Windparks und große Fotovoltaikanlagen haben einen nicht zu unterschätzenden Effekt auf die Umgebung, in der sie stehen – so viel war bisher schon bekannt. So lieferten etwa frühere Studien Hinweise darauf, dass sich derartige Ökostromkraftwerke auf lokale Temperaturen und Luftfeuchtigkeitswerte auswirken können. Ob man dies gutheißen kann oder durch die Veränderungen regionale Schwierigkeiten zu erwarten sind, war bisher allerdings weitgehend unklar – eine Wissenslücke, die nach Meinung vieler Experten nicht unproblematisch ist: Immerhin tüftelt man rund um den Globus bereits an mehreren entsprechenden Megaprojekten.
Positive Auswirkungen
Einen wichtigen Baustein zur Beantwortung dieser Fragen haben nun Forscher um Yan Li von der University of Illinois beigetragen. Ihre aktuelle Studie zeichnet erstmals ein detailliertes Bild davon, was massive Wind- und Solarinstallationen in einer Wüste wie der Sahara bewirken würden – und die positiven Effekte dürften tatsächlich überwiegen: Die Klimamodellierungen lassen lokal zwar auf leicht erhöhte Temperaturen schließen, gleichzeitig nehmen demnach aber auch die Niederschläge zu, was frisches Grün sprießen lässt, wo zuvor noch Ödland vorherrschte.
"Frühere Modelle haben zwar gezeigt, dass riesige Wind- und Solarfarmen klimatische Veränderungen von kontinentalen Ausmaßen verursachen könnten," sagt Li. "Doch nicht berücksichtigte Wechselwirkungen mit der Pflanzendecke dürften zu abweichenden Ergebnissen geführt haben, die mit der Realität wenig zu tun haben." Die nun im Fachjournal "Science" präsentierten Analysen hätten diesen Faktor jedoch mit einbezogen.
"Testgelände" Sahara
Für die Sahara gleichsam als Testgelände ihres Klimamodells entschieden sich Li und seine Kollegen Eugenia Kalnay und Safa Motesharrei von der University of Maryland aus mehreren Gründen: "Wir wählten die größte Wüste der Erde, weil sie äußerst dünn besiedelt und sehr empfindlich gegenüber Veränderungen ist. Außerdem liegt der Norden Afrikas nahe an Europa und dem Nahen Osten, also Regionen mit einem rasant wachsenden Energiehunger", sagt Li.
Die von dem Team analysierten hypothetischen Wind- und Fotovoltaikanlagen wirkten sich in ihrer Simulation zusammengenommen auf neun Millionen Quadratkilometer Erdoberfläche aus und haben eine durchschnittliche Gesamtleistung von bis zu 79 Terawatt. Zum Vergleich: 2017 lag der weltweite Strombedarf bei 18 Terawatt. Beim Durchrechnen dieser Annahmen in Zusammenhang mit den lokalen Gegebenheiten in der Sahara und im angrenzenden Sahel zeigte sich, dass die Windkraftanlagen die Temperaturen auch großräumig beeinflussten: In bodennahen Luftschichten kam es zu einer leichten Erwärmung, wobei Minimumtemperaturen stärker anstiegen als die Maximalwerte.
Wärmere Nächte
"Die Erwärmung während der Nacht entsteht, weil die Windturbinen die vertikale Vermischung der Atmosphäre verstärken und dabei warme Luft zu Boden zieht", schreiben die Autoren. Dadurch hätten auch die Niederschläge in der Umgebung der Windfarmen zugenommen, und zwar um durchschnittlich 0,25 Millimeter pro Tag. "Das entspricht einer Verdoppelung gegenüber den Kontrollexperimenten", sagt Li. In der Sahelzone habe der virtuelle Regenmesser sogar um 1,2 Millimeter mehr angezeigt.
Die größere Feuchtigkeit ging an den Landschaften ringsum nicht spurlos vorbei – im Gegenteil: "Die vermehrten Niederschläge führten zu stärkerem Pflanzenwachstum, was letztlich in eine positive Feedbackschleife mündete", meint Li. Solarfarmen für sich allein genommen generierten durch eine Reduzierung der Oberflächen-Albedo ähnliche positive Effekte auf Temperatur und Wasserhaushalt der Umgebung, wie die Forscher herausfanden. Im Unterschied zu den Windkraftanlagen hatten die Fotovoltaik-Installationen aber kaum Auswirkungen auf die Windgeschwindigkeiten.
"Wir schließen aus unseren Daten, dass Ökostromanlagen trockenen Erdregionen zugutekommen würden", meinen die Autoren. "Mehr Regen und Pflanzenwachstum in Kombination mit nachhaltigerer Stromerzeugung könnten die ökonomische Entwicklung vieler Regionen etwa in Nordafrika und dem Nahen Osten unterstützen." (Thomas Bergmayr, 6.9.2018)