Kein Beweis, dass „Wirbelschleppen“ hinter Windrädern Wetter und Klima wesentlich verändern

Laut Plänen der Bundesregierung soll die Windenergie in den nächsten Jahrzehnten massiv ausgebaut werden. Im Netz werden immer wieder Falschbehauptungen zu Windkraftanlagen verbreitet. Zuletzt wird behauptet, die Anlagen würden die Zusammensetzung der Atmosphäre beeinflussen und so zu Trockenheit führen und die Erderwärmung vorantreiben. Zudem seien die Rotorblätter der Anlagen nicht zu recyceln und das Element Neodym als Bestandteil der Generatoren giftig. Das ist irreführend. Zwar gibt es hinter Windkraftanlagen, vor allem auf dem Meer, Verwirbelungen der Luft, die auch über längere Strecken messbar sind. Diese haben jedoch keinen großräumigen Einfluss auf die Trockenheit der Umgebung oder das globale Klima, erklärten Experten gegenüber AFP. Auch seien die meisten Teile der Anlagen wiederverwertbar und Neodym nicht als toxisch einzustufen.

Die 30.000 Windräder in Deutschland seien nachweislich verantwortlich für die zunehmende Trockenheit und den Klimawandel in Deutschland. Das wird fälschlicherweise in verschiedenen Posts auf Facebook behauptet, die insgesamt über 16.000 Mal geteilt wurden. Grund hierfür seien kilometerlange „Wirbelschleppen“, die sich hinter den Windrädern bilden würden und durch eine „vertikale Durchmischung“ die „feuchte Luft aus den bodennahen Schichten“ in höhere Luftschichten transportieren. Zudem seien die Rotorblätter der Anlagen „nicht recyclefähig“ und das in den Generatoren enthaltene Neodym sei „hoch giftig“.

Auf Telegram sahen den Post 117.000 Nutzerinnen und Nutzer.

Ähnliche Behauptungen, dass Windkraftanlagen für zunehmende Trockenheit und den Klimawandel verantwortlich seien, hat AFP bereits früher als falsch beurteilt. Auch in anderen Posts wurden irreführende Aussagen über angebliche Gefahren durch klimaschädliche Gase in Windrädern gemacht. Alle Faktenchecks zum Thema Klima sammelt AFP hier und zu Energie hier.

Windräder in Deutschland

In den Posts in sozialen Medien wird zunächst behauptet, „Deutschland besitzt rund 30.000 Windräder“. Der Wissenschaftliche Dienst des Bundestages gibt die Zahl der Onshore Windräder, also Windkraftanlagen an Land, in Deutschland mit 28.517 (Stand 2023) an. Hinzu kommen 1501 Anlagen auf dem Meer, also Offshore Windräder (Stand 2020). Dies ergibt 30.018 Windräder auf deutschem Staatsgebiet.

Weiter heißt es in dem Beitrag, „hinter jedem dieser Windräder bilden sich Wirbelschleppen, die je nach Lage kilometerweit Bestand haben. Die vertikale Durchmischung der Luft bewirkt einen Transport der feuchten Luft aus den bodennahen Schichten in höhere“. Die Folgen sehe man im Bild des Posts.

Das Bild zeigt den dänischen Offshore-Windpark der Firma Vattenfall, Horns Rev 1, der vor der Westküste des Landes liegt. Dort produzieren seit 2002 etwa 80 Windturbinen laut Betreiber Strom für rund 150.000 Haushalte.

Wirbelschleppen hinter Windrädern

Clemens Jauch, Professor des Fachbereichs Energy and Life Science an der Hochschule Flensburg, kennt die Anlage und analysiert das Bild in einer Mail an AFP vom 1. November 2023: „Die Wetterlage war damals Westwind und die Luft war mit Feuchtigkeit gesättigt. Durch die Verwirbelung der Anlagen kommt es zur Kondensation der Feuchtigkeit in der Luft. Was hier zu sehen ist, ist vergleichbar mit Kondensstreifen hinter Flugzeugen, die in großen Höhen fliegen.“

Die Turbulenzen in der Luft seien vor dem Auftreffen auf den Windpark sehr gering, was daran zu sehen sei, dass die Feuchtigkeit nicht schon vor den Anlagen kondensiert, so Jauch. „Im Vergleich zum Festland ist das Meer sehr viel glatter, sodass kaum Turbulenzen entstehen. Weil die Turbulenz aber so extrem gering ist, kann der Nachlauf der Anlagen sich so lange halten.“ Das sei auch der Grund dafür, dass in Offshore-Windparks die Anlagen viel weiter voneinander entfernt stehen als Onshore. „Die Nachläufe auf dem gezeigten Bild können also nicht quantitativ mit denen von Onshore-Anlagen verglichen werden.“

Außerdem sei die Argumentation, dass vertikale Verwirbelung den Boden austrocknet, fragwürdig. „Das würde voraussetzen, dass bodenferne Luftschichten trockener sind als bodennahe Luftschichten. Das ist aber sicher nicht immer der Fall“, schreibt Jauch.

Durchmischung der Atmosphäre

Axel Kleidon vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie hat zur Frage, wie die Nutzung von Windenergie die Atmosphäre beeinflusst, geforscht und veröffentlicht (hier archiviert). In einer Mail an AFP vom 28. Oktober 2023 erklärte er, dass die Behauptungen im Post „ein falsches Bild“ vermitteln.

Laut Kleidon gebe es zwei entscheidende Faktoren, wenn es um die Durchmischung der unteren Atmosphäre geht. Zum einen komme es zu Reibung, wenn große Windfelder, die mit Tiefdruckgebieten verbunden sind, auf die Erdoberfläche treffen. Dadurch entstünden Turbulenzen und Durchmischung.

Über Land sei vor allem die „Erwärmung der Erdoberfläche durch Absorption von Solarstrahlung“ der bedeutende Faktor. Daraus resultiere Auftrieb, Luft steige auf und durchmische die Grenzschicht, so Kleidon. „Windturbinen greifen hier insofern ein, als sie den großskaligen Windfeldern Energie entziehen – dafür sind sie ja ausgelegt. Dadurch führen mehr Windturbinen zu insgesamt weniger Durchmischung in der Atmosphäre, weil ja ein Teil der Energie in Strom umgewandelt worden ist.“

In seiner Publikation (hier archiviert) rechnet Axel Kleidon vor, wie groß der Effekt von Windturbinen ist. Hierbei geht er von 200 Gigawatt installierter Leistung durch Windkraftanlagen aus, die bis 2050 in Deutschland geplanten sind (aktuell sind es 64 Gigawatt): „Die Auswirkungen auf die Atmosphäre sind dabei sehr gering. Die umgesetzte Windenergie beträgt lediglich 2,4 Prozent des Verlusts an kinetischer Energie, die ohnehin auf natürliche Weise durch Reibung in der unteren Atmosphäre verloren geht.“

Sehr geringe atmosphärische Effekte

Johannes Quaas, Professor für Theoretische Meteorologie an der Universität Leipzig, hält die Verwirbelungen auf den geposteten Bildern für realistisch. Auch wenn diese in einer solchen Ausprägung „sehr selten“ auftreten. Er schrieb in eine Mail an AFP vom 31. Oktober 2023: „Solche Effekte treten nur sehr lokal auf und sind nur in seltenen Fällen relevant. Bezogen auf ganz Deutschland und erst recht natürlich auf das globale Klima sind diese Dinge vernachlässigbar.“

Besonders im Verhältnis zu anderen Phänomenen, die das Klima beeinflussen, wie etwa Treibhauseffekt, Sonneneinstrahlung oder Vulkane, seien die Effekte der Windkraft sehr gering, so Quaas.

Auch der Deutsche Wetterdienst (DWD) bestätigte in einer Mail an AFP vom 30. Oktober 2023 die Existenz von sogenannten „Nachlaufwirbeln“ hinter Windenergieanlagen: „Diese Auswirkungen auf die Strömung sind in der Regel allerdings sehr lokaler Natur, ein großräumiger Effekt ist im Mittel eher nicht zu erwarten und dürfte unterhalb der Messgenauigkeiten liegen“, so Pressesprecher Uwe Kirsche.

Auf dem Meer stellen sich die Verhältnisse laut Kirsche etwas anders dar, „da die Meeresoberfläche relativ glatt ist und sich bei bestimmten Wettersituationen (stabile Schichtung) deutliche Nachläufe hinter Windparks in der unteren Grenzschicht einstellen können, die bis zu einer Entfernung von den Windparks von 50 km und mehr nachgewiesen werden können.“

In einer Studie aus dem Jahr 2020 (hier archiviert) haben Forschende an der englischen Küste an zwei Standorten stichprobenartig untersucht, ob sich die Windverhältnisse und der Niederschlag an nahegelegenen Küstenabschnitten durch Windkraftanlagen verändern. Die Forschenden konnten einen messbaren Effekt auf Windgeschwindigkeiten und Niederschlagsmenge feststellen. Dieser war aber gering.

Regenwolken deutlich höher als Windräder

Die Grenzschicht, die Kirsche erwähnt, sei je nach Wetterlage, Jahres- und Tageszeit zwischen 100 Meter und 2.000 Meter hoch: „Die atmosphärische Grenzschicht ist durch die unmittelbare Wechselwirkung zwischen Erdoberfläche und Atmosphäre gekennzeichnet, hierzu zählt unter anderem auch die Abbremsung der Luftströmung durch die Reibung am Boden und ihre Beeinflussung durch Berge und durch künstliche und natürliche Hindernisse. Oberhalb der atmosphärischen Grenzschicht befinden sich die für die Verlagerung von Niederschlagsgebieten relevanten Druckgebiete mit ihren Windfeldern.“

Die „eigentliche Regenwolke“, die Nibostratus, hat laut DWD ihre Basis meist zwischen 500 m bis 1 km über dem Boden und reicht 7 km bis 10 km in die Höhe. „In den unteren Schichten der Wolken bilden sich durch die Kondensation des Wasserdampfes an den Aerosolpartikeln Wolkentropfen, die aber zunächst noch viel zu klein sind, um als Niederschlag aus der Wolke auszufallen.“ Die eigentlichen niederschlagsbildenden Prozesse würden in den oberen Teilen der Wolke im Temperaturbereich unterhalb von minus 20 Grad Celsius ablaufen. „Zur groben Orientierung ist das im Mittel in 6 km Höhe“, so der DWD.

Moderne Windkraftanlagen haben Höhen von bis zu 250 Metern. „Damit liegen sie in der atmosphärischen Grenzschicht. Ihr Einfluss auf die Verlagerung von großräumigen Niederschlagssystemen in Verbindung mit Fronten und Tiefdruckgebieten dürfte nach jetziger Einschätzung eher ausgeschlossen werden“, schreibt der DWD.

Studien zum klimatischen Einfluss von Windenergie

Im Post in sozialen Medien wird zudem behauptet, die Windkraftanlagen würden „letztendlich zur Erderwärmung“ beitragen. AFP konnte bereits in einem anderen Faktencheck feststellen, dass Windkraftanlagen vielfach mehr Energie erzeugen, als ihre Herstellung kostet. Damit werden Treibhausgase aus der fossilen Energieerzeugung vermieden und der menschengemachte Klimawandel verlangsamt.

In einer Studie aus dem Jahr 2018 (hier archiviert) haben Forscher der Harvard Universität in den USA berechnet, dass durch die Erzeugung des heutigen Strombedarfs der USA mit Windenergie die kontinentale US-Oberflächentemperatur um 0,24 Grad Celsius steigen würde.

Die Studie wurde unter Experten kontrovers diskutiert. Mark Z. Jacobson, Direktor des Programms zur Atmosphäre und Energie der Stanford Universität, bezeichnet die Ergebnisse der Studie in einer Gegendarstellung (hier archiviert) als „100 Prozent falsch“. Auch eine Studie aus dem Jahr 2020 (hier archiviert) von tschechischen Forschenden bestätigt dies: „Im Gegensatz zu einigen anderen neueren Studien konnten wir keine eindeutigen langfristigen, stabilen Auswirkungen von Windenergieanlagen auf die bodennahen Temperaturen feststellen.“

Und auch die Autoren der Studie aus dem Jahr 2018 schreiben selbst, Windenergie sei bei jeder vernünftigen Messung der langfristigen Umweltauswirkungen besser als fossile Brennstoffe.

Auch Stefan Emeis, Professor für Meteorologie mit einem Lehrauftrag für Energiemeteorologie am Karlsruher Institut für Technologie, kennt die Wirbelschleppen hinter Windrädern. „Diese werden durch Wolkenbildung, wie auf dem Foto, sichtbar. Diese Wolken haben aber keinen Einfluss auf das Klima, weder das lokale noch das globale Klima“, schreibt er in einer Mail an AFP vom 30. Oktober 2023.

In einer Studie aus dem Oktober 2023 (hier archiviert) wurde berechnet, welchen Effekt Windkraft auf das Klima hat und in Zukunft haben könnte. So wurden 2021 in 31 Ländern etwa 2186 Terawattstunden Strom erzeugt, was rund 1311 Millionen Tonnen CO2 vermieden hat. Wenn der Ausbau der Windkraft weiter betrieben wird und bis Mitte des 21. Jahrhunderts mehr als 30 Prozent der gesamten globalen Stromerzeugung ausmacht, könnten so bis 2050 14.871 Millionen Tonnen und bis 2100 32.864 Millionen Tonnen CO2 vermieden werden. Dies könnte laut den Forschenden bis zum Ende des Jahrhunderts eine die globale Erderwärmung um 0,64 Grad Celsius verringern.

Recycling von Rotorblättern

In den Postings werden auch verschiedene Aussagen über die verwendeten Materialien in Windkraftanlagen und deren Recycling getroffen. So hätten die 30.000 Windkraftanlagen „30.000 konventionell hergestellte Stahlröhren (weiß lackiert)“. Dies ist zutreffend. Laut Umweltbundesamt bestehen die Türme, sowohl von Onshore-, als auch von Offshore-Windkraftanlagen, zu 98 Prozent aus Stahl.

Im Beitrag wird zudem behauptet, die „90.000 Rotorblätter“ der Windkraftanlagen sein „nicht recyclefähig“. Jörg Woidasky, Professor für nachhaltige Produktentwicklung an der Hochschule Pforzheim, kennt die Diskussion um die Rotorblätter: „Die meisten Rotorblätter werden aus mit glasfaserverstärkten Kunststoffen, also Epoxidharzen, hergestellt. In den längsten Rotorblättern, die bis über 50 Meter lang sein können und für den Offshore-Einsatz hergestellt werden, können auch Karbonfasern und Balsaholz verbaut werden“, sagte der Wissenschaftler in einem Gespräch mit AFP am 2. November 2023.

Damit sei klar, dass die Rotorblätter aus einem Verbund verschiedenster Materialien bestehen, die nur schwer zu trennen seien, so Woidasky. Aktuell werden die verbauten Kunststoffe und Fasern tatsächlich noch nicht im großen Stil zurückgewonnen, um sie wieder in neuen Rotorblättern zu verwenden. „Das ist zwar bis zu einem gewissen Grad möglich, aber bisher einfach nicht wirtschaftlich, weil es billiger ist, die Materialien neu herzustellen. Ich bin aber zuversichtlich, dass sich dies in den nächsten Jahren ändern wird.“

Andere Formen der Verwertung gebe es aber bereits, sagte Woidasky: „Was heute schon im großen industriellen Maßstab gemacht wird, ist die Verwertung von Rotorblättern in der Zementindustrie“ (hier archiviert). Hierfür werden die Rotorblätter zerkleinert und dann bei der Herstellung des Baustoffes verbrannt. Damit werden die brennbaren Kunststoffe thermisch genutzt, um die nötige Wärme zu erzeugen, und das Silikat aus den Glasfasern und das Calciumcarbonat aus den Füllstoffen werden Teil des Zements. „Das kann man als energetische und stoffliche Verwertung bezeichnen.“

Zudem gibt es einige Projekte, in denen die Rotorblätter etwa in der Landschaftsarchitektur, als Elemente auf Spielplätzen oder sogar zum Brückenbau wiederverwendet werden. „Das ist alles problemlos möglich, da die verwendeten Harze über die Jahre ausgehärtet und damit völlig ungiftig sind“, so der Wissenschaftler.

Auch Steffen Czichon, Experte für Rotorblätter am Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, verweist auf Fortschritte in der Entwicklung: „Siemens bietet ein Recyclable Blade an. Der dänische Hersteller LM hat Rotorblättern aus Elium entwickelt, einem thermoplastischen Harzsystem, das sich nach der Nutzung wieder aufschmelzen lässt.“

Zudem setzt Czichon die zu erwartende Menge an ausrangierten Rotorblättern ins Verhältnis: „90.000 Rotorblätter klingt erst einmal nach viel.“ Man könne aber bereits abschätzen, dass selbst ab 2050, wenn die Energiewende also hoffentlich vollzogen sei und in Deutschland 230 Gigawatt Windleistung installiert seien, jährlich nicht mehr als 100.000 Tonnen Rotorblattabfall anfallen würden. „Zum Vergleich: In der Stadt Bremen allein fallen jedes Jahr 250.000 Tonnen Müll an, der entsorgt werden muss. Der Vergleich ist natürlich schwierig, aber klar ist: Das Problem ist vorhanden, aber technisch beherrschbar“, so Czichon.

Laut dem Fraunhofer-Institut (hier archiviert) kann ein Großteil von Windkraftanlagen bereits jetzt recycelt werden: „Für fast alle in einer Windkraftanlage verwendeten Materialien existieren geeignete Entsorgungswege, wodurch eine Recyclingquote von 80 bis 90 Prozent erreicht werden kann.“

Neodym in Generatoren

Im Beitrag wird zudem das zu den seltenen Erden gehörende Element Neodym fälschlicherweise als „Edelmetall“ und ohne Belege als „hoch giftig“ bezeichnet. Es ist Bestandteil der Permanentmagneten, die, wie in vielen Generatoren und Elektromotoren, auch in vielen Windkraftanlagen verwendet werden. Neodym wird allgemein nicht als toxisch eingestuft (hier archiviert). Auch Jörg Woidasky hält das Neodym in den für die Magnete verwendeten Legierungen für ungefährlich. „Man kennt Magnete mit Neodym etwa als sehr leistungsfähige Magnete am Kühlschrank oder der Pinnwand. Die sind auch nicht giftig.“ Zudem würden diese neodymhaltigen Permanentmagnete nur in einem Teil der Windkraftanlagen eingesetzt, so der Forscher.

Die Menge des verwendeten Neodyms in Windkraftanlagen wird im Beitrag „je nach Getriebeart“ mit „25 bis über 200 kg je MW“ (Kilogramm je Megawatt, Anm. d. Red.) angegeben. Einen ähnlichen Wert von 175,5 Kilogramm pro Megawatt gibt auch eine Studie aus dem Jahr 2019 an. Damit ist die Menge an Neodym gemeint, die für eine gewisse Leistung benötigt wird.

Zudem ist auch bekannt, dass es bei der Herstellung des Elements, das vor allem in China gefördert wird, zu lokalen Umweltverschmutzungen kommt. Das niedersächsische Umweltministerium schreibt hierzu (hier archiviert): „In natürlichen Lagerstätten der Seltenen Erden findet sich je nach Lagerstätte auch Thorium und ggf. auch Uran. Eine effiziente und umweltfreundliche Trennung und Aufbereitung ist grundsätzlich möglich, erfolgt aber in bestimmten Regionen bisher nur unzureichend.“

Auch die letzte Aussage im Post, Windkraftanlagen hätten eine „Laufzeit von 10 Jahren“, ist umstritten. Der TÜV Süd geht von einer Lebensdauer von 20 Jahren aus. Bei guter Wartung und nach einer Analyse des Zustandes könne die Anlage aber auch darüber hinaus weiter betrieben werden. Das Umweltbundesamt geht von 20 bis 30 Jahren Lebensdauer von Windenergieanlagen aus. Der Forschungsverbund Seeoff rechnet damit, dass bis 2028 „über 15 Offshore-Windparks in der europäischen Nord- und Ostsee nach einer 20- bis 25-jährigen Betriebsdauer zurückgebaut“ werden.

Fazit: Windkraftanlagen sind nicht für Trockenheit und die globale Erderwärmung verantwortlich. Zwar können sich hinter Windturbinen, vor allem auf dem Meer, Verwirbelungen der Luft bilden. Diese haben aber keinen großräumigen Einfluss auf Wetter oder Klima. Zudem sind weite Teile der Anlagen recycelbar.