Energiewende: So verändert die Windkraft die Nordsee

Windenergie ist eine wichtige Säule der künftigen Stromversorgung. Windräder werden sowohl an Land als auch im Rahmen von Offshore-Windparks gebaut. Allein in der deutschen Nordsee ist bis 2050 ein Ausbau auf 50 bis 70 Gigawatt geplant. ForscherInnen rund um Nils Christiansen vom Helmholtz-Zentrum Hereon in Gestacht haben nun herausgefunden, dass Offshore-Windparks durch die Wirbelschleppen der Windräder die Strömung und Schichtung der Meeresoberfläche verändern. Die könnte unter Umständen auch ökologische Auswirkungen haben.

Windenergie Windräder — Foto: Wind power, Håkan Dahlström, Flickr, CC BY-SA 2.0

Offshore-Windparks verändern Luftströmungen

Offshore-Windparks sind nicht unumstritten. Neben möglichen Folgen für Meerestiere können die Windturbinen auch nicht unbegrenzt dicht beieinander platziert werden, da jede Windturbine dem Wind Energie entzieht und sich so auf die hinter ihr stehende Anlage auswirkt.

Nils Christiansen und sein Team haben rausgefunden, dass Windanlagen in der Nordsee auch noch andere Folgen haben. In ihrer Studie werteten die ForscherInnen Messdaten anhand eines geophysikalischen Modells aus und untersuchten, wie sich die Windparks in der Nordsee auf die Luftströmungen und die Meeresfläche auswirken. Alles begann mit der Beobachtung, dass die Wirbelschleppen im Lee von Windrädern bis zu 70 Kilometer weit reichen können.

„Diese Wirbelschleppen sind charakterisiert durch verringerte Windgeschwindigkeit und eine erhöhte Luftturbulenz im Bereich dieses Defizits„, so das Team. Allerdings war bisher weitestgehend unbekannt, ob und wie sich die atmosphärischen Veränderungen durch die Wirbelschleppen auch auf das Meer auswirken. Dieser Frage gingen die WissenschaftlerInnen nun nach.

Auswirkungen auf das Meer

Das Team fand heraus, dass es im Lee von Windrädern tatsächlich Veränderungen der Wasseroberfläche gibt. Durch die Veränderungen der Luftströmungen wird die Oberflächenströmung des Meeres beeinflusst. Die Wasserbewegung wird um etwa 0,0025 Meter pro Sekunde verändert, was immerhin zehn bis 25 Prozent der natürlichen jährlichen Schwankungsbreite entspricht.

Die verringerte Windgeschwindigkeit schwächt außerdem die Durchmischung des Meereswassers ab, was den Austausch zwischen den Wasserschichten nahe der Meeresoberfäche verringert. Dies wiederum beeinflusst die Temperatur und den Salzgehalt des Wassers. „Die positiven und negativen Veränderungen der Oberflächensalinität reichen von den Windparks mehrere Dutzend Kilometer aufs Meer hinaus„, so die ForscherInnen. WAs die Temperatur angeht, so maß das Team eine leichte Erhöhung der durchschnittlichen Wassertemperaturen im Leebereich der Windparks. Die mittlere Veränderungen lagen dabei bei 0,02 bis 0,05 Grad. In der Deutschen Bucht maßen die Forscher mehr als 0,1 Grad Veränderung.

Weitere Untersuchungen nötig

Unterm Strich sind die Veränderungen gering und bleiben in dem Bereich, in dem die Werte auch natürlich schwanken. „Dennoch zeigen sie ähnliche Größenordnungen auf wie die vermuteten mittleren Änderungen aufgrund des Klimawandels oder der Variabilität von Jahr zu Jahr„, so Christiansen. Die thermodynamischen und strukturellen Veränderungen erstrecken sich zudem über relativ große Gebiete.

Nach Ansicht der ForscherInnen kann nicht ausgeschlossen werden, dass der Einfluss der Windparks auf die Schichtung des Oberflächenwassers Auswirkungen auf die Nährstoffverteilung nahe der Oberfläche haben könnte. Dadurch könnte dann die Primärproduktion in diesen Meeresgebieten verändert werden. Um die Auswirkungen der Windparks auf die Meere im Detail zu erforschen, seien weitere Studien nötig, bei denen auf die Auswirkungen auf marine Ökosysteme und Organismen in der Nordsee geachtet werden sollte, so die Wissenschaftlerinnen. Insbesondere im Hinblick auf den weiteren Ausbau der Windenergie-Kapazitäten in der Deutschen Bucht sei weitere Forschung nötig.

via Helmholtz-Zentrum Hereon