Offshore-Windparks liefern Strom, doch sie greifen auch in die Physik der Nordsee ein. Eine neue Modellstudie zeigt erstmals, wie stark sich Strömungen, Temperaturen und die Durchmischung des Wassers durch Windräder bis 2050 verändern könnten. Die Zahlen sind konkret: bis zu 20 Prozent weniger Strömungsgeschwindigkeit in manchen Regionen. Warum der Abstand zwischen den Windrädern dabei zur entscheidenden Stellschraube wird.
Die Offshore-Windenergie ist ein wichtiger Baustein der Energiewende. Große Anlagenfelder auf dem Meer verändern jedoch nicht nur den Wind, sondern auch das Wasser darunter. Eine aktuelle Modellstudie im Fachjournal Communications Earth & Environment untersuchte diese Effekte. Die Autoren berechneten Szenarien für den geplanten Ausbau der Windkraft bis zum Jahr 2050.
Der Hintergrund: Die Nordsee ist ein flaches und dynamisches Schelfmeer. In diesem Meeresgebiet wirken atmosphärische Kräfte oft direkt bis in große Teile der Wassersäule. Der Wind treibt Oberflächenströmungen an, während die Gezeiten große Wassermassen periodisch hin und her bewegen. Bauen Menschen technische Großstrukturen wie Offshore-Parks in dieses System, verschieben sich laut den Daten größere physikalische Muster.
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Windräder: Bis zu 20 Prozent weniger Strömung in der Nordsee?
Über dem Wasser entziehen Rotoren dem Wind Bewegungsenergie. Wnter Wasser bremsen die Fundamente als Hindernisse die Meeresströmung. Durch das Zusammenwirken von Windschleppen an der Oberfläche und den zusätzlichen Turbulenzen durch die Fundamente unter Wasser könnten sich die Strömungsgeschwindigkeit in manchen Regionen der Nordsee künftig verschieben.
Die Studie beziffert den möglichen Rückgang in bestimmten Bereichen auf bis zu 20 Prozent. Gleichzeitig verändere die Kombination aus dem nachlassenden Impuls des Windes an der Oberfläche und der gleichzeitigen Reibung sowie Turbulenz durch die Fundamente im Gezeitenstrom die vertikale Durchmischung des Meeres.
Die Modellrechnungen zeigen zudem eine langfristige Erwärmung der Meeresoberfläche in direkten Windparkgebieten. Diese Erwärmung falle mit bis zu 0,2 Grad Celsius zwar gering aus, trete aber kontinuierlich über größere Flächen auf. Eine schwächere Durchmischung der Wasserschichten könnte künftig den Transport von Nährstoffen, Sedimenten und Sauerstoff beeinflussen. Die ökologische Bewertung der Lebensräume unter Wasser gestalte sich durch diese Faktoren kompliziert.
Wie viel Abstand brauchen Windräder im Meer?
Entscheidend für das maritime Ökosystem ist nicht eine einzelne Anlage, sondern die kumulative Wirkung vieler Anlagen über Jahrzehnte. Stehen die Windräder dicht beieinander, überlagern sich ihre jeweiligen Turbulenzfelder und verändern die natürliche Meeresdynamik stark.
Ein größerer Abstand zwischen den einzelnen Turbinen könnte diese lokalen Mischungszonen abschwächen. Für die Praxis bedeutet das, die Stromerträge genauer gegen physikalische Nebenwirkungen abzuwägen.
Die berechneten Modelle liefern eine Grundlage, um die Meeresnutzung in Zukunft genauer räumlich zu planen. Denn die ökologischen und technischen Abwägungen spielen bei weiteren Ausbauplänen eine zentrale Rolle.
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