für ALLE umsetzbar sind."

Ähnlich lauten die Befürchtungen von Uwe Krausch, der uns schreibt, dass er selbst Heizungsbauer war und das eigene Haus bereits umfangreich saniert und mit einer effizienten Gasheizung ausgerüstet hat:

"Seit 2019 sind wir de facto "Schuldenfrei" und waren der Annahme, dass wir uns einen Wert geschaffen haben, der für unsere fortschreitende Lebensphase reicht. Und nun kommen diese Ideen aus Berlin. In einer ruhigen Minute habe ich mich hingesetzt und für mich nachgerechnet, was mich diese Ideen kosten würde. In der Gesamtsumme kam ich bei  rund 225.000 Euro erneuten Investitionsaufwand an."

Ich als Stadtbewohner mit Fernwärmeanschluss verstehe vor allem: Viele Bürgerinnen und Bürger, gerade auf dem Land, brauchen Hilfe, mindestens durch Fördermittel aber vielleicht auch durch eine Begleitung der nötigen Veränderungen am Eigenheim. Das eine solche Veränderung notwendig ist, hat allerdings niemand in Frage gestellt.

Damit zur Feedbackfrage Nummer 2: Ich wollte wissen, welche Themen wir hier recherchieren wollen. Sie haben abgestimmt und herausgekommen ist:

Ich nehme das als Arbeitsauftrag und melde mich bei nächster Gelegenheit mit den Ergebnissen. In diesem Sinn!

Herzlich
Clemens Haug

Schreiben Sie uns an klima@mdr.de.