Große Windfarmen beeinflussen den Wind weiträumig

Große Windfarmen beeinflussen den Wind weiträumig. Die Effekte sind in mehr als 35 km Entfernung messbar.

Es ist kein Geheimnis, dass Bäume, Berge und Häuser den Wind in ihrer unmittelbaren Umgebung beeinflussen. Das kann für windgetriebene Wassersportler durchaus positiv sein. Wenn sich Wind an Bergen vorbeiquetschen muss, entstehen, verglichen zum auf den Berg treffenden Wind, Zonen mit weniger Wind und Zonen mit mehr Wind. Pozo ein gutes Beispiel für so einen Düseneffekt.

Dass ein einzelner Baum den Wind nur sehr kleinräumig beeinflusst und ein Berg erheblich großflächigeren Einfluss hat, ist ebenfalls einleuchtend. In genügend Entfernung zur Küste ist der Oberflächenwind auf dem offenen Meer stärker als im Binnenland. Auch das ist logisch nachvollziehbar, weil auf dem Meer weniger Hindernisse den Wind stören.

Eine Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums hat im Juni 2021 eine Studie zum Einfluss von Off-Shore-Windfarmen auf den Wind in der Nordsee veröffentlicht. Bei dieser Studie wurde unter anderem mit Simulationen gearbeitet. Es ging es vor allem darum, ob eine Windfarm in Lee von anderen Windfarmen durch Wind-Defitzite weniger Ertrag hat.

Eine Windturbine entzieht der Atmosphäre Bewegungsenergie und wandelt einen Teil dieser Energie in Elektrizität um. Übrig bleibt turbulente kinetische Energie in Lee und über der Windturbine. Oberhalb der Windfarm ist die Luft im Vergleich zur Umgebung um den Faktor 10 bis 20 turbulenter. Dieser Effekt war laut Studie noch 350 Meter über der Windfarm messbar.

Bei sehr großen Windfarmen kommt es schon innerhalb der Farm zu einem graduellen Ertragsabfall. In benachbarten Windfarmen kann der Ertragsverlust 20% oder mehr betragen. Dies betrifft besonders den Frühling. Im November und Dezember ist der Effekt laut der Studie geringer, da der Wind dann in sich viel turbulenter ist.

Die Reichweite des Einflusses auf den Wind lässt aber auch diejenigen aufhorchen, die mit dem Wind in den Händen ihren Spaß haben wollen. In stabilen atmosphärischen Bedingungen sind die Turbulenzen und die Reduktion des Windes noch in über 35 Kilometer Entfernung zur Windfarm messbar.

Bezogen auf den jährlichen Durchschnittswind von 7–8.5 m/s (Sommer) und 10–11.5 m/s (Winter), wird in der Studie von einer Reduzierung des Windes um 2 bis 2,5 Meter pro Sekunde gesprochen. Dieser Effekt nimmt dann graduell mit der Entfernung zur Windfarm ab. Damit wird der Wind in direkter Nähe der Windfarm, im idealisierten Modell bezogen auf den Durchschnittswind, um teils über 20% reduziert.

Ob Windsurfer diese Effekte tatsächlich spüren können, ist fraglich, denn die meisten großen Windfarmen liegen in ausreichend großer Entfernung zu den Küsten. In 35 - 40 km Entfernung wurde in Lee der Windfarm eine um etwa 1% niedrigere Windgeschwindigkeit errechnet.

Falls neu errichtete Windfarmen aus Platzgründen näher an der Küste gebaut würden, würde auch der Einfluss auf den Wind im Küstenbereich entsprechend steigen. Für die Zukunft sind weitere, größere Windfarmen in der Nordsee geplant.

Die Studie schließt mit den Sätzen: "Daher ist eine Optimierungsstrategie erforderlich, die sowohl auf nationalen als auch auf internationalen Überlegungen basiert, um wirtschaftliche Verluste zu minimieren und die Grenzen und Umweltauswirkungen der industriellen Offshore-Energieerzeugung zu bewerten. Darüber hinaus können atmosphärische Wirbelschleppen Reaktionen des Ozeans hervorrufen, da sie die Rauheit der Meeresoberfläche, die atmosphärische Stabilität und die Wärmeflüsse verändern und somit das Potenzial haben, das lokale Klima zu beeinflussen, was weitere Untersuchungen erfordert."

Quelle:
03.06.2021 / Nature / Accelerating deployment of offshore wind energy alter wind climate and reduce future power generation potentials
Link: www.nature.com/articles/s41598-021-91283-3