Offshore-Windparks könnten Niederschläge in Küstenregionen verringern
Offshore-Windparks sind ein wichtiger Baustein der Energiewende. Nach den aktuellen Flächennutzungsplänen soll deren Leistung in der deutschen Nord- und Ostsee bis 2035 mehr als vervierfacht werden. Eine Studie des Helmholtz-Zentrums Hereon zeigt nun, dass ein sehr weitreichender Ausbau die regionale Niederschlagsverteilung beeinflussen könnte: Während die Niederschläge über dem Meer zunähmen, könnten sie in Küstenregionen abnehmen. Die Untersuchungen liefern umfassende Ergebnisse möglicher regionaler Klimaauswirkungen künftiger Offshore-Windparks. Sie wurden vom BMFTR im Rahmen der DAM-Forschungsmission sustainMare - Projekt CoastalFutures - gefördert.
Forschende des Hereon-Instituts für Küstensysteme nutzten das hochauflösende regionale Klimamodell COSMO-CLM, um verschiedene technische Ausbauszenarien der Offshore-Windenergie zu simulieren. Grundlage waren Wetterdaten aus den Jahren 2008 bis 2017. Durch die Betrachtung eines Jahrzehnts lassen sich Mittelwerte für die atmosphärische Dynamik bestimmen und Schwankungen einzelner Jahre reduzieren. Auf diese Weise können langfristige mögliche Effekte bestimmt werden.
Dabei berücksichtigten die Forschenden unter anderem auch die Auswirkungen von Windkraftanlagen auf Windgeschwindigkeit, Luftdurchmischung und Feuchtigkeitstransport. Ziel war es, die grundlegenden atmosphärischen Prozesse besser zu verstehen, die durch große Offshore-Windparkflächen ausgelöst werden könnten. „Unsere Arbeit trägt dazu bei, den weiteren Ausbau der Offshore-Windenergie in Europa mit den Anforderungen des Klima-, Umwelt- und Küstenschutzes in Einklang bringen zu können“, sagt Dr. Naveed Akhtar, Erstautor der Studie.
Extremes Ausbauszenario als Grundlage
Die Simulation in der Studie entspricht einem rein technischen Szenario, das über die tatsächlichen derzeitigen Ausbauziele der Europäischen Union hinausgeht. Berücksichtigt wurden sämtliche Flächen in Nord- und Ostsee, die für eine mögliche Offshore-Windenergienutzung ausgewiesen sind. Für diese Flächen wurde ein maximaler Ausbau angenommen. Dadurch ergäbe sich eine Leistung, die deutlich über den diskutierten Ausbauzielen von 300 GW bis 2050 liegt. Die Forschenden wählten dieses Szenario, um Klimaeffekte deutlich sichtbar zu machen und deren Größenordnung abzuschätzen. Noch ist aber völlig unklar, welche Flächen tatsächlich bebaut werden und wie sich die politischen Zielvorgaben verändern.
Niederschläge in Küstenregionen nehmen ab
Die Ergebnisse zeigen, dass ein massiver Ausbau zu einer Zunahme der Niederschläge über den Offshore-Windparkgebieten führen könnte, während in angrenzenden Küstenregionen die Niederschläge abnehmen würden. Der grundsätzliche Effekt entsteht, weil Windkraftanlagen dem Wind einen Teil seiner Bewegungsenergie entziehen und gleichzeitig die Luftströmungen verwirbeln. Dadurch kommt es zum einem verstärkten Austausch zwischen den Luftschichten. Feuchte Luft kann dadurch aufsteigen, abkühlen und kondensieren. Die Folge sind Wolkenbildung und Niederschläge über den Windparks. Gleichzeitig verändert sich der Transport von Feuchtigkeit in Richtung Küste. Für Teile Dänemarks, Deutschlands, der Niederlande und Großbritanniens ergeben die Simulationen Rückgänge der Küstenniederschläge von bis zu 15 Prozent.
Wichtige Hinweise für die maritime Raumplanung
Diese Schlussfolgerungen können eine nachhaltige maritime Raumplanung unterstützen und die grenzüberschreitende Zusammenarbeit in der Nord- und Ostseeregion stärken. Frühere Hereon-Studien zeigten, dass unter anderem die Größe, Anordnung und der Abstand von Windkraftanlagen einen wichtigen Einfluss auf atmosphärische Effekte haben können. Künftige Arbeiten sollten zudem analysieren, wie Turbinendichte, Parkgröße und räumliche Verteilung das regionale Klima beeinflussen. Darüber hinaus wollen die Forschenden die Auswirkungen auf Ozean und Ökosysteme weiter untersuchen.