Đến năm 2050, công suất điện gió ngoài khơi Biển Bắc dự kiến ​​sẽ tăng hơn mười lần. Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Helmholtz Hereon đã lần đầu tiên phân tích tác động tổng thể dài hạn của số lượng lớn các trang trại điện gió này đối với động lực học thủy văn của Biển Bắc. Họ nhận thấy rằng mô hình hiện tại có thể thay đổi trên quy mô lớn. Nghiên cứu này nêu bật các phương pháp để giảm thiểu rủi ro tiềm tàng đối với môi trường ngay từ giai đoạn đầu. Công trình này gần đây đã được công bố trên tạp chí Communications Earth & Environment .

Các tuabin gió ngoài khơi làm thay đổi dòng hải lưu và dòng chảy trong không khí. Cánh quạt thu năng lượng gió và ảnh hưởng đến dòng chảy bề mặt, trong khi các trụ tuabin dưới nước đóng vai trò như vật cản và làm chậm dòng thủy triều. Những cấu trúc xoáy này, được gọi là hiệu ứng xoáy , tương tác với nhau và quyết định những tác động vật lý phức tạp của các trang trại điện gió ngoài khơi. Một nhóm nghiên cứu do nhà địa vật lý học Tiến sĩ Nils Christiansen từ Viện Hereon về Hệ thống ven biển - Phân tích và Mô hình hóa dẫn đầu đã lần đầu tiên phân tích tác động của cả hai hiện tượng này cùng nhau và tính toán phạm vi của chúng cho kịch bản mở rộng đến năm 2050.

Một mô hình dòng chảy mới

Nghiên cứu cho thấy sự tương tác của hiệu ứng xoáy nước dẫn đến giảm tốc độ cực đại và thay đổi tần số dòng chảy ở Vịnh Đức. "Các mô phỏng của chúng tôi cho thấy một mô hình dòng chảy mới, có cấu trúc tinh tế, không chỉ rõ ràng trong các trang trại điện gió mà còn có thể lan rộng khắp Biển Bắc - với tốc độ bề mặt giảm tới 20% trong kịch bản mở rộng vào năm 2050", Christiansen cho biết. Điều này có thể dẫn đến những thay đổi quy mô lớn trong vận chuyển trầm tích hoặc sự trộn lẫn nước biển. Những yếu tố này cũng định hình hệ sinh thái biển.

Ngoài ra, những thay đổi trong mô hình dòng chảy cũng có ảnh hưởng đến độ chính xác của các dự báo dòng chảy , điều này có liên quan đến giao thông hàng hải, ví dụ, nhưng cũng liên quan đến quản lý thiên tai, bảo vệ môi trường và ngành thủy sản.

Giảm thiểu rủi ro ngay từ giai đoạn đầu

Bên cạnh những thay đổi dài hạn quy mô lớn có thể xảy ra, Christiansen và các đồng nghiệp cũng trình bày những phương pháp ban đầu để giảm thiểu tác động đến môi trường biển. Các mô phỏng cho thấy khoảng cách giữa các tuabin , vị trí của các trang trại gió và điều kiện thủy triều cục bộ là những yếu tố quyết định mức độ thay đổi của dòng chảy, nhiệt độ và sự pha trộn nước.

Kết quả cho thấy khoảng cách lớn hơn giữa các tuabin gió có thể làm giảm đáng kể sự chồng chất của nhiễu loạn do luồng thủy triều gây ra, dẫn đến sự trộn lẫn ít hơn – một yếu tố quan trọng đã được xác định trong một nghiên cứu trước đây của Hereon liên quan đến các tuabin lớn hơn và các tác động khí quyển do đó. Những phát hiện này có thể làm cơ sở cho việc quy hoạch bền vững và thiết kế trang trại gió tối ưu.

"Điện gió ngoài khơi là một thành phần quan trọng của quá trình chuyển đổi năng lượng và khử carbon," Christiansen nói. "Đồng thời, chúng ta cần hiểu rõ các loại công trình ngoài khơi khác nhau và kích thước của tua bin ảnh hưởng đến Biển Bắc như thế nào. Chỉ khi đó, chúng ta mới có thể cung cấp cho xã hội và nền kinh tế thông tin chính xác và phát triển các biện pháp để giảm thiểu rủi ro tiềm tàng ngay từ giai đoạn đầu."