Jet Streams: Keine Nutzung als Energiequelle
Nutzung von Strahlströmen bleibt weiter eine Vision.
Jena – Die hohen Windgeschwindigkeiten von Strahlströmen, die sogenannten Jet Steams, können nicht als Quelle erneuerbarer Energien genutzt werden. Das haben Forscher des Max-Planck-Instituts (MPI) für Biogeochemie festgestellt. «Dabei ist schon Geld geflossen in Drachen, die ähnlich wie die normalen Windmühlen, die Windenergie aufnehmen», sagt MPI-Sprecher Eberhard Fritz gegenüber pressetext.
Die MPI-Forscher haben berechnet, dass die maximale Energiegewinnung durch Strahlstromwinde etwa 200-fach geringer ist als bisher geschätzt.
Kein starker Antrieb
Den Forschern nach entstehen hohe Geschwindigkeiten bei Strahlstromwinden durch sehr geringe Reibung und nicht durch einen starken Antrieb. Mit Hilfe von Klimasimulationen stellten die Wissenschaftler ausserdem fest, dass die Energiegewinnung aus Strahlstromwinden gewaltige Auswirkungen für das gesamte Klimasystem haben könnte. Solche Jet Streams sind Luftbewegungen der Atmosphäre mit kontinuierlichen Geschwindigkeiten von über 90 km/h in Höhen zwischen sieben bis 16 Kilometer.
Die erstaunlich hohen Geschwindigkeiten erwecken den Eindruck einer nahezu unerschöpflichen Quelle an erneuerbarer Energie. Die Annahme, dass diese potenzielle Energiequelle unbegrenzt sprudelt und den zukünftigen, stets steigenden Energiebedarf der modernen Zivilisation decken könnte, ermutigte bereits zu umfangreichen technologischen Investitionen. Allerdings ist die Energie der Strahlströme begrenzt, wie die Forscher jetzt feststellen mussten. Sie werden, wie auch die anderen Wind- und Wettersysteme der Erde, dadurch erzeugt, dass die Tropen stärker durch Sonneneinstrahlung erwärmt werden als die Polargebiete.
Geringer Energiebedarf
Durch diese Unterschiede in der Erwärmung entstehen Temperatur- und Druckunterschiede. So bilden sich die Antriebskräfte für die Atmosphärenbewegung und Wind wird erzeugt. Es ist also die unterschiedliche Erwärmung, welche die Obergrenze für die natürliche Winderzeugung setzt. Damit bestimmt auch die Erwärmung, wie viel davon maximal als erneuerbare Windenergie genutzt werden kann. Aus der meteorologischen Forschung ist schon bekannt, dass die hohen Windgeschwindigkeiten der Strahlströme durch das fast vollständige Fehlen von Reibung entstehen. Das wird in der Meteorologie als «geostrophischer Wind» bezeichnet.
Strahlströme resultieren demnach aus der Bilanz zwischen der beschleunigenden Kraft des Druckgradienten in der oberen Atmosphäre und der sogenannten Corioliskraft, die durch die Erdrotation erzeugt wird. Da sie in der oberen Atmosphäre fern des Einflusses der Erdoberfläche entstehen, spielt eine Reibung mit der Erdoberfläche praktisch keine Rolle. Es braucht nur wenig Energie, um sie anzutreiben und aufrecht zu erhalten. «Genau dieser geringe Energiebedarf ist es, der das Potenzial zur Nutzung als erneuerbare Energiequelle begrenzt», erklärt Axel Kleidon, Leiter der MPI-Forschungsgruppe «Biosphärische Theorie und Modellierung».
Drastische Temperatur- und Wetteränderungen
Zudem erforschten die Max-Planck-Forscher die klimatischen Folgen, die sich aus einer starken Nutzung der Strahlströme als erneuerbare Energiequelle ergeben würden. Da jede Windturbine einen Widerstand aufbaut, durch den Windenergie letztlich in Strom umgewandelt wird, muss sich die Kräftebilanz der Strahlströme ändern, sobald diese Energie entzogen wird. Das Fazit: «Die Atmosphäre würde ein 40-Faches weniger an Energie erzeugen im Vergleich zu dem, was wir durch die Windturbinen an erneuerbare Energie gewinnen könnten», erläutert Lee Miller, Erstautor der Studie. «Dies würde drastische Änderungen für die Temperatur und das Wetter hervorrufen.» (pte/mc/ps)
