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Sahara: Mehr Regen durch Wind- und Solarparks?

Solaranlage in der Wüste
Solaranlage in der Wüste (Foto: Ferrantraite/iStock)

Ausgedehnte Solar- und Windanlagen sparen nicht nur Treibhausgase ein, sie haben auch direkte Klimaeffekte auf ihre Umgebung. Welche Folgen dies für die Sahara und die Sahelzone hätte, haben nun Forscher in einer umfangreichen Simulation untersucht. Das überraschende Ergebnis: Diese trockenen Regionen könnten von der Installation großer Solar- und Windparks sogar profitieren. Denn in deren Umfeld würde es messbar mehr regnen und auch der Pflanzenwuchs würde dadurch zunehmen. Für die Bewohner der Region wäre dies ein Vorteil.

Vor fast zehn Jahren sorgte das Projekt Desertec für Aufsehen und heftige Diskussionen. Denn Ziel dieses ambitionierten Plans war es, einen Großteil des in Europa benötigten Stroms in der Sahara zu produzieren – durch Dutzende große Solaranlagen in der Wüste. Bis zu 50 solarthermische Kraftwerke wollte die Desertec-Initiative bis zum Jahr 2050 in verschiedenen Ländern Nordafrikas und des Nahen Ostens bauen. Sie sollten jeweils eine Leistung von 50 bis 200 Megawatt besitzen und ihren Strom in ein neues afro-europäisches Supernetz einspeisen. Die Vorteile schienen dabei auf der Hand zu liegen: Die Wüste ist kaum besiedelt, Platz gäbe es daher genug. Außerdem scheint die Sonne dort das ganze Jahr hindurch und der Weg zu den Stromabnehmern in Europa und im Nahen Osten ist nicht übermäßig weit. Inzwischen allerdings ist von diesen ehrgeizigen Plänen nichts mehr zu hören, auch wenn vereinzelt neue Solaranlagen in Nordafrika im Bau sind.

Klimaeffekt untersucht

Interessanterweise haben nun Yan Li von der University of Illinois und seine Kollegen eine Variante dieser Idee aufgegriffen: Sie haben untersucht, welche klimatischen Folgen es hätte, wenn man ausgedehnte Areale der Sahara für Windkraft und Solarenergie nutzen würde. „Frühere Modellstudien haben gezeigt, dass großräumige Wind- und Solarfarmen eine signifikante Klimawirkung auf kontinentaler Ebene ausüben können“, erklärt Li. So führen die Turbulenzen großer Windanlagen beispielweise dazu, dass sich Luft und Boden in der Umgebung der Windparks nachts nicht so stark abkühlen. Auch der Wind wird abgebremst. Solaranlagen wiederum verringern die Albedo – das Reflexionsvermögen – der Erdoberfläche und können so aufheizend wirken.

Für ihre Studie haben die Forscher in einer Modellsimulation untersucht, ob und wie sich Temperaturen, Wind und Niederschläge in der Sahara und in der Sahelzone verändern würden, wenn man dort großflächig Wind- und Solaranlagen installieren würde. Erstmals berücksichtigten sie bei ihrer Simulation auch, welche Auswirkungen die lokalen Klimaänderungen auf die Vegetation der Region hätten und welche Rückkopplungen aufs Klima dadurch auftreten. „Die von uns simulierten Wind- und Solaranlagen würden rund neun Millionen Quadratkilometer Fläche bedecken und 79 Terawatt Strom erzeugen – das ist weit mehr als weltweit aktuell benötigt wird“, sagt Li.

Mehr Regen und mehr Pflanzenwuchs

Niederschlagsveränderungen
Niederschlagsveränderungen durch großflächige Solar- und Windparks. (Grafik: Yan Li and Eviatar Bach)

Die Auswertungen ergaben Überraschendes: Die Sahara und vor allem die Sahelzone könnten vom Klimaeffekt der Wind- und Solaranlagen sogar profitieren. Denn die Stromproduktion durch diese erneuerbaren Energien verändert nicht nur Wind und Temperaturen, sondern auch die Niederschläge, wie die Forscher berichten. Im Umfeld der Windanlagen nahmen die Niederschläge in der Sahara um bis zu 0,25 Millimeter pro Tag zu, in der Sahelzone waren es sogar 1,12 Millimeter Regen pro Tag mehr. „In der Sahara entspricht dies einer Verdopplung der Regenmenge verglichen mit den Kontrolldurchläufen ohne die Anlagen“, erklärt Li. Der Grund für diesen Effekt sei das Abbremsen des Windes durch die Windparks und die dadurch bewirkte Verstärkung von Luftdruck-Unterschieden. In den virtuellen Solarparks der Sahara war dagegen eine erhöhte Albedo und der dadurch verstärkte Aufstieg warmer Luft für den Klimaeffekt ausschlaggebend. Dadurch nahmen die Niederschläge um 0,13 Millimeter pro Tag zu, in der Sahelzone stieg dieser Effekt sogar auf 0,57 Millimeter pro Tag, wie die Simulationen ergaben.

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Zusammengenommen könnten demnach ausgedehnte Solar- und Windanlagen in der Sahara und Sahelzone diese trockenen Regionen regenreicher machen. Das wiederum hätte positive Auswirkungen auf die spärliche Vegetation: „Der verstärkte Regen führt zu einer Zunahme der Vegetationsdecke und das wiederum erzeugt eine positive Rückkopplung“, sagt Li. Denn wo mehr Pflanzen wachsen, gelangt auch mehr Feuchtigkeit über die Verdunstung in die Atmosphäre – und das bringt wiederum mehr Regen. Insgesamt könnte sich durch diese Mechanismen der Niederschlag in der Sahelzone um 200 bis 500 Millimeter pro Jahr erhöhen. „Das ist genug, um bedeutende Auswirkungen auf Umwelt, Ökologie und Gesellschaft zu haben“, konstatieren die Forscher. „Unser Beispiel verdeutlicht, dass Wind- und Solarenergie nicht nur Treibhausgas-Emissionen aus fossilen Brennstoffen vermeiden, sondern auch darüber hinaus positive Klimawirkungen haben können.

Allerdings: Wirklich realistisch erscheint die Installation so vieler Wind- und Solarparks in der Sahara nicht. Das sieht auch Martin Claußen vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg so: „Naturwissenschaftlich betrachtet ist der Aufsatz von Li und Kollegen vollkommen in Ordnung. Aber ist es überhaupt realistisch, die Sahara in großem Maßstab mit Wind- und Solarfarmen zu bestücken? Was würden zum Beispiel die Tuareg, die heute noch in der Sahara leben, dazu sagen? Was würde in der Sahelzone passieren, einer der ärmsten Regionen der Welt mit einem enormen Bevölkerungswachstum und extrem hohem Konfliktpotenzial?“, fragt Claußen in einem Kommentar. Selbst das ambitionierte Desertec-Projekt hat nicht einmal ansatzweise in den jetzt simulierten Maßstäben geplant – und ist gescheitert.

Quelle: Yan Li (University of Illinois, Urbana-Champaign) et al., Science, doi: 10.1126/science.aar5629

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