Technokratische Lösungen für ein Problem der globalen Erwärmung verursachen mehr Umweltschäden als bisher angenommen. Von beweglichen Teilen, die brechen, bis hin zu einer schädlichen Landnutzung verursachen Windparks so viele Probleme, wie sie lösen. Darüber hinaus sind sie ohne staatliche Subventionen nicht wirtschaftlich, um sie am Leben zu erhalten. ⁃ TN Editor
Bei der Energieerzeugung gibt es leider kein kostenloses Mittagessen.
Zu Beginn des groß angelegten Wandels der Welt hin zu kohlenstoffarmen Energiequellen ist es entscheidend, dass die Vor- und Nachteile der einzelnen Arten sowie die Umweltauswirkungen erneuerbarer Energien, die im Vergleich zu Kohle und Gas möglicherweise gering sind, gut verstanden werden. gelten als.
In zwei Veröffentlichungen - heute in den Fachzeitschriften veröffentlicht Environmental Research Letters und joule - Forscher der Harvard University stellen fest, dass der Umstieg auf Wind- oder Sonnenenergie in den USA fünf- bis 20-mal mehr Land erfordern würde als bisher angenommen. Wenn solche großflächigen Windparks gebaut würden, würden sich die durchschnittlichen Oberflächentemperaturen über dem US-amerikanischen Festland um das Doppelte erwärmen 0.24 Grad Celsius.
"Wind schlägt Kohle bei jeder Umweltmaßnahme, aber das bedeutet nicht, dass seine Auswirkungen vernachlässigbar sind", sagte David Keith, Gordon McKay-Professor für Angewandte Physik an der Harvard John A. Paulson School für Ingenieur- und Angewandte Wissenschaften (SEAS) und leitender Autor der Arbeiten. „Wir müssen schnell von fossilen Brennstoffen weggehen, um die Kohlenstoffemissionen zu stoppen. Dabei müssen wir zwischen verschiedenen kohlenstoffarmen Technologien wählen, die alle soziale und ökologische Auswirkungen haben. “
Keith ist außerdem Professor für öffentliche Ordnung an der Harvard Kennedy School.
Einer der ersten Schritte, um die Umweltauswirkungen erneuerbarer Technologien zu verstehen, besteht darin, zu verstehen, wie viel Land benötigt wird, um den zukünftigen US-Energiebedarf zu decken. Schon seit dem heutigen Energiebedarf sind Landfläche und damit verbundene Leistungsdichte von Energieexperten lange umstritten.
In früheren Untersuchungen haben Keith und seine Mitautoren die Erzeugungskapazität von großen Windparks modelliert und kamen zu dem Schluss, dass die reale Windenergieerzeugung überschätzt wurde, da sie die Wechselwirkungen zwischen Turbinen und Atmosphäre nicht genau berücksichtigten.
In einer 2013-Studie beschrieb Keith, wie jede Windkraftanlage einen „Windschatten“ dahinter erzeugt, in dem die Luft durch die Turbinenschaufeln verlangsamt wird. Die heutigen kommerziellen Windparks platzieren Turbinen sorgfältig, um die Auswirkungen dieser Windschatten zu verringern. Angesichts der Erwartung, dass Windparks weiter wachsen werden, da die Nachfrage nach Windstrom zunimmt, können Wechselwirkungen und damit verbundene klimatische Auswirkungen nicht vermieden werden.
Was dieser früheren Untersuchung jedoch fehlte, waren Beobachtungen zur Unterstützung der Modellierung. Vor einigen Monaten veröffentlichte der US Geological Survey die Standorte von 57,636-Windenergieanlagen in den USA. Mithilfe dieses Datensatzes konnten Keith und sein Postdoktorand Lee Miller in Kombination mit mehreren anderen Datenbanken der US-Regierung die Leistungsdichte von 411 quantifizieren Windparks und 1,150-Solar-Photovoltaik-Anlagen, die während 2016 in den USA betrieben werden.
„Bei Wind haben wir festgestellt, dass die durchschnittliche Leistungsdichte - dh die Energieerzeugungsrate geteilt durch die gesamte Fläche der Windkraftanlage - bis zu 100-mal niedriger war als die Schätzungen einiger führender Energieexperten“, sagte Miller, der der erste ist Autor beider Arbeiten. „Bei den meisten dieser Schätzungen wurde die Wechselwirkung zwischen Turbine und Atmosphäre nicht berücksichtigt. Für eine isolierte Windkraftanlage sind Wechselwirkungen überhaupt nicht wichtig, aber sobald die Windparks mehr als fünf bis zehn Kilometer tief sind, haben diese Wechselwirkungen einen großen Einfluss auf die Leistungsdichte. “
Die beobachtungsbasierten Windenergiedichten sind auch viel niedriger als wichtige Schätzungen des US-Energieministeriums und des Zwischenstaatlichen Gremiums für Klimawandel.
Bei Solarenergie ist die durchschnittliche Leistungsdichte (gemessen in Watt pro Quadratmeter) 10-mal höher als die Windkraft, aber auch viel niedriger als von führenden Energieexperten geschätzt.
Diese Studie legt nahe, dass Windparks nicht nur mehr Land benötigen, um die vorgeschlagenen Ziele für erneuerbare Energien zu erreichen, sondern auch in so großem Umfang ein aktiver Akteur im Klimasystem werden.
Die nächste Frage, die in der Zeitschrift Joule untersucht wurde, war, wie sich solche großen Windparks auf das Klimasystem auswirken würden.
Um die Auswirkungen der Windenergie abzuschätzen, haben Keith und Miller anhand eines Standard-Wettervorhersagemodells eine Basislinie für das US-amerikanische Klima 2012 ‒ 2014 erstellt. Dann deckten sie ein Drittel des US-Kontinents mit ausreichend Windkraftanlagen ab, um den heutigen US-Strombedarf zu decken. Die Forscher stellten fest, dass dieses Szenario die Oberflächentemperatur des US-Kontinents um 0.24 Grad Celsius erwärmen würde, wobei die größten Änderungen nachts auftraten, wenn die Oberflächentemperaturen um bis zu 1.5 Grad anstiegen. Diese Erwärmung ist das Ergebnis von Windkraftanlagen, die die Atmosphäre in Bodennähe und in der Höhe aktiv mischen und gleichzeitig der Bewegung der Atmosphäre entziehen.
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