Größer als gedacht

Die Pfeiler von Offshore-Windrädern haben größere Auswirkungen auf die Meeresumwelt als bisher angenommen. Sie verändern die Durchmischung des Wassers und das weit über ihren eigenen Standort hinaus, wie Modellsimulationen von Forschenden des Helmholtz-Zentrums Hereon jetzt gezeigt haben. Ihre Ergebnisse veröffentlichte die Fachzeitschrift Frontiers.

Offshore-Windräder entziehen dem Wind Energie und beeinflussen so die Windgeschwindigkeit an der Meeresoberfläche. Das hat Auswirkungen für die Durchmischung des Wassers sowie dessen Strömungsgeschwindigkeit. Das sind bekannte Effekte,die auf die Windturbinen zurückgeführt werden. Die Pfeiler der Windräder beeinflussen aber auch die Meeresumwelt und das weit über ihren eigenen Standort hinaus, wie Hereon-Forschende jetzt mit regionalen Ozeanmodellen gezeigt haben.

Strömungsmuster in einem Offshore-Windpark vor der Küste Dänemarks. Foto: Ørsted

Für ihre Untersuchungen haben sich die Forschenden des Hereon-Instituts für Küstensysteme – Analyse und Modellierung auf sogenannte Monopile-Fundamente konzentriert. Diese häufig verwendete Art der Pfeiler hat einen Durchmesser von sechs bis acht Metern und wiegt 750 Tonnen – etwa so viel wie 600 Kleinwagen. Sie stellen also einen großen Widerstand für die Meeresströmung dar und stören so den natürlichen Fluss des Wassers. Dadurch verursachen sie Turbulenzen, die die Durchmischung des Wassers verändern, also die Verteilung von Temperatur und Salzen zwischen den Oberflächen- und Bodenschichten. Das kann sich wiederum auf die Verteilung von Nährstoffen zwischen in den Wasserschichten auswirken und damit auf die Primärproduktion.

Ein weiterer Effekt der Turbulenzen ist eine geringere Strömungsgeschwindigkeit stromabwärts, also in Richtung der Gezeitenströmung, die ausschlaggebend für den Sedimenttransport ist. Noch liegen die so verursachten Änderungen mit zehn Prozent im gleichen Bereich wie jährliche Schwankungen , die natürlicherweise in der Meeresdynamik auftreten .

Nachbearbeitete Satellitenbilder von turbulenten Sedimentfahnen stromabwärts von Offshore-Windturbinen nahe der britischen Küste. Foto: NASA Earth Observatory / Jesse Allen

„Wir sehen, dass die Auswirkungen der lokalen Turbulenzeffekte weit über die Grenzen der Windparks hinausreichen. Jetzt gilt es, herauszufinden, wie diese Effekte mit den Auswirkungen der Windabnahme interagieren und welche Folgen sich daraus für das Ökosystem ergeben ,“ sagt Nils Christiansen, Erstautor der Studie und Wissenschaftler am Hereon-Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung.

Dass sich diese Auswirkungen nicht nur auf das direkte Umfeld der Windparks beschränken, sondern große Gebiete darüber hinaus betreffen, ist besonders relevant für die Bewertung der Wirksamkeit mariner Schutzgebiete in der deutschen Bucht. Auch wenn Schutzgebiete nicht direkt an Windparks angrenzen, können sie trotzdem davon beeinflusst werden. Diese Ergebnisse sollten daher beim schnell voranschreitenden Ausbau von Offshore-Windkraft berücksichtigt werden. Anstatt davon auszugehen, dass Gebiete außerhalb von Windparks vollkommen unberührt bleiben, sollte eher ermittelt werden, ob und wie weit Windparks von Schutzzonen entfernt sein müssen. Denn ihr Einfluss muss dabei nicht zwangsläufig negativ sein – was wiederum zeigt: Die Energiewende kann nur in Verbindung mit Umweltschutz nachhaltig sein.