Учёные Центра Гельмгольца впервые смоделировали совокупное воздействие всех планируемых ветропарков Северного моря: к 2050 году скорость поверхностных течений замедлится до 20% в масштабах всего моря, а не только вблизи турбин.
Физика двойная: роторы замедляют ветер над водой, а подводные сваи тормозят приливные течения. Оба эффекта взаимодействуют и усиливают друг друга — именно это сочетание прежде никто не моделировал в полном масштабе.
Хорошая новость для отрасли: расстояние между турбинами оказалось ключевым параметром управления. Правильное размещение турбин способно существенно снизить экологический риск — и это уже можно закладывать в проектирование новых парков.
В феврале 2026 года в журнале Communications Earth & Environment — серии издательства Nature — вышла статья, которая обязана изменить то, как регуляторы и застройщики думают о морских ветропарках. Группа учёных под руководством Нильса Кристиансена из Института прибрежных систем Гельмгольц-Центра Hereon в Геештахте впервые смоделировала не отдельный ветропарк, а все сотни планируемых объектов Северного моря одновременно — на горизонте до 2050 года. Результат оказался неожиданным по масштабу.
К середине века мощность морской ветроэнергетики Северного моря вырастет более чем в десять раз по сравнению с сегодняшним уровнем. Это не фантастика — это план, к которому обязались Германия, Великобритания, Нидерланды, Дания и ещё шесть государств. Но прежде никто не считал, что произойдёт с самим морем, когда в нём встанет не одна сотня, а несколько тысяч турбин.
Два механизма, один результат
Морская турбина воздействует на водную среду двумя принципиально разными путями, и именно их сочетание делает картину сложнее, чем предполагали предыдущие исследования.
Первый механизм — воздушный. Роторы отбирают кинетическую энергию ветра. За турбиной возникает аэродинамический след — зона пониженной скорости воздушного потока. Этот след снижает напряжение ветра на поверхности воды, а значит, ослабляет движущую силу, которая разгоняет поверхностные течения. Эффект распространяется далеко за пределы самого парка.
Второй механизм — гидравлический. Подводные сваи и монопильные основания турбин физически загораживают путь приливным течениям. Они создают локальную турбулентность и зоны повышенного перемешивания воды. По данным исследования Кристиансена и коллег, расстояние между турбинами напрямую определяет, насколько эти локальные «горячие точки» турбулентности накладываются друг на друга.
За каждой турбиной образуется зона замедленного воздуха и воды — так называемый wake-эффект. На одном ветропарке он затухает через несколько километров. Когда парки стоят плотно один за другим — как это предполагается в Северном море к 2050 году — следы перекрываются и взаимодействуют. Суммарный эффект оказывается не просто суммой отдельных воздействий: он нелинейно больше. Именно это исследование Гельмгольца зафиксировало впервые.
Взаимодействие двух следов — воздушного и водного — было вычислено на высокодетальных компьютерных симуляциях, охватывающих десятилетний период. Команда сравнила состояние Северного моря без ветропарков с двумя сценариями: существующими установками и полным развёртыванием до 2050 года.
Что именно изменится
Главный результат: при сценарии развёртывания 2050 года скорость поверхностных течений замедлится до 20% — и это не локальный эффект внутри парка, а картина, распространяющаяся на всё Северное море. В Немецкой бухте исследование зафиксировало снижение пиковых скоростей течений и изменение частотных характеристик приливной динамики.
Следствия этого замедления — цепочка взаимосвязанных процессов. Более медленные течения иначе переносят донные отложения: там, где раньше песок и ил сносило, теперь они будут накапливаться. Модель проектирует увеличение содержания углерода в осадках в более глубоких районах южного Северного моря из-за снижения скоростей течений, а также уменьшение растворённого кислорода в зоне, где его концентрация и без того невысока.
Помимо этого, исследование зафиксировало долгосрочное потепление поверхности воды — до 0,2°C в районах ветропарков — за счёт того, что более слабый ветер хуже перемешивает тёплые поверхностные и холодные глубинные слои воды. Смешанный слой становится мельче.
Точность прогнозов течений критична для трёх отраслей сразу. Судоходство планирует маршруты с учётом скорости и направления потоков. Рыболовство ориентируется на миграции рыб, которые следуют за питательными веществами — а те, в свою очередь, зависят от вертикального перемешивания воды. Служба ликвидации разливов нефти рассчитывает дрейф загрязнения именно по моделям течений. Все три применяют одни и те же гидродинамические модели — и все три придётся пересчитать, если течения действительно изменятся.
Конкретный рычаг управления: расстояние между турбинами
Это исследование было бы тревожным, но практически бесполезным, если бы остановилось на описании проблемы. Его ценность — в том, что учёные нашли конкретный параметр, которым можно управлять.
По данным Кристиансена и коллег, расстояние между турбинами — ключевая переменная. Масштаб этих изменений зависит от расстояния между турбинами, расположения ветропарков и приливных условий — это говорит о том, что оптимизированное проектирование способно помочь минимизировать экологические воздействия. Иными словами: плотная расстановка максимизирует выработку, но создаёт экологические риски. Более разреженная — снижает риски, но и выработку. Задача проектировщиков — найти баланс, используя именно те симуляции, которые впервые стали возможны благодаря этой работе.
Это не теоретический вопрос. Германия, Нидерланды, Великобритания и Дания уже объявили тендеры на новые зоны. В каждом из них регуляторы требуют экологическую оценку воздействия. До выхода этой статьи такая оценка физически не могла включать совокупный гидродинамический эффект — данных не было. Теперь они есть.
Контрапункт: а что хорошего?
Было бы несправедливо остановиться только на рисках. Фундаменты турбин создают твёрдые поверхности в море, где их прежде не было. Это запускает экологическую цепочку: на сваях поселяются мидии и другие фильтраторы, вокруг них собирается рыба. По данным отдельного исследования, опубликованного в журнале Environmental Science & Technology, ветропарки в целом не оказывают чистого негативного воздействия на биоразнообразие донных сообществ — в значительной мере потому, что внутри охранной зоны парка прекращается донное траление. Рыба возвращается.
Иными словами, картина двойственная. Строительство турбин создаёт искусственные рифы и морские резерваты де-факто. Но их совокупное физическое воздействие на гидродинамику моря — процесс иного масштаба, который разворачивается медленно и до недавнего времени оставался вне поля зрения науки.
Морская ветроэнергетика — ключевой компонент энергетического перехода. Но нам нужно понимать, как разные типы морских установок и размеры турбин влияют на Северное море. Только тогда мы сможем дать обществу и экономике надёжную информацию и заблаговременно разработать меры по минимизации рисков.— Нильс Кристиансен, Институт прибрежных систем Гельмгольц-Центра Hereon, ведущий автор исследования
Что дальше: цифровые двойники и морское планирование
Исследование — не конечная точка, а методологический прорыв. Команда Hereon использует подход, который сам центр называет «цифровыми двойниками» побережья: компьютерная модель, включающая физику, химию и биологию, обновляется по мере получения новых данных. Следующий этап — включить в симуляцию обратную связь между изменёнными течениями и атмосферой, а затем — биологическую реакцию планктона и рыбы.
Для индустрии это означает конкретное практическое следствие: морское пространственное планирование — процесс согласования зон для ветропарков, судоходства, рыболовства и охраняемых территорий — нужно проводить с применением именно таких инструментов. Пока большинство национальных планов принималось без учёта совокупного гидродинамического эффекта. Теперь у регуляторов нет оправдания этому упущению.
Разработчики ветропарков и операторы передающих сетей получили новый обязательный параметр проектирования: расстояние между турбинами теперь нужно оптимизировать не только по энергетическому выходу и стоимости, но и по гидродинамическому воздействию. Регуляторы — особенно в Германии и Нидерландах, где плотность развёртывания максимальная — получат вопросы от природоохранных ведомств: соответствует ли утверждённое расположение парков новым симуляционным данным? Это отдельная ниша для консультантов по морскому планированию и разработчиков гидродинамического программного обеспечения.
Узнать больше
Оригинальная статья в Nature / Comm. Earth & Env.
Christiansen et al., «Cumulative hydrodynamic impacts of offshore wind farms on North Sea currents and surface temperatures». Communications Earth & Environment, том 7, статья 164 (2026).
Пресс-релиз Гельмгольц-Центра Hereon (EurekAlert)
Официальный пресс-релиз Hereon с комментариями Нильса Кристиансена и директора института Корины Шрум о практических следствиях исследования для морского планирования.
Phys.org: популярное изложение исследования
Подробное объяснение методологии и основных выводов для широкой аудитории. Включает визуализацию изменений течений из оригинальной публикации.
Источники
Christiansen N., Daewel U., Schrum C. — Communications Earth & Environment, 2026
Основное исследование. DOI: 10.1038/s43247-026-03186-8. Гельмгольц-Центр Hereon и Университет Гамбурга. Финансирование: DFG, программа Helmholtz «Changing Earth – Sustaining our Future».
Daewel U. et al. — Comm. Earth & Env., 2022. Влияние на первичную продуктивность
Более ранняя работа той же группы: воздействие ветровых следов на планктон и кислородный режим южного Северного моря. Подтверждает и расширяет результаты 2026 года.
Смит и коллеги — Environmental Science & Technology, 2023. Биоразнообразие
Оценка жизненного цикла ветропарков с точки зрения донного биоразнообразия Северного моря: нет чистого отрицательного эффекта при учёте создания искусственных рифов.
