Die Landschaft im Südwesten der USA 2018

Tag 10: San Gorgonio Windfarm - Joshua Tree National Park

Verfasst von:

C. Lammers
M. Wilm
 

Tagesroute
 

Karte 1: Die Route des Exkursionstages. Quelle: Lammers und Wilm 2018.
Karte 1: Die Route des Exkursionstages. Quelle: Lammers und Wilm 2018.

 

Am Abend des neunten Exkursionstages erreichte die Exkursionsgruppe das vorgesehene Hotel in Palm Springs. Der Tag zehn der Reise sollte gegen 08:00 Uhr in Palm Springs starten und nach ungefähr 200 gefahrenen Meilen wieder dort enden. Das Programm bestand hauptsächlich aus zwei großen Punkten. Am Vormittag war die Besichtigung der San Gorgonio Windfarm vorgesehen, um anschließend den gesamten Nachmittag im Joshua Tree National Park zu verbringen. Deshalb lagen die thematischen Schwerpunkte dieses Tages bei der Energiepolitik sowohl der USA als auch des Staates Kaliforniens, bei der geomorphologischen Entstehungsgeschichte des Joshua Tree National Parks und der dort vorherrschenden Vegetation, insbesondere des Joshua Trees, welcher bei der Namensgebung des Parks herangezogen wurde und als eine wichtige Indikatorpflanze gilt.

Nachdem sich die Studierenden samt Dozenten morgens alle am Parkplatz des Hotels versammelt hatten und wichtige Daten bezüglich der Route an die Fahrer vermittelt worden, wurde die Gruppe mit einem kurzen Vortrag der Tagesleitung mit dem bevorstehenden Tagesprogramm vertraut gemacht. Daraufhin konnte der Tag richtig starten, indem zu einem beruhigten – am Vorabend ausgewählten -  Platz unmittelbar an der San Gorgonio Windfarm gefahren wurde.

Sowohl auf der Fahrt zu diesem Platz als auch an jenem selbst konnte man einen guten Eindruck über die Dimension und Art und Weise gewinnen, inwiefern dort Windenergie gewonnen wird.

 

Abb. 1:  Reihenanordnung der Windkraftanlagen an der San Gorgonio Windfarm. Quelle: Wilm 2018.
Abbildung 1: Reihenanordnung der Windkraftanlagen an der San Gorgonio Windfarm. Quelle: Wilm 2018.

 

 

Grundinformationen zur San Gorgonio Windfarm
 

Die San Gorgonio Windfarm wurde in dem sogenannten San Gorgonio Windpass errichtet, der sich zwischen den San Jacinto Mountains und den San Bernadino Mountains befindet. Durch den Einfluss der nahegelegenen Pazifikküste und der damit verbundenen unterschiedlichen Erhitzung der Land- und Wasseroberfläche kommt es zum Auftreten starker saisonaler Winde, was sich in der gewonnenen Energie nach Quartal repräsentiert (s. Abb. 2). Aufgrund der Gebirgsanordnung kommt es zu einem Trichtereffekt (auch Venturi-Effekt genannt), sodass die Luftmassen durch die Gebirgsenge gedrückt werden. Infolgedessen steigt die Windgeschwindigkeit enorm an. Daher besteht ein großes Potential für die Gewinnung von Windenergie im San Gorgonio Wind Pass (s. Karte 2).Vor Ort wurde an diesem Morgen eine Windgeschwindigkeit von 0,64 km/h gemessen.

 

Abb. 2: Windenergieproduktion in Kalifornien nach Quartal in Prozent 2001. Quelle: Lammers und Wilm 2018.
Abbildung 2: Windenergieproduktion in Kalifornien nach Quartal in Prozent 2001. Quelle: Lammers und Wilm 2018.

 

Die San Gorgonio Windfarm ist mit einer Leistung von 359 MW (2003) eine der drei größten Windkraftanlagen Kaliforniens zusammen mit den Windfarmen im Tehachapi Windpass 710 MW und im Altamont Pass 562 MW (s. Karte 3). Mittlerweile befinden sich dort über 3.000 Windräder. Diese Windräder gehören insgesamt 11 verschiedenen Betreibern, was sich auch im optischen und technischen Bild der Anlagen niederschlägt. Ein großer Teil der Anlagen wurde bereits in den frühen 1980er-Jahren installiert, bringen eher eine geringe Leistung von <1MW und sind vergleichsweise kleiner (ungefähr 25 m). Mit der Zeit wurden weitere Anlagen von unterschiedlichen Betreibern installiert, die sich sowohl technisch als auch baulich stark voneinander abgrenzen. Die neueren Anlagen bringen 3-5 MW Leistung und sind bis zu 50 m hoch. Alle Anlagen stehen größtenteils in Reihenordnung (s. Abbildung 1). Allerdings könnten noch weitaus mehr Anlagen installiert werden, dafür müssten zunächst jedoch die Verbindungsnetze ausgebaut werden, sodass weitere Anlagen ökonomisch betrieben werden können.

 

Karte 2
             Karte 2: Windstärken in Kalifornien, 2003.                                     Karte 3: Größte Windkraftanlagen Kaliforniens.
                    Quelle: AWS Truepower 2010.                                                      Quelle: AWS Truepower 2010.

 

 

Gespräch vor Ort bei San Gorgonio Windfarm
 

Zunächst wurden die Eindrücke der Gruppe gesammelt. Es wurde allen schnell klar, dass dort verschiedenste Anlagen in Reihenanordnung mit unterschiedlicher Technik und Höhe stehen. Darüber hinaus waren viele der Anlagen nicht betriebsfähig. Daraufhin wurden der Exkursionsgruppe obige Hintergrundinformationen über die San Gorgonio Windfarm von der Tagesleitung präsentiert, um dann folgende weiterführende Fragen in der Gruppe zu diskutieren:

Welche Probleme gibt es offenbar an diesem Standort?

  • unterschiedliche Betreiber, Förderungsmittel ausgelaufen, Verbindungsnetze ausgelastet


Warum werden die Anlagen weder erneuert noch repariert?

  • Förderungsmittel ausgelaufen, Verbindungsnetze ausgelastet, müssen verbessert und ausgebaut werden


Welche Probleme, die wir in Deutschland bezüglich der Produktion von Windenergie haben, liegen hier nicht vor?

  • kein Platzmangel, keine Bewohner in der Umgebung
     

Wie sieht es mit dem Naturschutz aus?
Wie läuft die Planung für die Produktion von Windenergie in Deutschland ab?
Warum wird nur on-shore und nicht off-shore betrieben, obwohl das Potential nach Karte 2 vorhanden ist?

  •  Genügend Platz und auch genügend hohe Windgeschwindigkeiten sind on-shore ebenfalls vorhanden, außerdem bringt off-shore hohe Instandhaltungskosten mit sich. Darüber hinaus birgt der starke Tidenhub des Pazifiks eine große ingenieurtechnische Aufgabe.

 

Abb. 3: Energieproduktion der USA anteilig in Prozent, 2015. Quelle: Lammers und Wilm 2018.
Abbildung 3: Energieproduktion der USA anteilig in Prozent, 2015. Quelle: Lammers und Wilm 2018.

 

Abb. 4: Energieproduktion Kaliforniens anteilig in Prozent, 2016. Quelle: Lammers und Wilm 2018.
Abbildung 4: Energieproduktion Kaliforniens anteilig in Prozent, 2016. Quelle: Lammers und Wilm 2018.

 

 

Energiepolitik Kaliforniens und der gesamten USA
 

Nachdem die spezifischen Fragen mit einer fruchtbaren Gruppendiskussion über die San Gorgonio Windfarm geklärt wurden, wurde der Blick der Gruppe auf die gesamte Energiepolitik Kaliforniens und allgemeiner noch der USA erweitert. Um in dieses Thema einzusteigen, wurde auf Abbildung 3 und Abbildung 4 verwiesen, die deutliche Unterschiede bezüglich der Energieproduktion zwischen dem Staat Kalifornien und der USA aufzeigen. Während in Kalifornien im Jahre 2016 bereits rund 28 % der Energieproduktion aus erneuerbaren Energien stammt, liegt dieser Anteil in den USA nur bei 4 % (2015). Wenn man die großflächige Wasserkraft wie beispielsweise Staudämme als erneuerbare Energie kategorisiert, würden sogar rund 40 % der Energieproduktion in Kalifornien aus erneuerbaren Energien stammen. Aber warum wird die großflächige Wasserkraft oft nicht als erneuerbare Energie kategorisiert? Dies liegt daran, dass zum einem das ökologische Kriterium nicht erfüllt ist, da großflächige Wasserkraft einen enormen Einfluss auf das bereits existierende Ökosystem nimmt. Darüber hinaus werden Treibhausgassenken durch großflächige Wasserkraft zerstört, sodass beispielsweise Methan wieder in die Atmosphäre gelangt und damit das Kriterium „zero greenhouse gas emissions“ verletzt wird.

Es entstand eine Diskussion über die Vorreiterrolle Kaliforniens, das sich gegen die Kohleproduktion stellt, und über die Entwicklung der erneuerbaren Energien in Kalifornien (s. Abbildung 5-7)

 

     Abb. 5: Kapazität der Solarenergieproduktion in Kalifornien. Quelle: Lammers und Wilm 2018.
     Abbildung 5: Kapazität der Solarenergieproduktion in Kalifornien. Quelle: Lammers und Wilm 2018.

 

Abb. 6: Produktion der EE innerhalb Kaliforniens. Quelle: Lammers und Wilm 2018.
Abb. 6: Produktion der EE innerhalb Kaliforniens. Quelle: Lammers und Wilm 2018.

 

   Abb. 7: Kapazität der Windenergieproduktion in Kalifornien. Quelle: Lammers und Wilm 2018.
   Abb. 7: Kapazität der Windenergieproduktion in Kalifornien. Quelle: Lammers und Wilm 2018.

 

Die Abbildungen warfen die Frage auf, warum der Ausbau von großflächiger Solarenergie bei 320 Tagen im Jahr ohne Bewölkung so niedrig ist. Dies ist mit einer hohen Staubbelastung durch das aride Klima, verknüpft mit den starken Winden zu erklären, welche die Solar-Panels verschmutzen, abreiben und daher enorme Wartungskosten entstehen. Darüber hinaus ist die CO2-Bilanz nach der Produktion eines Solar-Panels erst nach 1 ½ Jahren Betrieb wieder ausgeglichen.

Die Runde wurde mit dem Fazit, dass sich in Kalifornien bezüglich der Produktion und Förderung der erneuerbaren Energien in den letzten Dekaden einiges getan hat und noch größere Ambitionen in Zukunft verfolgt werden, geschlossen. Daraufhin wurde der Weg in Richtung Yucca Valley eingeschlagen, um auf dem Weg zum Joshua Tree Nationalpark einen Walmart anzusteuern.

 

 

Joshua Tree National Park

 

Abb. 8: Joshua Tree National Park. Quelle: Wilm 2018.
Abbildung 8: Joshua Tree National Park. Quelle: Wilm 2018.

 

Nach einem halbstündigen Aufenthalt im Walmart im Yucca Valley und der damit verbundenen Eindeckung mit Verpflegung für den Tag stand die Fahrt zum Joshua Tree National Park an. Als erste Anlaufstelle galt hier das Oasis Visitor Center, das kurz vor dem Nordeingang des Parks liegt (s. Karte 4). Die Auswahl dieses Eingangs erfolgte mit Bedacht, da der Westeingang um einiges bekannter und damit auch befahrener ist. Am Visitor Center angekommen, sammelte sich die Exkursionsgruppe und begutachtete für etwa eine Viertelstunde das vom Center zur Verfügung gestellte inhaltliche Material. Leider war es nicht möglich die Oasis of Mara zu besichtigen, da hier am Vortag ein Feuer ausgebrochen ist und es somit polizeilich abgesperrt war.

Der Joshua Tree National Park liegt nordöstlich des Coachella Valley, besitzt eine Gesamtfläche von rund 3.200 km² und wurde am 31. Oktober 1994 zum Nationalpark ausgerufen. Bereits 1936 wurde der Park zum nationalen Monument erklärt. Doch was ist das Besondere am Joshua Tree Park? Drei Merkmale machen den Park außergewöhnlich und einzigartig. Als erstes ist die Josua-Palmlilie, im Englischen ,,Joshua Tree“, zu nennen, die namensgebend für den Park ist. Weiterhin bietet der Joshua Tree National Park die einmalige Gelegenheit, das Aufeinandertreffen zweier Wüsten zu beobachten. Die besagten Wüsten sind die Mojave- und die Colorado-Wüste, die mit ihren verschiedenen Ökosystemen Teil des Parks sind. Das dritte Merkmal des Nationalparks liegt in der äußeren Erscheinungsform. Es fallen die abgerundeten, hellen Gesteinsformationen im Park auf. Diese sind durch aufsteigendes Magma und Verwitterungsprozesse entstanden und geben dem Park seinen charakteristischen Anblick.

 

Karte 4: Joshua Tree National Park - Überblick. Quelle: National Park Service (o.J.).
Karte 4: Joshua Tree National Park - Überblick. Quelle: National Park Service o.J..

 

 

Geomorphologische Entstehung des Joshua Tree National Parks
 

Vor rund 270 Mio. Jahren gab es den Superkontinent Pangea und die geographische Position des Nationalparks war eine ganz andere, als sie es heute ist. Damals lag die gesamte Region unter dem Meer, bis die Kollisiondieser kontinentalen Plattemit der Farallon-Platte zur gewaltigen Anhebung dieser führte. In der Subduktionszone bildete sich Magma, das wiederum nach oben stieg, jedoch unterhalb der Erdoberfläche zum Erstarren kam. Findet diese Kristallisation, auch Aushärtung genannt, unterhalb von zwei Kilometern der Erdoberfläche statt, wird von sogenannten Plutoniten, also Tiefengesteinen gesprochen. Im Gegensatz dazu stehen die Subvulkanite. Die Gesteinsformationen des Nationalparks sind solche plutonitischen Gesteine, genauer gesagt Granite oder Monzogranite.

Granite zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an Quarz und Feldspat aus, welche eine Grundlage für chemische Verwitterung bilden. Bei der Kristallisation der Plutonite kann es aufgrund der schnellen Abkühlung zu Klüften oder Rissen im Gestein, auch als Joints bezeichnet, kommen. Diese bilden aufgrund ihrer senkrechten und horizontalen Struktur rechteckige Blöcke (s. Abbildung 9).

 

Abb. 9: Klüfte und Risse im Granitgestein, die durch das Erstarren des Magmas entstanden.                 Quelle: Lammers 2018.
Abbildung 9: Klüfte und Risse im Granitgestein, die durch das Erstarren
des Magmas entstanden. Quelle: Lammers 2018.

 

Diese rechteckigen Blöcke sind anfällig für chemische Verwitterung, besonders an den Ecken, da dort das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen am größten ist. Läuft nun Grund- oder Regenwasser in diese ,,Joints“, kommt es zu Verwitterungsprozessen, die das Festmaterial zu Feinmaterial umwandeln. Folgen nun Starkwetterereignisse wie Fluten, so wird das Feinmaterial abgetragen (s. Abbildung 10). Zurück bleiben dann abgerundete Gesteinsformationen. Das Lockermaterial, das überall neben den Gesteinen zu finden ist, wird Grus genannt und ist ein recht grobes Lockermaterial. Weil die verwitterten Formationen an alte Wollsäcke erinnern, wird diese Form der Verwitterung auch Wollsackverwitterung genannt. Um diese Prozesse nachvollziehen zu können, muss stets daran gedacht werden, dass in dem Zeitraum der Entstehung andere klimatische Bedingungen herrschten als heute. Das Klima in dieser Region war viel feuchter und kälter. Verwitterung ist ein allgegenwärtiger Prozess, der somit selbstverständlich auch heute noch anhält. Infolgedessen sind die Gesteinsformationen einem ständigen Wandel unterworfen. Aufgrund der extremen Temperaturunterschiede im Tagesverlauf ist besonders der Verwitterungsprozess der Exfoliation vorzufinden.

 

Abb. 10: Verwitterungs- und Erosionsprozesse der Wollsackverwitterung. Quelle: Wilm 2018.
Abbildung 10: Verwitterungs- und Erosionsprozesse der Wollsackverwitterung. Quelle: Wilm 2018.

 

 

Skull Rock, Jumbo Rocks und der Arch Rock
 

Um die Entstehungsgeschichte des Joshua Tree National Parks zu thematisieren, wurde der Skull Rock als erster Anlaufpunkt ausgewählt (s. Abbildung 11). Eine Gesteinsformation, die den Namensgeber an einen menschlichen Schädel erinnerte. Dieser liegt nahe der Jumbo Rocks (s. Abbildung 12), an denen die Wollsackverwitterung äußerst anschaulich sichtbar wird. Nach einer thematischen Einführung der Gruppe, erhielt jeder die Möglichkeit, die Formationen für etwa eine halbe Stunde selbst zu erkunden. Es wurden viele Fotos gemacht und geklettert, auch weil der Park international als attraktiver Ort des Kletterns gilt (s. Abbildung 13).

 

Abb. 11: Skull Rock. Quelle: Lammers 2018Abb. 12: Jumbo Rocks. Quelle: Lammers 2018.
Abbildung 11: Skull Rock. Quelle: Lammers 2018.                       Abbildung 12: Jumbo Rocks. Quelle: Lammers 2018.

 

 

Joshua Tree National Park - Zwei Wüsten treffen sich
 

Die Mittagspause fand bei dem schönen Ausblick über das Coachella Valley am Keys View statt (s. Abbildung 14). Mit gestärkten Kräften sollte es im Anschluss hauptsächlich um den Übergang der Mojave- in die Colorado-Wüste und die damit einhergehende Vegetationsveränderung gehen. Daher folgte die Route vom Aussichtspunkt aus in Richtung des Cottonwood Visitor Centers, das am Südausgang des Nationalparks liegt. Die Studenten hatten zuvor die Aufgabe erhalten, während dieser Fahrt jegliche Veränderungen im Vegetationsbestand aufzunehmen.

 

bb. 14 : Blick über das Coachella Valley vom Keys View aus. Quelle: Wilm 2018
Abbildung 14 : Blick über das Coachella Valley vom Keys View aus. Quelle: Wilm 2018.

 

Der Joshua Tree National Park bietet die Gelegenheit, den Übergang zweier Wüsten und damit auch zweier Ökosysteme zu betrachten. Dabei entsteht eine Übergangszone, die räumlich nicht klar definiert werden kann (vgl. Karte 5). Im Nordwesten des Parks liegt die Mojave-Wüste, die eine durchschnittliche Höhe von ca. 900 m über dem Meeresspiegel besitzt und ihren höchsten Punkt bei 1.600 m erreicht. Die Fläche der Wüste beträgt rund 130.000 km². Aufgrund ihrer Höhe im Vergleich zu den umliegenden Wüsten der USA wird sie als ,,high desert“ bezeichnet. Der Südosten des Nationalparks ist von der Colorado-Wüste geprägt, die wiederum ein Teil der Sonoran-Wüste ist. Während die Sonoran-Wüste die artenreichste Wüste der USA ist, trifft dies nicht für die Colorado-Wüste zu. Sie besitzt eine Fläche von ungefähr 28.000 km² und hat eine durchschnittliche Höhe von unter 300 m über NN. Damit liegt die Colorado- viel tiefer als die Mojave-Wüste, was auch der Hauptgrund für die Ausbildung zweier Ökosysteme nebeneinander ist.

 

Karte 5: Mojave- und Colorado-Wüste. Quelle: Digital Desert 2007.
Karte 5: Mojave- und Colorado-Wüste. Quelle: Digital Desert 2007.

 

Der Höhenunterschied der beiden Wüsten führt dazu, dass es in der Mojave- kühler und windiger als in der Colorado-Wüste ist. Dies wird ergänzend durch die Messdaten der Studierenden, die während der gesamten Reise aufgenommen wurden, belegt. Vormittags an der San Gorgonio Windfarm lag noch eine Lufttemperatur von 24,61 °C vor. Im Joshua Tree National Park sank sie dann auf 15,06 °C. Diese Temperaturunterschiede machen den Höhenunterschied deutlich, was sich wiederum auf das Ökosystem auswirkt. Die Artenzusammensetzung ist eine andere und die Biodiversität aus diesem Grund viel höher. Umso weiter der Weg Richtung Süden und damit in die Colorado-Wüste führt, desto mehr Arten, die an höhere Temperaturen angepasst sind, können gefunden werden. Die Diversität nimmt stark ab und eine von Kreosotbuschgewächsen dominierte Gesellschaft beginnt. Sie besteht hauptsächlich aus sukkulenten und trockenresistenten Arten.

In der Übergangszone herrscht eine Mischung aus verschiedenen Arten vor, die in beiden Wüsten vorkommen. Im Verlauf des Tages wurden von der San Gorgonio Windfarm (565,71 m) bis zum Joshua Tree National Park (1.543,20 m) rund 1.000 Höhenmeter zurückgelegt.

 

                                                                              Abb. 15: Yucca schidigera. Quelle: Lammers 2018.
Abbildung 15: Mojave Yucca (Yucca schidigera). Quelle: Lammers 2018.

 

Die Mojave Yucca gehört zu den Agavaceae und ist eine der Indikatorpflanzen für die Mojave. Sie wird 1 bis 4 m groß und hat gelb-grüne schwertartige Blätter.

 


Abb. 16: Yucca brevifolia. Quelle: Lammers 2018.
Abbildung 16: Joshua Tree (Yucca brevifolia). Quelle: Lammers 2018.

 

Der Joshua Tree, im Deutschen ,,Josua Palmlilie“, ist die Indikatorpflanze für den Joshua Tree National Park und die Mojave-Wüste. Ihren Namen verdankt sie den Mormonen, die durch das Land zogen und durch die dünnen ausgestreckten Sprosse an Josua erinnert wurden, der die Israeliten den Weg in das gelobte Land wies. Der Joshua Tree ist an kühlere Temperaturen angepasst und kommt deshalb erst ab einer bestimmten Höhe vor, was eindeutig im Nationalpark sichtbar ist. Je höher das Gelände in Richtung des Keys View wurde, desto größer und dichter wurden die Bestände der Joshua Trees, bis sie sich schließlich in der Nähe des Keys View zu Wäldern formten. Auf der Fahrt zum Südausgang verschwanden die Joshua Trees allmählich. Sie gehören ebenfalls zu den Agavaceae.

 

 

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Quellen:


AWS Truepower (2010): Windstärken in Kalifornien 2003. URL: http://www.energy.ca.gov /2013publications/CEC-500-2013-155/CEC-500-2013155.pdf. (Stand: 10.01.2018).

AWS Truepower (2010): Größte Windkraftanlagen Kaliforniens. URL: http://www.energyca.gov/2013publications/CEC-500-2013-155/CEC-500-2013-155.pdf. (Stand: 10.01.2018).

Bowers, J. E. (1993): Shrubs & Trees of the Southwest Deserts. Tucson.

Bowers, J. E. (1999): Flowers and Shrubs of the Mojave Desert. Tucson.

Brown, G. W. (2013): Desert Biology: Special Topics on the Physical and Biological Aspects of Arid Regions. S. 110-115.

Digital-Desert (2007): Contrasts between the Mojave and Colorado deserts. URL: http://mojavedesert.net/plants/vegetation/01.html. (Stand: 08.03.2018).

L. Gardner (2007): The Vegetation of the Mojave and Colorado Deserts. URL: http://www.conservation.ca.gov/dmr. (Stand: 08.03.2018).

Harris, A.G., Tuttle, E. und S.D. Tuttle (2004): Geology of National Parks. 6. Edition. Oregon.

National Park Service (o.J.): Joshua Tree National Park-Überblick. URL: https://www.nps.gov/hfc/carto/PDF/JOTRmap1.pdf. (Stand: 08.03.2018).Literaturverzeichnis:

Pick, J. (2016): Renewable Energy: Problems and Prospects in Coachella Valley, California. Redlands.

The National Geographic Society (1980): The New America´s Wonderlands. Washington.