Der Wind ist eine enorme Energiequelle, doch seine Nutzung für die Stromproduktion hat natürliche Grenzen. Forscher des Jenaer Max-Planck-Instituts für Biogeochemie haben die Obergrenze nun bei einer Leistung von gut einem Watt pro Quadratmeter errechnet (Miller et al., 2015). Bei diesem Wert tritt den Angaben nach eine Sättigung ein. Das heißt dann: "Je mehr Windräder ich installiere, umso weniger Strom produziert die einzelne Turbine", sagte Forschungsgruppenleiter Axel Kleidon.

Der errechnete Maximalwert liegt deutlich unter Ergebnissen früherer Studien, die von bis zu sieben Watt ausgegangen sind. Sie basierten mitunter nur auf beobachteten Windgeschwindigkeiten, sagt Kleidon. "Das funktioniert prima für eine einzelne Turbine. Je größer ein Windpark wird, desto wichtiger ist es aber, auch andere Effekte zu berücksichtigen."

Windräder brauchen Nachschub aus der Atmosphäre

So werde der Wind einerseits durch Windräder ausgebremst. Zum anderen müsse berücksichtigt werden, inwieweit die Atmosphäre von oben für Nachschub an Windenergie sorge, schreiben die Forscher im Magazin PNAS. Dies haben die Wissenschaftler anhand einer 100.000 Quadratkilometer großen Region im windreichen US-Staat Kansas simuliert. Nach ihren Berechnungen lassen sich maximal 26 Prozent der natürlichen Windenergie für Strom nutzen, wobei der Wind um 40 Prozent seines natürlichen Wertes verringert wird. An der Studie beteiligt waren auch Experten aus den USA und Frankreich.

Nach Angaben von Kleidon sind die Erkenntnisse auf andere Regionen übertragbar – und wohl auch auf Windparks auf hoher See. Derzeit werde an einer ähnlichen Untersuchung für solche Offshore-Windparks gearbeitet. "Da sehen wir sehr ähnliche Effekte." 

Übertragen auf die Fläche Deutschlands ergäbe sich ein Maximalwert von gut 357 Gigawatt. Zuletzt lag die durch Windanlagen eingespeiste Leistung laut Kleidon bei etwa sechs Prozent davon. Allerdings kann letztlich nur ein Bruchteil der Landesfläche für den Bau von Windrädern genutzt werden, etwa wegen Siedlungen und Schutzgebieten. Das Umweltbundesamt hatte 2013 das verfügbare Flächenpotenzial auf rund 49.400 Quadratkilometer – knapp 14 Prozent der Landesfläche – beziffert.