02/09/2011 - Die physikalischen und technologischen Grenzen der Windenergie

Menéame

Die meisten früheren Arbeiten über das Potenzial der Windenergie veröffentlicht haben bottom-up-Methoden (von unten nach oben). Die Idee ist, die Windgeschwindigkeit in Tausenden von Stationen auf der ganzen Welt zu messen. Mit den Statistiken dieser Geschwindigkeiten wird dann bewertet, welche Standorte für die Mühlen zugänglich sind und welche Energie aus ihnen gezogen werden könnte. Dies ist das sogenannte technologische Potenzial der Windenergie.

Auf dieser Grundlage haben andere Autoren das wirtschaftliche und/oder nachhaltige Potenzial bewertet, indem sie das technologische Potenzial durch wirtschaftliche Hindernisse und/oder ökologische Kriterien eingeschränkt haben, z. B. durch die Nichtansiedlung von Windparks in Naturparks oder an Orten, an denen sie wirtschaftlich nicht ausreichend rentabel sind. Weitere Studien ergänzen zeitlich begrenzte Beschränkungen in Szenarien, die als realistisch und durch geeignete politische Maßnahmen möglich angesehen werden. Die Ergebnisse dieser Studien sind sehr unterschiedlich, aber in den jüngsten Studien könnten wir von einer Bandbreite von 50-100 TW für das technologische Potenzial und einer möglichen Bandbreite sprechen, die nach den wirtschaftlichen, nachhaltigen und politischen Zwängen von 1-7TW bis 2050 erreicht werden kann. Ein Szenario zum Beispiel, das das derzeitige Wachstum der Windparks aufrechterhalten würde, würde uns dazu bringen, bis 2030 die 4TW-Stromerzeugung zu überschreiten.

Die Windkraft schien als ideale erneuerbare Energiequelle und als wichtigste Kandidat für einen erschwinglichen und nachhaltigen Übergang von fossilen und nuklearen Energien zu dienen und die Auswirkungen des Klimawandels zu lindern.

Alle diese Studien haben jedoch einen grundlegenden Fehler, und es stellt sich heraus, dass die Methoden bottom-up gegen das Prinzip der Energieeinsparung verstoßen! Tatsächlich verachten sie die Extraktion der kinetischen Energie aus dem Wind, die Windmühlen darstellen, was über der TW ein grober Fehler ist.

So ist unsere Studie Teil des Gesetzes über die Erhaltung der Energie (die Energie, die in den Winden der Welt zerstreut ist ungefähr konstant). Wir nehmen Studien über die Menge dieser Gesamtenergie aller Winde in der gesamten Atmosphäre, um zu schließen, dass es etwa P0 = 1200TW ist. Wir berechnen, wie viel dieser Energie in den ersten 200 Metern (die für die Windmühlen zugänglich ist), ca. 100 TW. Es ist also offensichtlich, dass wir nicht alle Windkraft aus allen Winden der Welt extrahieren können, so dass alle früheren Studien (zehn) schlecht sind.

Aber sie sind uns nützlich für die Berechnungen, welche das technische Potenzial ist, weil sie Gebiete mit geringer Geschwindigkeit ausschließen, die weit entfernt sind (des tiefen Ozeans, der Antarktis - die übrigens der windigste Kontinent ist) usw.

Es wäre nicht mehr als 80% dieser 100TW vernünftigerweise zugänglich, aber es stellt sich heraus, dass von einer 200 Meter hohen Windfront mehr als die Hälfte ihrer Energie niemals durch die Aspenzone geht, und dass mehr als die halbe kinetische Energie, die mit den Mühlen interagiert, nicht in Nettostrom umgewandelt wird, und dass die Windmühlen getrennt werden müssen, um Schatten zu vermeiden und die Leistung des Parks stark zu senken usw., dass jeder, der seine eigenen Berechnungen macht, zu dem Schluss kommen wird, dass wir niemals in Elektrizität oder 1% dieser 100 TW umwandeln werden. Fazit: Die technische Grenze ist 1TW, von dort kommt die ökonomisch-ökologische Grenze und so weiter, immer kleiner.

In unserer Studie haben wir folgende Reduktionsfaktoren verwendet:

1.       Die Energie der niedrigsten Schicht der Atmosphäre, f1, P0(h <200>