Offshore windenergie wordt beschouwd als een van de belangrijkste pijlers van de energietransformatie van de EU. De EU is van plan om de geïnstalleerde capaciteit van offshore windenergie in de Noordzee tegen 2050 met meer dan tien keer de huidige basis uit te breiden. Nieuw onderzoek van het Helmholtz-Zentrum Hereon, een dochteronderneming van de Duitse Helmholtz Association, wijst er echter op dat deze uitbreiding het transport- en depositieproces van zeebodemsediment op grote schaal en voor een lange tijd hervormt en al duidelijke veranderingen heeft laten zien in zeegebieden zoals de Duitse Bocht. Relevante resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift "Communications Earth & Environment".
Het onderzoek wijst erop dat fijn stof in de Noordzee vrijwel voortdurend in beweging is, inclusief sedimenten op de zeebodem die worden bewogen door golven en oceaanstromingen, materiaal dat via het Engelse Kanaal uit de Atlantische Oceaan wordt geïmporteerd, en sediment dat door rivieren in zee wordt meegevoerd. Deze deeltjes bezinken en hersuspenderen herhaaldelijk, en hopen zich uiteindelijk op in een fijne modderlaag in relatief kalme wateren. Offshore windturbines vormen "obstakels" op het wateroppervlak en onder water, waardoor de gelaagde structuur van het waterlichaam wordt verstoord en de stroomsnelheid in een groot gebied wordt verzwakt, waardoor het ruimtelijke patroon van sedimenttransport en afzetting verandert.
Het team van het Helmholtz Center ontdekte dat bestaande offshore windparken hebben geleid tot een herverdeling van sediment over de Noordzee, waarbij tot ongeveer 1,5 miljoen ton sediment per jaar betrokken is, dat grote hoeveelheden organische koolstof bevat. Een aanzienlijk deel van dit sediment is afkomstig van mariene planten- en dierenresten en is rijk aan deeltjesvormige organische koolstof (POC). Nadat deze deeltjesvormige organische koolstof op de zeebodem is bezonken, kan deze voor honderden jaren in de sedimentlaag worden opgeslagen, waardoor de zeebodem een belangrijke koolstofput wordt, waardoor de oceaan koolstofdioxide voor een lange tijd kan absorberen en opslaan en de impact van de klimaatverandering kan worden vertraagd.
Om de impact van windparken op sediment- en koolstofopslagprocessen te kwantificeren, heeft het onderzoeksteam een nieuw numeriek model geconstrueerd dat atmosferische omstandigheden, golven, stromingen en sedimenttransportprocessen in het simulatieraamwerk integreerde. Het model, ontwikkeld op basis van eerder onderzoek van het agentschap naar de impact van offshore windturbines op lucht- en waterbewegingen, maakt het mogelijk om de gecombineerde effecten van clusters van windparken op de sedimentatiedynamiek op regionale schaal te beoordelen.
"Onze simulatieresultaten laten zien dat naarmate de offshore windparken de komende decennia blijven groeien, de omvang van deze herverdeling van sediment zich zal blijven accumuleren." zei Jiayue Chen, eerste auteur van het artikel en Instituut voor Kustsysteemanalyse en Modellering bij het Helmholtz Center. Ze wees erop dat deze verandering van invloed kan zijn op het werkingsmechanisme en de koolstofopslagcapaciteit van het Noordzee-ecosysteem op de lange termijn. Ongeveer 52% van de herverdeling van sediment vindt plaats in de Duitse Golf, waardoor dit gebied een van de zwaarst getroffen gebieden is.
De onderzoekers zijn van plan zich vervolgens te concentreren op het beoordelen van de specifieke impact van deze veranderingen op gevoelige kustgebieden zoals de Waddenzee. De evolutie van wadplaten en eilanden in de Waddenzee is afhankelijk van een continue aanvoer van sediment om de druk van morfologische aanpassing als gevolg van de stijgende zeespiegel te kunnen weerstaan. Zodra het sedimenttransportpad door grootschalige technische faciliteiten wordt veranderd, kan dit een diepgaande invloed hebben op de stabiliteit van kustlandvormen en de structuur van het ecosysteem.
Tegelijkertijd onderzoekt het team ook verder de feedbackeffecten van deze processen op de functie van koolstofputten in de oceaan. Als fijnkorrelig sediment dat organische koolstof bevat, wordt ‘getransporteerd’ van een gebied dat oorspronkelijk bevorderlijk was voor begraving op lange termijn naar een omgeving die gevoeliger is voor herroering en remineralisatie, kan de efficiëntie van de koolstofopslag van de oceaan op de lange termijn veranderen, waardoor indirect de regionale en zelfs mondiale koolstofcyclus wordt beïnvloed.
"Door een beter inzicht te krijgen in de sedimentdistributie en de koolstofopslagpatronen in de Noordzee, kunnen we de langetermijnrisico's voor de kuststabiliteit, de scheepvaartveiligheid en de ecosysteemfunctie van de Duitse Bocht uitgebreider beoordelen", aldus Chen Jiayue. Ze benadrukte dat dit onderzoek een belangrijke basis biedt voor de duurzame ontwikkeling van offshore windenergie en beleidsmakers, bedrijven en industrieën helpt om beter rekening te houden met het draagvermogen en de ecologische impact bij het plannen van de locatiekeuze en inrichting van toekomstige windparken.