Prof. Lüdecke: Windräder für ein Industrieland ungeeignet

Windkraft wurde schon vor mehr als 2.000 Jahren für die Segelschifffahrt und das Getreidemahlen genutzt. Jetzt soll sie nach grüner Vorstellung in Deutschland die wichtigste Methode der Stromerzeugung werden. Die aktuelle Initiative mehrerer EU-Länder, 300 Gigawatt Windenergie in der Nordsee bis 2050 zu installieren, unterstützt diesen Plan. Ist er sinnvoll? Zur Antwort auf diese Frage hilft ein Blick auf die Energiesituation des Mittelalters.

Die Zeitspanne von 700 bis 1000 n. Chr. fiel in die mittelalterliche Warmzeit. Ernteerträge und Bevölkerungszahlen im damaligen Deutschland stiegen stark an, von 4 Millionen Menschen um 700, bis 14 Millionen 1350. Gegen 1400 waren für die Landwirtschaft zwei Drittel des deutschen Waldes gerodet.

Erst in der Neuzeit kam er durch Wiederaufforstung zurück. 90 Prozent der Bevölkerung waren Bauern. So gut wie alle Energien von Menschen, Zugtieren, Wind- und Wassermühlen wurden für die Landwirtschaft und Lebensmittelzubereitung verbraucht.

Wohlstand durch verfügbare Energie

Von 1470 bis 1850, über rund 300 Jahre, folgte dem warmen Mittelalter die stärkste Klimaabkühlung der letzten 10.000 Jahre. Missernten, Seuchen und die Pest waren tägliche Bedrohungen. 400 Hungersnöte in Westeuropa sind aus dieser Zeit bekannt.

Erst Kunstdünger und Schädlingsbekämpfung mit moderner Chemie und vor allem Verbrennungsmotoren schufen stabile Verhältnisse. Der Lebensstandard und Wohlstand stiegen steil an. Heute wird man durchschnittlich 80 Jahre alt, wer als Kind im Mittelalter überlebte, hatte nur 40 Jahre Lebenszeit.

Die maßgebende Größe, welche die mittelalterliche Energiesituation und zugleich den explosionsartigen Fortschritt der Neuzeit erklärt, ist stets verfügbare und preiswerte Energie. Im Mittelalter gab es sie nicht. Erster Fortschrittssprung im 19. Jahrhundert war die Kohle, danach das Erdöl, Gas und schließlich die Kernenergie. Zivilisatorischer Fortschritt und stets ausreichend verfügbare preiswerte Energie wurden zu untrennbaren Geschwistern und sind es immer noch.

Angesichts der Entwicklung vom Mittelalter bis zur Gegenwart kann nunmehr eine zutreffende Bewertung der „neuen Energien“ und insbesondere von Windrädern vorgenommen werden.

Einordnung der Windenergie

Das quantitative und genaue Kriterium dazu liefert der energetische Erntefaktor. Er ist das Verhältnis von erhaltener zu aufgewendeter Energie für alle Methoden zur Erzeugung von elektrischer Energie (ERoEI: Energy Returned on Energy Invested). Fast alle „neuen Energien“ erzeugen Strom. Zum „EI“ im ERoEI gehören auch der Energieaufwand zur Brennstoffbeschaffung und der Bau des Kraftwerks bis hin zum Abbau nach Außerbetriebnahme.

Laut grünen Regierungsplänen soll Strom aus „neuen Energien“ zur Hauptmethode werden. Eine begutachtete wissenschaftliche Fachstudie gibt die Zahlenwerte des Erntefaktors im Einzelnen an.

Erntefaktoren verschiedener Energiequellen. Bei Sonne und Wind ist der unabdingbare Aufwand mitberücksichtigt, fluktuierenden Strom zu puffern (buffering). Foto: Prof. Horst-Joachim Lüdecke

Der rote Bereich von ERoEI-Werten unter sieben ist nach OECD-Kriterien unwirtschaftlich. Die „neuen Energien“ befinden sich in diesem Bereich. Die in der folgenden Tabelle eingetragenen Anteile am weltweiten Energieverbrauch folgen ersichtlich den Erntefaktoren.

Strom und Gesamtenergie – Der feine Unterschied

In Deutschland war 2022 wegen der Energiewende der Windenergie-Anteil an der Gesamtenergie mit 3,8 Prozent zwar deutlich höher als der Weltwert von 0,7 Prozent, dies aber auf tiefem Niveau. Die Medien nennen statt 3,8 Prozent gern die Zahl 24 Prozent, die nur für den Stromsektor gültig ist. Strom macht rund 1/6 des deutschen Gesamtenergieverbrauchs aus, beide Zahlen sind daher korrekt.

Der Unterschied zwischen Strom und Gesamtenergie muss aber deutlich ausgesprochen werden, was meist nicht erfolgt. 24 Prozent machen einen besseren Eindruck als 3,8 Prozent – oft wird auch der Unterschied zwischen Strom und Gesamtenergie nicht deutlich gesehen. Der minimale Windanteil an der Gesamtenergie Deutschlands wird sich mit weiterem Windradausbau noch geringfügig erhöhen. Mehr als rund 60 Prozent Stromanteil aus Wind und Sonne sind aber prinzipiell unmöglich, wie noch gezeigt wird.

Nicht-westliche Länder mit 80 Prozent der Weltbevölkerung setzen nach wie vor auf fossile Brennstoffe. Auch der unverhältnismäßig hohe Materialaufwand neuer Energien, insbesondere der von Windrädern, spielt bei dieser Energiepolitik eine Rolle.

Bilanz eines Windrades

Ein Windrad wie beispielsweise die E-126 von Enercon wiegt 7.000 Tonnen, davon geht etwa die Hälfte an das Stahlbetonfundament. Die Höhe beträgt 200 m wie der Stuttgarter Fernsehturm, der Rotordurchmesser misst 127 m. Sie liefert bundes- und jahresgemittelt trotz 7,6 Megawatt (MW) Nennleistung nur 1,2 MW reale Leistung. Das entspricht fünf Automotoren zu je 250 kW. Der Stahl der in Deutschland installierten 30.000 Windräder entspricht dem von 20 Millionen PKWs. Windräder sind extrem landschaftszerstörend und umweltschädlich. Sie töten Vögel, Fledermäuse und Insekten in unzulässigem Ausmaß.

1.000 Windräder haben die gleiche jahresgemittelte reale Leistung wie ein einziges Kohlekraftwerk. Die Leistung eines Kohle-, Gas- oder Kernkraftwerks ist verbrauchsgerecht stetig, die Leistung eines Windrads dagegen wetterabhängig-flatternd. Die Lebensdauern von fossilen und Kernkraftwerken betragen rund 60 Jahre, die von Windrädern um 10 Jahre. Der Flächenverbrauch für Windräder beträgt etwa das Dreitausendfache von Steinkohle- oder Kernkraftwerken.

Wie erklärt sich bei heute schon 30.000 deutschen Windrädern der erstaunlich kleine Windenergie-Anteil von 3,8 Prozent an der deutschen Gesamtenergie und auch die schon erwähnte sehr kleine reale Leistung modernster Windräder wie der E-126?

Vordergründig sind es die starken Schwankungen der Windgeschwindigkeit und lange Windflauten. Beim stärkstem, zur Nennleistung gehörendem Wind läuft ein Windrad praktisch nie. Weit wichtiger ist zudem, dass Windräder wie alle Strömungsmaschinen dem physikalischen Gesetz unterliegen: „Leistung gleich proportional zur dritten Potenz der Geschwindigkeit des Strömungsmediums“.

100 Prozent Nennleistung werden bei Halbierung der Windgeschwindigkeit nicht wie vermutet 50 Prozent, sondern nur noch 12,5 Prozent Leistung (½ mal ½ mal ½ = 1/8). Schon bei ¼ der Nennleistungs-Windgeschwindigkeit wird praktisch gar kein Strom mehr erzeugt! Windschwankungen und erbarmungslose Physik reduzieren die Nennleistung eines Windrads dramatisch.

Grundlastkraftwerke für stabiles Netz nötig

Im Bundesdurchschnitt und Jahresmittel erbringen Windräder der Windfluktuation wegen nur die bereits erwähnten 16 Prozent ihrer Nennleistung. Weil mediale Windradberichte stets von Nennleistung reden, sollte man diese Angaben immer gleich durch sechs teilen. Es ist nun verständlich, warum für Windräder händeringend Starkwindzonen gesucht werden. Nur noch mit Ideologie und Dummheit ist es andererseits zu erklären, Windräder in Schwachwindgebieten wie etwa dem Odenwald zu installieren.

Infolge der extremen Fluktuation von Wind- und Sonnenstrom ist ein ausschließlich mit Wind- und Sonnenstrom betriebenes Stromnetz instabil. Etwa 40 Prozent des Stroms müssen nach wie vor mit fossilen oder mit Kernenergiekraftwerken (Grundlastkraftwerke) erzeugt werden. Unvermeidbare kurze Netzstörungen wie Blitzeinschläge oder andere schnellen Schadensereignisse sind nicht beherrschbar. Nur noch die hohe Rotationsenergie der sich mit 3.000 U/min drehenden und bis über 100 Tonnen schweren Turbinen-Achsen in Kohle- oder Kernkraftwerken bügelt solche Störungen automatisch weg. Dieser Rettungsanker gegen Netzzusammenbrüche ist unverzichtbar.

Wiederholt wurde auf wind- und sonnenreichen Inseln versucht, eine Stromversorgung nur mit Wind und Sonne zu etablieren. So etwa auf El Hierro, Utsira und Pellworm – Epoch Times berichtete. All diese Versuche scheiterten. Die deutschen Medien berichteten darüber nichts. Auch die Energieversorgung der extrem sonnen- und windreichen kanarischen Inseln basiert immer noch zu 70-100 Prozent auf Schweröl.

Zusammengefasst: Auch modernste Windräder sind für mich Methoden des Mittelalters. Mit dem Windrad-Erntefaktor 4 bringen modernste Windräder nicht die Leistung, die unseren heutigen hohen Bedarf deckt.

Windräder sind für ein Industrieland ungeeignet. Fortschritt und zunehmender Wohlstand verlangen stets verfügbare, stetige und preiswerte Energie.

Falls man der neuen Klimareligion anhängt, sind neben fossilen Kraftwerken das Fracking von Schiefergas, Wiederbelebung und Neubau von CO₂-freien Kernkraftwerken und sogar die kostspielige Abscheidung von CO₂ aus Kohlekraftwerken allesamt ungleich bessere Lösungen als „neue Energien“. Die Aussage „Wer meint, mit alternativen Energien eine moderne Industriegesellschaft betreiben zu können, verweigert sich der Realität“ hat Prof. Dr. Hans-Werner Sinn nicht leichthin getan.

Prof. Dr. Horst-Joachim Lüdecke (geboren 1943) studierte und promovierte Physik an der Universität Heidelberg. Nach Berufstätigkeit in der BASF wurde er Professor für Physik und Informatik an der HTW des Saarlandes. Er ist Autor und Mitautor mehrerer Sachbücher, u.a. von „Klima und Energie“ (4. Auflage). Seit 2015 ist er in der Klimaforschung tätig, mit inzwischen 15 begutachteten Fachveröffentlichungen wie u.a. in Nature Scientific Reports. Er ist bei mehreren Klima-Fachjournalen Peer Reviewer.