Масштабное строительство морских ветроэлектростанций в Северном море может привести к сокращению осадков в прибрежных районах Дании, Германии, Нидерландов и Великобритании. К такому выводу пришли исследователи из Центра Гельмгольца Hereon и Гамбургского университета в Германии. Согласно их расчетам, при максимальном освоении уже определенных для ветроэнергетики морских зон количество осадков на отдельных участках побережья может снизиться на 8-15%, а в некоторых районах датской Ютландии – более чем на 15%. При этом непосредственно над самими ветропарками дождей, наоборот, станет больше.
Сегодня в Европе установлено около 34 ГВт мощности морских ветроэлектростанций, но к 2030 году Евросоюз рассчитывает довести ее до 60 ГВт, а к 2050 году – до 300 ГВт. Значительная часть новых мощностей появится в Северном море. Страны региона договорились совместно создать там не менее 260 ГВт морской ветроэнергетики к середине века. Поэтому ученые решили проверить как такое масштабное строительство может повлиять на количество осадков в прибрежных районах.
Для этого исследователи использовали региональную климатическую модель COSMO-CLM, которая позволяет учитывать воздействие ветряных турбин на движение воздуха. Они рассмотрели три варианта развития морской ветроэнергетики: фактическое размещение ветропарков в 2023 году, планы на 2030 год и максимальный сценарий после 2050 года, при котором ветряные электростанции занимают все определенные для их строительства морские зоны. Расчеты охватывали десять лет погодных условий – с 2008 по 2017 год. Для сценария 2030 года использовались турбины мощностью 10 МВт, а для максимального варианта сравнивались установки мощностью 5, 10 и 15 МВт.
Ветряные турбины получают энергию из движущегося воздуха и тем самым замедляют его. За крупными ветропарками образуются протяженные области с меньшей скоростью ветра и повышенной турбулентностью, причем при определенных атмосферных условиях такой след может распространяться на 50-70 км. При большом количестве турбин эти изменения начинают влиять на движение воздушных масс уже в масштабах целого региона. В максимальном сценарии скорость ветра на высоте 10 м над поверхностью моря в районах ветропарков снижалась на 2-3 м/с.
Одновременно турбины усиливают вертикальное перемешивание воздуха. Влажный морской воздух активнее поднимается вверх, что способствует образованию облаков и выпадению осадков непосредственно над ветропарками. В сценариях после 2050 года количество осадков в этих районах увеличивалось на 8-10 мм в месяц или на 12-18%. Из-за этого в воздушных массах, которые затем движутся к суше, остается меньше влаги, поэтому на расположенном дальше побережье осадков становится меньше.
Сильнее всего этот эффект проявился в Дании. В отдельных районах Ютландии сокращение осадков превышало 15%. Особенно заметные изменения модель показала в районе города Хернинг, расположенного по направлению ветра примерно в 80 км от крупной планируемой зоны Nordsøen I у западного побережья Дании. На северо-западе немецкой земли Шлезвиг-Гольштейн и в прибрежных районах Нижней Саксонии количество осадков снижалось примерно на 5-8%. Сопоставимое сокращение наблюдалось на большей части Нидерландов, а ветропарки в Ирландском море приводили к уменьшению осадков примерно на 5-8% на западе Великобритании.
Ключевую роль при этом играет направление ветра. В Северном море преобладают юго-западные ветры, которые переносят влажный воздух в сторону европейского побережья. Именно при таком направлении влияние ветропарков оказалось наиболее сильным: над ними количество осадков увеличивалось на 9-20%, а в прилегающих прибрежных районах сокращалось примерно на 5-8%. При северо-западных ветрах заметного влияния на осадки на суше модель практически не показывала. Наиболее выраженным эффект был осенью и зимой, когда сокращение осадков местами достигало 10-20%. Весной влияние было слабее, а для лета устойчивых изменений ученые не обнаружили.
При этом, как выяснили исследователи, ветряные электростанции меняют не столько количество дождливых дней, сколько интенсивность дождей. Например, в центральной части Ютландии число дней с осадками практически не изменилось, но сильные дожди стали менее интенсивными. Над расположенными перед побережьем ветропарками происходило обратное: количество событий с осадками увеличивалось примерно на 3%, одновременно возрастала и их интенсивность.
При нынешних масштабах морской ветроэнергетики и в сценарии ее развития до 2030 года заметного влияния на количество осадков на суше модель практически не показала. Существенные изменения возникали только при максимально плотном освоении морских территорий после 2050 года. Ученые подчеркивают, что этот сценарий представляет собой верхнюю границу возможного развития отрасли, а сами расчеты выполнены с помощью одной климатической модели. Поэтому следующим шагом должны стать исследования с использованием других моделей, различных вариантов плотности и расположения ветропарков.
