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- Können wir Energie aus einem Hurrikan gewinnen?
Die Kraft der Natur wurde letzten Monat erneut entblößt, als zwei tropische Stürme durch Südostasien und den Südosten der Vereinigten Staaten marodierten. Der Super-Taifun Mangkhut, der seit Jahrzehnten als einer der stärksten Wirbelstürme auf den Philippinen gilt, entwurzelte Häuser und verwandelte Straßen in gewalttätige Flüsse. Es tötete mindestens 81 Menschen, bevor es sich über das Südchinesische Meer bog und zum chinesischen Festland vordrang, wo die Zahl der Todesopfer weiter anstieg. An der US-Ostküste verursachte der Hurrikan Florenz weit verbreitete Überschwemmungen, tötete mindestens 37 Menschen und ließ Millionen ohne Strom zurück. Und wie bei Hurricane Harvey im Jahr 2017 blieb Florence über dem Kontinent stehen und ließ lange nach der Landung immer mehr Regen fallen.
Angesichts einer solch rohen Demonstration der Wut der Natur mag es so scheinen, als könne wenig getan werden, um den Schlag eines Hurrikans zu mildern. Nach neuen Erkenntnissen könnte die Eindämmung der Wirbelstürme eines Tages von einer unerwarteten Quelle ausgehen: Offshore-Windparks.
Die Idee, das Wetter gezielt mit Windkraftanlagen zu verändern, gibt es schon seit Jahrzehnten, aber es wurde nur wenig Arbeit geleistet, um zu berechnen, ob es wirklich funktionieren könnte oder nicht. Im Jahr 2014 hat eine Gruppe von Forschern, darunter Cristina Archer, Bauingenieurin und Umweltingenieurin an der Universität von Delaware, gezeigt, wie der Einsatz einer Armee von Windkraftanlagen zur Gewinnung kinetischer Energie aus der Luft Hurrikane potenziell beruhigen kann. Das Team errechnete, dass eine riesige Anzahl von 78.000 Turbinen die Sturmfluten an der Küste um bis zu 79 Prozent reduzieren könnte - so wie der Hurrikan Katrina, der 2005 nach New Orleans fuhr.
In neuen Nacharbeiten haben Archer und ihre Kollegen das Potenzial von Windkraftanlagen aufgezeigt, den Regen auch von Hurrikanen abzuhalten.
Archers Berechnungen wurden mit einem Wettervorhersagemodell durchgeführt, in das sie atmosphärische Daten von Hurricane Harvey einfügte, der im August 2017 den Südosten der Vereinigten Staaten mit 100 Billionen Litern Wasser ertränkte und ziehen. Die Ergebnisse zeigen, wie eine Reihe von Windenergieanlagen die Windgeschwindigkeit und -richtung des entgegenkommenden Hurrikans beeinflussen und möglicherweise den nachgeschalteten Niederschlag reduzieren.
Das Team von Archer testete das Zusammenspiel für Windparks unterschiedlicher Größe mit unterschiedlicher Turbinendichte. Nach ihren Berechnungen hätte ein Zug mit rund 59.000 Turbinen in einem Abstand von 900 Metern den Niederschlag in Houston um mehr als 20 Prozent verringert.
"Sie werden Hurrikanschäden nicht beseitigen, sondern reduzieren", erklärt Archer. "Es ist eine Sache, ein paar Pfützen auf der Straße zu haben und eine andere, wenn man Wasser im ersten Stock der Häuser der Leute hat."
Das überraschende Ergebnis resultiert aus der Tatsache, dass sich die Hurrikanwinde im Allgemeinen verlangsamen, wenn der Sturm das Land erreicht. Die Landoberfläche ist weniger gleichmäßig als das Meer, und diese Zunahme der Rauheit bewirkt, dass der Wind langsamer wird, konvergiert und nach oben gedrängt wird. Wenn die feuchte Luft aufsteigt, kühlt sie ab und gibt die Feuchtigkeit als Regen ab. Windkraftanlagen wirken sich ähnlich auf den Wind aus und erhöhen die Regenmenge in und um das Turbinenfeld. "Sie quetschen die Feuchtigkeit aus dem Hurrikan", sagt Archer.
Mike Biggerstaff, ein Meteorologe an der Universität von Oklahoma, sagt, die Idee scheint auf dem Papier zu funktionieren, aber er möchte viel detailliertere Simulationen sehen als Archer und ihre Kollegen, die in ihren Tests verwendet wurden. Er glaubt auch, dass die Turbinen extrem eng beieinander stehen müssten, um diesen Effekt auf den Wind zu haben.
"Die Ergebnisse sollten die politischen Führer nicht dazu veranlassen, zu glauben, dass die Auswirkungen von Hurrikanen so leicht gemildert werden können", sagt er. "Aber es sollte anspruchsvollere Studien motivieren."
Ronald Smith, Meteorologe an der Yale University in Connecticut, fragt sich, ob Turbinen Winde mit Hurrikanen überstehen könnten. "Sie haben gute Bremssysteme, aber wahrscheinlich nicht für Hurrikane der Kategorie 5", sagt er.
Archer gibt zu, dass die Idee, einen Offshore-Windpark mit 60.000 Turbinen zu schaffen, weit hergeholt ist - der weltweit größte Windpark am Rande der Wüste Gobi in China verfügt über rund 7.000 Turbinen. Der größte Offshore-Windpark in der Irischen See hat nur 87 Turbinen auf 145 Quadratkilometern. Stattdessen hofft Archer, dass diese Forschung weitere Studien anregen wird. "Es ist nur der Anfang eines potenziell interessanten neuen Forschungsbereichs", sagt sie.
Doch da große Windkraftanlagen möglicherweise den Wind verlangsamen und die Niederschläge nach einem Hurrikan abmildern können, können vorhandene Windparks möglicherweise bereits das lokale Wetterverhalten verändern?
Laut Lee Miller, einem Umweltingenieur an der Harvard University in Massachusetts, sind sie es. „Beobachtungsstudien zu Windparks haben jetzt nicht nur Unterschiede bei der Windgeschwindigkeit, sondern auch bei der Oberflächentemperatur, den Turbulenzen, der Verdunstung und der Kohlendioxidkonzentration quantifiziert“, sagt Miller.
In gewissem Sinne könnten diese meteorologischen Veränderungen als milde Form des Geoengineerings angesehen werden. Momentan sind die Auswirkungen gering, aber mit zunehmender Größe der Windparks können die Auswirkungen auf die lokalen Wetterbedingungen entsprechend zunehmen.
Miller unterstützt Archers Bemühungen. "Angesichts der Erwartung, dass die Lösung zur Reduzierung des künftigen Klimawandels in der weit verbreiteten Nutzung kohlenstoffarmer Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie besteht, erscheint ein tieferes Verständnis der klimatischen Auswirkungen sowohl kritisch als auch aktuell."
Die diesjährige Hurrikansaison ist bereits verheerend, aber noch lange nicht vorbei. Zudem wird erwartet, dass sich das Extremwetter in den kommenden Jahrzehnten verschärfen wird. "Im Schatten des zukünftigen Klimawandels", sagt Miller, "sollte diese proaktive Art der Forschung aktiv gefördert werden."
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