Morska energetyka wiatrowa jest kluczowym elementem transformacji energetycznej i dekarbonizacji gospodarki, z której nie zrezygnowała Unia Europejska. Jednak najnowsze badanie na temat skumulowanego wpływu hydrodynamicznego morskich farm wiatrowych na prądy Morza Północnego i temperaturę powierzchni wody sugeruje, iż tego rodzaju instalacje budowane na dużą skalę zmieniają ekosystem. Może to przełożyć się na ograniczenie zasobu ryb i mieć szereg innych negatywnych konsekwencji nie tylko dla rybołówstwa, ale także dla żeglugi, operacji poszukiwawczo-ratunkowych i bezpieczeństwa państw.
Recenzowane badanie zatytułowane Cumulative hydrodynamic impacts of offshore wind farms on North Sea currents and surface temperatures [„Skumulowany hydrodynamiczny wpływ morskich farm wiatrowych na prądy i temperaturę powierzchni Morza Północnego”], a opublikowane w czasopiśmie „Communications Earth & Environment” analizuje, jak intensywny rozwój energetyki wiatrowej na tym akwenie wpływa na fizyczne parametry morza. Wyniki tego projektu opublikowano 13 stycznia 2026 r. w magazynie „Nature”. Autorami są: Nils Christiansen, Ute Daewel i Corinna Schrum.
Wesprzyj nas już teraz!
Uczeni zauważyli, że „Morskie farmy wiatrowe w coraz większym stopniu kształtują dynamikę oceanów przybrzeżnych, ale ich skumulowane oddziaływania fizyczne pozostają słabo mierzalne. Wykorzystując trwające prowadzone na Morzu Północnym już od dekad symulacje o wysokiej rozdzielczości, wykazujemy, że rozwój energetyki wiatrowej na dużą skalę na morzu może zmniejszyć prędkość prądów i zmienić lokalne rozkłady energii pływów. Wiatr i fale pływowe wywierają odrębne, ale wzajemnie oddziałujące na siebie wpływy na fizykę oceanu: anomalie prędkości wiatru napędzają oddziaływania hydrodynamiczne w polu dalekim, podczas gdy opór wywołany przez konstrukcję nasila lokalne turbulencje i mieszanie. Rozstaw turbin okazuje się kluczowym czynnikiem kontrolującym interakcje w falach pływowych, regulując powstawanie gorących punktów o wysokiej turbulencji. Efekty falowania w polu bliskim i dalekim wpływają na mieszanie pionowe i powierzchniowe strumieni ciepła – napędzane głównie przez redukcję naprężeń wiatru na dużą skalę – co prowadzi do płytszych warstw mieszanych i długotrwałego ocieplenia powierzchni na obszarach farm wiatrowych. Nasze odkrycia ujawniają fizyczny ślad morskiej energetyki wiatrowej w skali basenu i podkreślają potrzebę uwzględnienia oddziaływań hydrodynamicznych w przyszłym planowaniu morskich farm wiatrowych”.
Morze Północne, jako zbiornik szelfowy, jest silnie zależne od wiatru i pływów. Zaburzenie tych procesów ma kluczowe znaczenie dla środowiska morskiego i żyjącej tam fauny.
Z symulacji przeprowadzonych przez uczonych wynika zaś, że instalowanie na masową skalę morskich farm wiatrowych będzie miało daleko idące konsekwencje dla ludzi.
„Do 2024 r. na Morzu Północnym zainstalowano około 23,5 GW morskiej energii wiatrowej, a około 4 500 turbin będzie w eksploatacji. W związku z celami politycznymi zakładającymi zwiększenie mocy do 120 GW do 2030 roku oraz 300 GW do 2050 r., przewidywany wzrost liczby morskich instalacji wiatrowych na Morzu Północnym budzi obawy o potencjalne systematyczne zmiany hydrodynamiczne na obszarach przeznaczonych pod intensywną zabudowę” – napisali uczeni.
Wskazali przy tym, że „opór aerodynamiczny morskich turbin wiatrowych – zarówno w atmosferze, jak i w oceanie – wpływa na dynamikę oceanów w skali lokalnej i regionalnej, oddziałując na środowisko morskie”.
Farmy wpływają na prądy morskie, ponieważ fundamenty turbin wiatrowych działają jak sztuczne rafy i przeszkody, powodując lokalne turbulencje i zakłócenia w przepływie wody. W skali całego Morza Północnego prowadzi to do zmian w strukturze prądów, szczególnie w obszarach o dużym zagęszczeniu farm.
Ponadto wzrost mieszania wód spowodowany przez turbulencje wywołane przez farmy ma wpływ na zmiany temperatury powierzchni morza, sprowadzając chłodniejszą wodę z głębin na powierzchnię i prowadząc do jej lokalnego ochłodzenia.
Farmy przyczyniają się do zwiększonego mieszania wertykalnego (od dna do powierzchni), co ma znaczenie dla rozkładu składników odżywczych oraz ciepła w morzu. A to z kolei oddziaływuje na faunę.
Skumulowany efekt setek lub tysięcy turbin w związku z planowanymi nowymi inwestycjami np. do 2030 r. i później może doprowadzić do konkretnych zmian hydrodynamicznych w skali całego regionu.
Będzie to miało implikacje ekologiczne (np. wpływ na przemieszczanie się larw ryb, rozkład osadów oraz dostępność składników odżywczych dla fitoplanktonu, organizmów morskich, zmieniając cały ekosystem Morza Północnego).
Autorzy badania zalecili uwzględnianie tych skumulowanych efektów hydrodynamiki w przyszłych planach zagospodarowania przestrzennego morskich farm wiatrowych, aby ograniczyć potencjalne negatywne skutki.
Ryzyko związane ze znaczącą zmianą warunków wiatrowych i wodnych w oceanach wiąże się z negatywnym wpływem nie tylko na rybołówstwo komercyjne, ale także na żeglugę, reagowanie na katastrofy, operacje poszukiwawczo-ratunkowe, a nawet obronę narodową.
Symulacje naukowców z Centrum Helmholtza Hereon, którzy po raz pierwszy przeanalizowali długoterminowy wpływ planowanej dużej liczby farm wiatrowych na hydrodynamikę Morza Północnego, wykazały, że wzorzec prądów może zmieniać się na dużą skalę.
Morskie turbiny wiatrowe zmieniają prądy powietrza i oceanu. Wirniki, pobierające energię wiatru wpływają na prądy powierzchniowe, podczas gdy filary turbin pod wodą działają jak przeszkody i spowalniają prądy pływowe. Te „struktury śladu aerodynamicznego” oddziałują na siebie i określają złożone implikacje fizyczne morskich farm wiatrowych.
Grupa badawcza kierowana przez geofizyka dr. Nilsa Christiansena z Instytutu Analizy i Modelowania Systemów Przybrzeżnych Hereon po raz pierwszy przeanalizowała łącznie skutki obu tych zjawisk, uwzględniając polityczny scenariusz ekspansji farm do 2050 roku.
– Nasze symulacje przedstawiają nowy, precyzyjnie ustrukturyzowany wzorzec przepływu, który jest widoczny nie tylko w obrębie farm wiatrowych, ale może również rozprzestrzeniać się po Morzu Północnym, z prędkością powierzchniową spadającą nawet o 20% w scenariuszu ekspansji do 2050 roku – zastrzegł Christiansen. Wskazał, że zmiany w układzie przepływu mają wpływ na dokładność prognoz przepływu, a od nich jest uzależniony ruch statków, zarządzanie kryzysowe, ochrona środowiska i rybołówstwo.
Źródła: nature.com, phys.org
AS
