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Der Zweck von Windkraftanlagen ist die Bereitstellung von Strom ohne direkte Emissionen. So sollen sie den Ausstoß von Treibhausgasen reduzieren und einen positiven Beitrag für die Umwelt und das Klima leisten. Ohne Folgen für die Umwelt ist ihr Einsatz aber ebenfalls nicht.

Laut einer Studie des Helmholtz-Zentrums Hereon könnten Windräder, vor allem, wenn es noch mehr werden, in der Zukunft auch die regionale Niederschlagsverteilung beeinflussen, wenn ein weitreichender Ausbau stattfindet.

Um die konkreten Ergebnisse vorwegzunehmen: Die Forscher des Hereon-Instituts für Küstensysteme kamen zu dem Schluss, dass ein massiver Ausbau von Offshore-Windparks in einigen Jahren zu einer Zunahme der Niederschläge über den Offshore-Windparkgebieten führen könnte. Gleichzeitig hätte dies zur Folge, dass in angrenzenden Küstenregionen die Niederschläge abnehmen würden.

Das Institut erklärt, dass dabei die Windräder dem Wind einen Teil seiner Bewegungsenergie entziehen und gleichzeitig Luftwirbel erzeugen würden. Ein großflächiger Ausbau von Offshore-Windparks könne die Windgeschwindigkeiten an der Oberfläche um bis zu 11 km/h verringern. Hinter den Anlagen käme es zu einem verstärkten Austausch zwischen Luftschichten. Feuchte Luft könne dadurch aufsteigen, abkühlen und kondensieren. Die Folge seien Wolkenbildung und Niederschläge über den Windparks.

Gleichzeitig verändere sich der Transport von Feuchtigkeit in Richtung Küste. Wenn Luftmassen über den Windparkgebieten verstärkt Niederschlag abgeben würden, stünde in den Küstenregionen weniger zur Verfügung.

Für Teile Dänemarks, Deutschlands, der Niederlande und Großbritanniens ergeben die Simulationen ab 2050 Rückgänge der Niederschläge an den Küstenregionen von 10 bis über 15 Prozent. Das werde besonders bei Südwestwind deutlich. In den Jahren 2023 (damaliger Bestand) und 2030 sollen die Niederschlagseffekte laut Hereon noch gering (gewesen) sein und sich vor allem nur über See abspielen.

Dieser Effekt könnte ein Problem für Landwirte darstellen. Sie sind auf Regen angewiesen, um gute Ernteerträge ihrer Feldfrüchte zu erzielen. Weniger Regen an den norddeutschen Küsten würde für hiesige Landwirte noch schwierigere Bedingungen darstellen als ohnehin schon durch Dürreperioden in den Sommermonaten.

Grundlage für die Studie waren laut dem Institut Wetterdaten aus den Jahren 2008 bis 2017. Durch die Betrachtung eines Jahrzehnts ließen sich Mittelwerte zu den Wetterlagen bestimmen, so die Erklärung. Zudem reduziere dies Schwankungen einzelner Jahre. Ebenso berücksichtige die Studie die Verwendung verschiedener Turbinengrößen an den Windkraftanlagen – ein Ansatz, der bisher noch nicht verfolgt worden sei.

Die Forscher übertrugen die Wetterdaten auf Simulationen von verschiedenen künftigen Ausbauszenarien der Offshore-Windenergie in Nord- und Ostsee. Maßgeblich sei jedoch ein Szenario gewesen, das über die aktuellen Ausbauziele der Europäischen Union hinausgeht. Hierbei gingen die Forscher davon aus, dass sämtliche, für Offshore-Windenergienutzung ausgewiesene Flächen in Nord- und Ostsee maximal mit Windparks bebaut würden.

Dadurch ergäbe sich eine installierte Leistung von rund 600 Gigawatt (GW), die deutlich über den diskutierten Ausbauzielen von bis zu 300 GW bis 2050 liegen. Ob selbst diese Ziele erreicht werden, ist jedoch fraglich. Aktuell stehen mehrere Windkraft-Projekte vor den deutschen Nord- und Ostseeküsten wegen gestiegener Kosten und schwierigerer wirtschaftlicher Lage auf der Kippe.

Dennoch hätten die Forscher dieses Extremszenario gewählt, um Klimaeffekte deutlich sichtbar zu machen und deren Größenordnung abzuschätzen. Zudem berücksichtigten sie unter anderem auch die Auswirkungen von Windkraftanlagen auf Windgeschwindigkeit, Luftdurchmischung und Feuchtigkeitstransport. Ziel war es, die atmosphärischen Prozesse besser zu verstehen, die durch große Offshore-Windparkflächen ausgelöst werden könnten. Hierbei ist zu erwähnen, dass im 300-GW-Szenario künftig kaum Küsteneffekte erwartet werden.

„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“, sagte Dr. Naveed Akhtar, Erstautor der Studie.

Hereon hat lediglich die bodennahen Windgeschwindigkeiten, Luftdurchmischungen und Anzahl der Niederschläge nach den Wetterdaten im genannten Zeitraum simuliert. Die Studie begrenzt sich zudem auf ein regionales Klimamodell, genannt COSMO-CLM.

In der vorliegenden Studie haben die Forscher auch den Einfluss von Meeresströmungen außen vor gelassen. Das hat dasselbe Institut zuvor in einer anderen Studie untersucht. Demnach beeinflussen Windparks in der Nordsee auch die Strömungen der Gezeiten.

Die Studie hat zudem weitere menschliche Entwicklungen und mögliche Klimaeinflüsse wie die Schifffahrt oder den Flugverkehr auf und über der Nordsee nicht berücksichtigt. Auch diese könnten bei starker Expansion künftig für mehr Emissionen sorgen und das lokale Klima beeinflussen.

Mit dem Ausbau der Windkraft erhofft sich die EU-Kommission, die Dekarbonisierung der Energieversorgung weiter voranzubringen. Ziel ist es in diesem Zuge die Erwärmung der Erdatmosphäre zu begrenzen.

Besonders in den vergangenen Jahren hat Europa bei der Nutzung der Windenergie erhebliche Fortschritte erzielt. Inzwischen beträgt die installierte Onshore-Kapazität, also der Windkraftanlagen an Land, mit Stand 1. September 2026 rund 270,5 GW. Offshore sind es 40,9 GW, wovon 23,2 GW auf die 27 EU-Staaten entfallen.

Bis 2030 strebt die EU eine installierte Gesamt-Windkraftkapazität von 425 GW an. Dazu ist vorgesehen, die Offshore-Windkapazität bis 2030 auf 60 GW zu erhöhen – dem 2,6-Fachen der aktuellen Kapazität. Bis 2050 sollen es schließlich 300 GW allein in der Nordsee sein.

Die Studienautoren beschreiben die Nordsee entsprechend als „wichtigen Knotenpunkt für die Offshore-Windenergie“. Dies begründen sie mit den dort – noch – vergleichsweise starken und weitestgehend beständigen Windverhältnissen.

Die Forscher sind davon überzeugt, dass die Studienergebnisse die maritime Raumplanung unterstützen und die grenzüberschreitende Zusammenarbeit in der Nord- und Ostseeregion stärken können. Frühere Hereon-Studien hätten bereits gezeigt, dass unter anderem Größe, Anordnung und Abstand von Windkraftanlagen einen wichtigen Einfluss auf atmosphärische Effekte haben können.

Künftig plant das Institut die Ausbauszenarien und deren mögliche Auswirkungen auf die Umwelt und das Klima weiter zu untersuchen. Dazu zählt auch zu analysieren, wie Turbinendichte, Parkgröße und räumliche Verteilung das regionale Klima beeinflussen. Darüber hinaus möchten die Forscher die Auswirkungen auf Ozean und Ökosysteme weiter untersuchen.