Ich habe eine wichtige Beobachtung gemacht: Ein großes Problem der Windkraft wird möglicher Weise in der Öffentlichkeit übersehen.

Diese Beobachtung kann die Gesamtproblematik der Auswirkungen der Windkraftanlagen auf die Umwelt nur sehr grob anreißen. Weder handelt sich um eine wissenschaftliche Abhandlung, noch erhebe ich Anspruch auf Richtigkeit. Allerdings sind die Wetterdaten des Deutschen Wetterdiensts öffentlich verfügbar und die verwendete Mathematik und Physik ist recht trivial. Die Niederschlagsdaten können beim Bundesumweltamt heruntergeladen werden. 

Das Ergebnis stellt zumindest einen begründeten Anfangsverdacht dar, dass Windkraftanlagen das Klima verändern. Sollte die geschilderte Beobachtung auch nur in Teilen zutreffend sein, gibt es Grund zur Sorge. Jede sachliche Widerlegung ist in diesem Fall mehr als erwünscht. Die Datenbasis für diese Abschätzung ist sehr umfangreich und kann in diesem Format nur sehr begrenzt dargestellt werden. 

Zur Sache.

Im Wald vor lauter Bäumen

Seit einigen Jahren nehmen die Waldkalamitäten durch Borkenkäfer dramatisch zu. Nachdem im Sauerland und im Harz die Fichten nahezu weg sind, frisst sich der Käfer weiter nach Süden und Osten. Trockenstress ist ein wesentlicher Faktor des Fichtensterbens. Gesunde Fichten wehren den Borkenkäfer ab. 

Wie üblich wird der menschengemachte Klimawandel, bzw. die mangelnde Voraussicht unserer Vorfahren für das Problem verantwortlich gemacht. Monokulturen sind natürlich weniger resilient gegen Trockenheit und Hitze als naturnahe Mischwälder. Die Fichte ist historisch der Brot- und Butterbaum der heimischen Forstwirtschaft. 

Der Waldumbau findet seit Jahrzehnten statt und der deutsche Forst ist in kompetenten Händen. Über eine Millionen Menschen sind im Holz- und Forstsektor tätig. Die Nachhaltigkeit ist eine Erfindung der Forstwirtschaft und wird seit über 300 Jahren beachtet. 

Waldboden wird heute zunehmend zur Kohlenstoffsenke und als Standort für Windkraftanlagen reduziert. Die Pacht eines Windrads ersetzt leicht die Erträge von 500 Hektar klassischer Fortwirtschaft. Daher ist es nur menschlich, dass private und kommunale Waldbesitzer häufig diese Einnahmequellen wünschen.

Wenn ich größere Käferflächen betrachte und Bäume pflanze, mache ich mir natürlich Gedanken: Was hat sich denn in den letzten Jahren geändert? Was sich tatsächlich massiv geändert hat: Seit Kurzem gibt es zehntausende Windkraftanlagen. Bei gelegentlichen Reisen in den Norden Deutschlands sind die Eingriffe in unsere Landschaft evident. Ich fragte mich: Kann ein Horizont voller Windkraftanlagen verantwortlich für zunehmende Schäden im Wald sein? 

Immerhin hat Deutschland die größte Windkraftdichte pro Fläche weltweit, selbst wenn man das renitente Bayern mit einrechnet. Unsere nördlichen Bundesländer haben eine erheblich höhere Dichte als zum Beispiel Dänemark oder die Niederlande.

Wie Windkraftanlagen das Klima verändern

Lassen Sie mich ein wenig Physik bemühen, um zu überschlagen, was da passiert. Es ist nicht kompliziert.

Das Betzsche Gesetz gibt die idealisierte Leistung einer Windkraftanlage an. 

P = ρ · π · r² · v³ ·

Dabei ist P die Leistung der WKA, ρ die Dichte der Luft, r der Rotorradius und v die Windgeschwindigkeit. Die Formel sagt im Grunde, dass dem Wind maximal 60 Prozent der kinetischen Energie entnommen werden kann. 

Ein Windrad wandelt kinetische Energie, also Bewegungsenergie, in elektrische Energie um. Dabei werden die Luftmassen, die den Rotor passieren, verlangsamt. Mit dem Energieerhaltungssatz kann man abschätzen, dass die Windgeschwindigkeit um 36 Prozent reduziert wird. 

Bei komprimierbaren Medien wie Luft ist die Sache natürlich sehr komplex, jedoch gilt es hier lediglich die Größenordnung zu bestimmen. Kinetische Energie steigt im Quadrat mit der Geschwindigkeit, daher ist diese Abschätzung plausibel. 

Wieviel Luft wird dabei abgebremst? Ich setze die Werte für eine typische 3-Megawatt-Windkraftanlage (z.B. Enercon E-115 P mit einem Rotordurchmesser von 115,7 m, einer Rotorfläche von 10.500 m²⁾ eine Luftdichte von 1,3 g/cm³ und eine Windgeschwindigkeit von 8 m/s in die Formel ein, dann erhalte ich eine Leistung von 2,1 MW. Die Nennleistung würde bei etwa 9 m/s erreicht. Dies entspricht allerdings nicht gänzlich der Realität. Aufgrund von Wandlungsverlusten sind die benötigten Windgeschwindigkeiten höher.

Weiter: Bei einer Leistung von 2,1 MW muss die Luftsäule vor der Anlage von 8 m/s auf 5,1 m/s abgebremst werden. Vor der Anlage ist die Luftströmung 8 m/s x 10.500 m² = 84.000 m³/s, nach der Anlage 53.760 m³/s. Dies ist natürlich extrem vereinfacht, aber für den Überschlag tauglich. 

Wieviel Wasser wird dabei abgebremst? Pro MW Leistung muss also ein Luftvolumen von 14.400 m³ pro Sekunde gebremst werden. 14.400 m³ Luft haben eine Masse von etwa 18.500 kg. Bei der durchschnittlichen deutschen Temperatur von 9°C und einer Luftfeuchte von 50 Prozent bindet 1 kg Luft 4,5 g Wasser. Bei einer Leistung von einem MW bremst eine Windkraftanlage also 83 Liter Wasser pro Sekunde aus (18.500 kg x 0,0045 l/kg = 83 l). Bei einer MWh wären dies 83 l/s x 3600 s = 300 Tonnen pro MWh. Pro KWh produzierter elektrischer Energie werden 300 kg Wasser gebremst. 

Jährlich produzieren deutsche Windkraftanlagen etwa 120.000 Gigawattstunden Strom. Dies sind 120.000.000 MWh. Bei den oben errechneten 300 Tonnen pro MWh ergibt sich eine gebremste Wassermasse von 120.000.000 MWh x 300 T/MWh = 36.000.000.000 Tonnen. Dies sind 36 Mrd. Tonnen, bzw. 36 km³ Wasser. Die installierte Windkraftleistung in Deutschland ist über 65 Gigawatt mit einer Rotorfläche von über 250 km². Pro GW installierter Leistung wird guter halber Kubikkilometer Wasser jährlich ausgebremst.

Die Relation zu lebensnahen Werten zeigt, dass es sich nicht um eine vernachlässigbare Größe handelt.

• Öffentliche Wasserversorgung: 6 km³ (6 Mrd. Kubikmeter)
• Wassermenge Bodensee = 50 km³
• Jährlicher Wasserfluss Rhein = 73 km³
• Jährlicher Niederschlag Deutschland = 290 km³ (800 mm)

Wenn das Abbremsen bedeutet, dass das Wasser in Windrichtung hinter den Windkraftanlagen liegende Gebiete gar nicht mehr erreicht, würde das möglicherweise bedeuten, dass Windkraft den Niederschlag in bestimmten Gegenden um über 10 Prozent reduzieren könnte. Oder mehr, denn die Luftfeuchte ist meist höher als 50 Prozent und die Windkraftanlagen unserer Nachbarn wurden dabei noch gar nicht berücksichtigt.

Sinkt der Niederschlag wirklich?

Nach diesem Überschlag ist die These, dass Windkraftanlagen einen erheblichen Einfluss auf das Klima haben mehr als plausibel, sie ist zwingend. Aber überprüfen wir das. Was sagen die Wetterdaten? Laut Daten des Deutschen Wetterdienstes ist der Niederschlag seit 1881 linear betrachtet sogar gestiegen. 

Der lineare (rot) Trend über den Gesamtzeitraum ist positiv. Betrachtet man den 10-jährigen gleitenden Durchschnitt (blau) sieht man allerdings rechts, ab etwa dem Jahr 2000, eine starke Abnahme. Seit 2000 gab es den großflächigen Ausbau der Windkraft. Wie sehen die 23 Jahre davor und danach in Bezug auf Niederschlag aus?

In den vergangenen 46 Jahren gab es einen kleinen Negativtrend von 1,5 mm pro Jahr, der bis 1999 sehr schwach, bzw. vernachlässigbar, ausfällt und sich aber in den letzten 23 Jahren erhöht hat.

Man sieht dass es zwischen 2000 und 2023 eine lineare Absenkung um etwa 100 mm gab. Hundert mm von 850 mm sind eben jene oben theoretisch überschlagenen über 10 Prozent. Der beobachtete Rückgang entspricht dem abgeschätzten Wert. 

Mehr aussagekräftig als der Absolutwert ist der Vergleich der negativen Steigungen in den zwei Zeiträumen. Seit dem Ausbau der Windkraft hat sich diese verfünffacht. Der Rückgang der letzten 46 Jahre fand primär seit dem Ausbau der Windkraft statt. Zwischen 1977 und 1999 war der Niederschlagsdurchschnitt 813 mm, zwischen 2000 und 2023 waren es 787 mm und über den Gesamtzeitraum waren es 800 mm.

Auch der Grundwasserrückgang entspricht dem sinkenden Niederschlag der wiederum mit dem Windkraftausbau korreliert. Das Grundwasser reagiert träge auf Niederschlag. Schwankungen gab es in der Vergangenheit auch, jedoch scheint sich hier ein sehr lang anhaltender Trend zu bilden.

Die Auswirkungen

Im Wald leiden durch den sinkenden Grundwasserspiegel zunächst die Flachwurzler, also primär die Fichte. Die Resilienz der Bäume leidet und es ist nicht nur die Fichte betroffen. Stark betroffen sind die Mittelgebirge, deren Topagraphie Kondensation und Wolkenbildung fördert.

Daten über die Luftfeuchte sind schwer zu finden, aber hier eine subjektive, eher anekdotische, Beobachtung: Nach sehr wenigen Tagen ohne Niederschlag trocknet die Oberfläche gefühlt sehr schnell viel schneller als in der Vergangenheit und es wird staubig, was bei niedriger Wassersättigung der Luft auch plausibel ist.

Primär sorgt die feuchte Küstenluft für unseren Wassernachschub. Auf dem Land mag sich zwar Wind „regenerieren“, aber die Luftfeuchte ist weg. Allerdings wird auch eine Reduktion der Windgeschwindigkeit beobachtet. 

Die 250 km² Rotorfläche sind hauptsächlich in Norddeutschland. Dänemark und Holland haben auch noch einige GW installierte Windkraftleistung. Rechnet man diese Flächen zusammen und teilt dies durch die etwa 1.000 km Küstenlinie kommt man auf eine mehrere 100 Meter hohe Mauer die knapp 40 Prozent des Windes bremst. Da Wetter primär unter 4 km Meereshöhe entsteht, sieht man auch hier warum über 10 Prozent des Niederschlags fehlen könnte.

Dies ist bei weitem noch nicht der Beweis für negative großflächige Effekte der Windkraft. Allerdings ist der Zusammenhang plausibel und die Zahlen bestätigen die Beobachtungen. So ist es verwunderlich, dass sich bisher die Forschung mit diesem Thema nicht befasst hat, möglicher Weise nicht befassen durfte. Strömungswissenschaft ist in diesem Land nicht unbekannt. Die Luftfahrt- und Automobilindustrie lebt damit. Es sollte möglich sein, die Größenordnung wissenschaftlich zu ermitteln.

Es wäre im Interesse der Windkraftindustrie, Zweifel dieser Art zu entkräften. Es gibt ein Universum voller Einwände gegen den weiteren Ausbau der Windkraft, gerade im Wald. Dass mehrere 100 Quadratkilometer Rotorfläche in Europa, hautsächlich in Küstennähe, einen Effekt haben müssen, ist nur gesunder Menschenverstand.

Die Frage, wo denn das Wasser bleibt, ist natürlich berechtigt. Klar ist, dass im Lee einer Windkraftanlage weniger Wind weht und Luftfeuchte ausgebremst wird. Zum Abregnen muss Wasserdampf zunächst kondensieren, also Wolken bilden. Bei weniger Wasserdampf wird auch weniger Kondensation stattfinden können. Möglicherweise hat auch der beobachtete Wolkenrückgang mit dem Ausbau der Windkraft zu tun. Im Luv der Windkraftanlagen muss es nicht notwendiger Weise abregnen, da Kondensation von vielen Faktoren abhängt. 

Ob mehr Windkraft in Zukunft unsere Klima- und Energieprobleme lösen wird ist, aus vielen Gründen, fraglich. Am Anfang dieses Artikels wurde postuliert, dass der menschengemachte Klimawandel für das Waldsterben verantwortlich gemacht werden soll. Die übertriebene Installation von Windkraftanlagen zur religiösen Bekämpfung eines Spurengases könnte in diesem Fall tatsächlich ein Beispiel für menschengemachten Klimawandel sein: Viele der identifizierten Umweltprobleme, wie Insektenreduktion, Trockenheit, Hitze und Artenvielfalt korrelieren mit dem Ausbau der Windkraft und der großen ökologischen Transformation. Ob diese auch kausal in Teilen dafür verantwortlich ist, ist die große Frage, die im Raum steht. 

Peruanische Bauern konnten RWE verklagen. Schweizer Senioren klagen erfolgreich von dem Europäischen Gerichtshof für Menschenrechte und das Klimaurteil des Bundesverfassungsgerichts erklärt den Notstand. Diese Urteile sind weniger evidenz- und vernunftbasiert als die obige Abschätzung. So wäre es an der Zeit zu prüfen, ob auch die Windkraftindustrie für Langzeitfolgen haftbar gemacht werden könnte.