Offshore-Windparks: Studie zeigt möglichen Effekt auf Niederschlagsverteilung

Ein Forschungsteam des Helmholtz-Zentrums Hereon hat simuliert, wie sich ein sehr weitreichender Offshore-Windausbau auf den Regen in Nord- und Ostsee auswirken würde. Ergebnis: mehr Niederschlag über den Windparks, weniger an der Küste.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 4 MIN. LESEN

Ein Forschungsteam um Naveed Akhtar vom Helmholtz-Zentrum Hereon hat im Fachjournal Communications Earth & Environment eine Studie veröffentlicht, die den Zusammenhang zwischen Offshore-Windparks und regionaler Niederschlagsverteilung modelliert. Untersuchungsgebiet waren Nordsee, Ostsee, Ärmelkanal und Irische See. Kernbefund: In einem technisch maximal ausgebauten Zukunftsszenario würde der Regen über den Windparkflächen zunehmen, an vorgelagerten Küstenabschnitten dagegen abnehmen.

Die Forschenden rechneten mit dem hochauflösenden Regionalklimamodell COSMO-CLM, das die Atmosphäre über einem Gitter von rund 5 Kilometern Kantenlänge abbildet. Sie simulierten sechs Szenarien: den Windpark-Bestand von 2023, die für 2030 geplanten Anlagen und ein technisches Maximalszenario für 2050, jeweils mit unterschiedlichen Turbinengrößen von 5 bis 15 Megawatt. Grundlage war eine Zehn-Jahres-Simulation von 2008 bis 2017, über die die Wetterlagen gemittelt wurden.

Warum Turbinen den Regen verschieben

Rotoren entziehen dem Wind Bewegungsenergie und verwirbeln die Luftströmung dahinter. Dadurch steigt feuchte Meeresluft verstärkt auf, kühlt ab und kondensiert, es bilden sich mehr Wolken und mehr Regen direkt über dem Windpark. Der Wind, der stromabwärts weiterzieht, hat dagegen weniger Feuchtigkeit im Gepäck, wenn er die Küste erreicht.

Im 2050-Maximalszenario sank die Windgeschwindigkeit über den Windparkflächen um 2 bis 3 Meter pro Sekunde. Gleichzeitig stieg der Niederschlag über den Anlagen um 8 bis 10 Millimeter pro Monat, ein Plus von 12 bis 18 Prozent, in Spitzen bis 20 Prozent. An Teilen der Küste in Nordwest-Schleswig-Holstein, den niedersächsischen Küstenzonen, den Niederlanden und der westlichen britischen Küste sank der Niederschlag im selben Zeitraum um 5 bis 8 Millimeter pro Monat, 5 bis 8 Prozent, örtlich 10 bis 15 Prozent. Am stärksten betroffen war laut Studie die Region um Herning in Jütland, unterhalb des Windparkclusters Nordsøen I rund 80 Kilometer vor der dänischen Westküste: Dort lag der Rückgang bei über 15 Prozent.

Die Zahl der Regentage in Jütland blieb dabei nach der Tagesanalyse der Forschenden etwa konstant. Verschoben hat sich vor allem die Intensität: weniger Starkregen, mehr schwächere Niederschlagsereignisse. Über dem vorgelagerten Windparkgebiet selbst nahm die Zahl der Niederschlagsereignisse leicht zu, um rund 3 Prozent, mit einer Tendenz zu intensiveren Ereignissen. Mehrere Windparkgebiete zeigten dabei hohe statistische Signifikanzwerte.

Maximalszenario, kein Ausbauplan

Das 2050-Szenario, in dem die Effekte auftreten, ist bewusst extrem gewählt. Die Forschenden haben darin sämtliche in Nord- und Ostsee ausgewiesenen Eignungsflächen vollständig bebaut, deutlich mehr Kapazität, als die EU mit ihrem offiziellen Ziel von rund 300 Gigawatt Offshore-Windleistung bis 2050 anpeilt. Der Bestand von 2023 und der für 2030 geplante Ausbau zeigten in den Simulationen nur kleine Effekte, die größtenteils auf die Meeresfläche selbst beschränkt blieben. Das Signal wird erst bei einem Ausbaugrad sichtbar, der weit über den derzeit beschlossenen Zielen liegt.

„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 Erstautor Naveed Akhtar. Die Forschenden fordern weitere Multi-Modell-Untersuchungen, um die Unsicherheiten in den Simulationen zu verringern.

Was das für den Windkraft-Ausbau bedeutet

Ähnlich wie bei Untersuchungen zu Extremwinden und Offshore-Turbinen geht es der Studie darum, physikalische Nebenwirkungen des Ausbaus früh zu kennen, bevor sie zum Problem werden. Küstenschutz, Landwirtschaft und Trinkwasserplanung an der Nordseeküste können solche Effekte in ihre langfristigen Annahmen einbauen, sofern der Ausbau tatsächlich in die Nähe des hier simulierten Maximums rückt.

Wie schnell und in welchem Umfang Europa überhaupt in diese Größenordnung vorstößt, ist offen. Lieferketten, Fachkräftemangel und Genehmigungsverfahren bremsen den Offshore-Ausbau schon heute, wie Cleanthinking mehrfach beschrieben hat, etwa dazu, wie Europas Windkraft-Boom an seine Grenzen stößt. Auch wirtschaftliche Risiken für einzelne Betreiber, wie sie zuletzt bei Offshore-Projekten von BP und TotalEnergies sichtbar wurden, verlangsamen das Tempo. Das technische Maximalszenario der Hereon-Studie bleibt damit vorerst eine Modellrechnung, die zeigt, wo Grenzen liegen könnten.

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