การตระหนักว่าความปั่นป่วนที่เกิดจากกังหันลมน้ำลึกอาจทำให้การบานของแพลงก์ตอนพืชในฤดูใบไม้ผลิไม่พอใจได้ นักวิจัยได้เตือนให้อุตสาหกรรมเกิดใหม่อย่างรวดเร็วดำเนินการด้วยความระมัดระวัง
เมื่อสร้างเสร็จแล้ว Hywind Tampen ของนอร์เวย์จะเป็นฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งที่ใหญ่ที่สุดในโลก เมื่อเทียบกับฟาร์มกังหันลมส่วนใหญ่—แม้แต่ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งอื่นๆ— Hywind Tampen นั้นไม่ธรรมดา: การดำเนินงานขนาด 88 เมกะวัตต์นั้นตั้งอยู่นอกทะเลมากกว่าฟาร์มกังหันลมอื่นๆ ในปัจจุบัน ลอยตัวนอกชายฝั่ง 140 กิโลเมตร กังหันจะนั่งในน้ำลึกระหว่าง 260 ถึง 300 เมตร
ฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่งส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในน้ำตื้นใกล้ชายฝั่ง แต่ความก้าวหน้าครั้งใหม่ในกังหันน้ำที่มีรากฐานคงที่และกังหันลอยน้ำกำลังให้เครื่องมือแก่นักพัฒนาในการสร้างน้ำที่ลึกยิ่งกว่าบนไหล่ทวีป ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของมหาสมุทรระหว่างชายฝั่งและรอยแยกของหิ้ง ซึ่งเป็นจุดส่งกลับที่สูงชันหลังจากนั้นจะอยู่ที่ ลึกมหาสมุทรเปิด การพัฒนาเหล่านี้มีศักยภาพมหาศาล: มากถึง 80 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานลมนอกชายฝั่งในอนาคตน่าจะมาจากการติดตั้งที่ห่างไกลจากชายฝั่ง
การดำดิ่งลงไปในน้ำที่ลึกกว่านั้นทำให้เกิดความกังวลในหมู่นักวิทยาศาสตร์บางคนเกี่ยวกับผลกระทบที่ไม่ได้ตั้งใจของการวางฟาร์มกังหันลมในน่านน้ำไหล่ทวีป เบ็น ลินคอล์น นักสมุทรศาสตร์กายภาพที่มหาวิทยาลัยแบงกอร์ในเวลส์ และเพื่อนร่วมงานของเขาอธิบายในเอกสารฉบับใหม่ว่าพลังงานลมนอกชายฝั่งในน่านน้ำเหล่านี้อาจทำลายกระบวนการทางธรรมชาติที่สำคัญได้อย่างไร ลินคอล์นกล่าวว่าความกังวลหลักคือความปั่นป่วน
เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำชายฝั่งทะเลใกล้ชายฝั่งซึ่งมีพลังงานสูงและผสมกันอย่างดี ความลึกของไหล่ทวีปที่ลึกกว่าไหล่ทวีปนั้นค่อนข้างสงบ ในบางสถานที่ น้ำเหนือไหล่ทวีปจะแบ่งชั้นตามฤดูกาล ซึ่งหมายความว่าน้ำจะตกตะกอนเป็นชั้นต่างๆ ตามอุณหภูมิและความเค็มของน้ำ ในฤดูใบไม้ผลิ บ่อยครั้งในเดือนพฤษภาคมและเมษายน แสงแดดที่เพิ่มขึ้นทำให้น้ำอุ่นขึ้นและน้ำเค็มน้อยลง และน้ำที่เย็นกว่าและเค็มกว่าจะจมลง ระหว่างนั้นชั้นบัฟเฟอร์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่าเทอร์โมไคลน์ตามฤดูกาลพัฒนาขึ้น
การแบ่งชั้นของน้ำเป็นกระบวนการทางกายภาพที่สำคัญ ถ้าไม่มีมัน วัฏจักรชีวิตที่เรารู้ว่ามันจะไม่เกิดขึ้น การแบ่งชั้นของไหล่ทวีปทำให้แพลงก์ตอนและสารอาหารจากก้นทะเลถูกส่งไปยังชั้นน้ำที่สูงขึ้น ทำให้เกิดการผลิบานของแพลงก์ตอนพืชในฤดูใบไม้ผลิ ซึ่งเป็นงานฉลองประจำปีที่สัตว์ทะเลมากมายอาศัยอาศัย แม้จะมีพื้นที่น้อยกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ทั้งหมดของมหาสมุทร แต่ทะเลไหล่ทวีปเหล่านี้มีสัดส่วนระหว่าง10 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตขั้นต้นของมหาสมุทร ตั้งแต่ปี 2552 กว่า90 เปอร์เซ็นต์ของปลาที่จับได้ทั่วโลกมาจากภูมิภาคเหล่านี้และบริเวณน่านน้ำชายฝั่งที่ตื้นกว่า
การแบ่งชั้นตามฤดูกาลยังช่วยให้ทราบว่าแพลงก์ตอนพืชสามารถเคี้ยวสารอาหารในน้ำได้เร็วเพียงใด ในขณะที่น้ำแบ่งชั้น น้ำจะพัดพาแพลงก์ตอนและสารอาหารจากก้นทะเลขึ้นสู่ชั้นบนและเทอร์โมไคลน์ตามฤดูกาล เมื่อสัมผัสกับแสงแดดโดยตรง แพลงตอนในชั้นบนสุดที่อบอุ่นจะเบ่งบานและเผาผลาญสารอาหารในชั้นนี้ ในขณะเดียวกัน แพลงก์ตอนในเทอร์โมไคลน์จะรับแสงจากดวงอาทิตย์น้อยลง หมายความว่าพวกมันจะไม่ใช้สารอาหารในชั้นนี้อย่างรวดเร็ว และจะเป็นแหล่งแพลงก์ตอนพืชที่เสถียรตลอดช่วงฤดูร้อน
อย่างไรก็ตาม ตามการวิจัยของลินคอล์น การวางโครงสร้างในน้ำที่แบ่งชั้นตามฤดูกาลนี้ทำให้สิ่งต่างๆ ซับซ้อนขึ้น
การวิจัยของลินคอล์นและเพื่อนร่วมงานของเขาแสดงให้เห็นว่าน้ำไหลผ่านองค์ประกอบที่จมอยู่ใต้น้ำของกังหันลมอย่างไร เช่น สายเคเบิลที่ติดอยู่กับพื้นทะเล สร้างความปั่นป่วนที่ดันน้ำขึ้นและลงและผสมชั้นต่างๆ เข้าด้วยกัน
จากข้อมูลของลินคอล์น หากความปั่นป่วนที่เพิ่มเข้ามาช่วยดึงสารอาหารจากด้านล่างไปสู่ชั้นที่สูงขึ้นมากเกินไป แพลงก์ตอนพืชอาจใช้สารอาหารหมดเร็วเกินไป การผสมมากขึ้นอาจทำให้กระบวนการแบ่งชั้นเสียไป ทำให้สาหร่ายตามฤดูกาลบานสะพรั่งในปลายปีนี้ ดอกไม้เหล่านี้เป็นอาหารที่จำเป็นสำหรับแพลงก์ตอนสัตว์ซึ่งช่วยสนับสนุนสายพันธุ์ที่ใหญ่กว่า นก ปลา และสัตว์ทะเลอื่นๆ มีการพัฒนาเพื่อให้วงจรชีวิตของพวกมันสอดคล้องกับการผลิบานของแพลงก์ตอนพืชตามฤดูกาลเหล่านี้ ซึ่งหมายความว่าความปั่นป่วนที่เพิ่มขึ้นอาจทำให้เกิดผลกระทบที่ไหลผ่านใยอาหาร
ลินคอล์นกล่าวว่าจนถึงตอนนี้ ข้อกังวลนี้มีเฉพาะกังหันบนไหล่ทวีปเท่านั้น “โดยพื้นฐานแล้ว ไม่มีใครกังวลมากเกินไปเกี่ยวกับผลกระทบของฟาร์มกังหันลมน้ำตื้นซึ่งคิดเป็นร้อยละ 99 ของฟาร์มกังหันลมในโลก เนื่องจากพวกมันอยู่ในสถานที่ที่มีพลังงานสูงอยู่แล้ว ความปั่นป่วนที่เกิดขึ้นมีผลกระทบค่อนข้างจำกัด”
ในขณะที่รายงานของลินคอล์นแสดงให้เห็นว่าการมีอยู่ของกังหันลมจะเพิ่มความปั่นป่วน นักวิจัยไม่สามารถบอกได้อย่างแม่นยำว่ามากน้อยเพียงใด ความปั่นป่วนนี้อาจทำให้เกิดปัญหาทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตัวเลข หรืออาจเป็นประโยชน์
หากการผสมที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้เกิดสารที่อุดมด้วยสารอาหารเพียงพอ จากพื้นทะเล ก็อาจทำให้น้ำมีประสิทธิผลมากขึ้นอย่างยั่งยืน การทำเช่นนี้โดยเจตนายังถูกเสนอในปี 1986 ใน การทดลองที่เรียกว่าการชักนำให้เกิดการผสม การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศทำให้เกิดการแบ่งชั้น และด้วยเหตุนี้ แพลงก์ตอนพืชในฤดูใบไม้ผลิจึงผลิบานในช่วงต้นปีความปั่นป่วนที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากโครงสร้างที่ยืนอยู่ในภูมิภาคเหล่านี้สามารถรับมือกับผลกระทบนี้ได้ ลินคอล์นกล่าว
งานวิจัยก่อนหน้านี้โดยเจฟฟ์ คาร์เพนเตอร์ นักฟิสิกส์ของไหลแห่งศูนย์วิจัยสิ่งแวดล้อมเฮล์มโฮลทซ์ในเยอรมนี ให้ภาพรวมของผลกระทบ คาร์เพนเตอร์และเพื่อนร่วมงานเดินทางไปยังฟาร์มกังหันลมนอกชายฝั่ง DanTysk ซึ่งตั้งอยู่บนไหล่ทวีปนอกประเทศเยอรมนี ทีมงานได้พิจารณาระดับความปั่นป่วนในมหาสมุทรและความปั่นป่วนที่เกิดขึ้นจากกังหัน โดยคำนวณว่าการปรากฏตัวของกังหันทำให้น้ำผสมกันมากขึ้น ซึ่งชั้นหินใกล้กังหันถูกทำลายได้เร็วเพียงใดถึง 7 ถึง 10 เปอร์เซ็นต์
การเพิ่มขึ้นนี้อาจเพียงพอที่จะทำให้เกิดปรากฏการณ์บางอย่างที่อธิบายไว้ในบทความของลินคอล์น Carpenter กล่าว อย่างไรก็ตาม ตัวเลขเหล่านี้ใช้สำหรับกังหันแบบฐานตายตัว “คุณจะได้รับผลที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับโครงสร้างรากฐาน” คาร์เพนเตอร์กล่าว
ขณะนี้ มีกังหันลมนอกชายฝั่งอยู่น้อยมากบนไหล่ทวีป อย่างไรก็ตาม จำนวนดังกล่าวคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ตามที่ลินคอล์นและเพื่อนร่วมงานเขียน ความจุลมนอกชายฝั่งจะเพิ่มขึ้น 600% ในทศวรรษหน้า
จากข้อมูลของ Jackie Harrop ผู้จัดการฝ่ายการตลาดของ HR Wallingford ซึ่งเป็นองค์กรวิจัยที่ไม่แสวงหากำไรในสหราชอาณาจักร กล่าวว่า จนถึงขณะนี้มหาสมุทรได้เห็นปฏิบัติการลมลอยน้ำขนาดเล็กเท่านั้น หลายประเทศกำลังมองหาที่จะเข้าร่วมหรือขยายในสาขานี้ ตัวอย่างเช่น สกอตแลนด์กำลังวางแผนที่จะเพิ่มฟาร์มกังหันลมลอยน้ำ 11 แห่งซึ่งมีกำลังการผลิตสะสม 15 กิกะวัตต์ ในการผสมผสานพลังงาน แม้ว่า Harrop จะตั้งข้อสังเกตว่าองค์กรไม่แน่ใจว่ากังหันลอยน้ำทั้งหมดอยู่เหนือไหล่ทวีปหรือไม่ กลุ่มคาดการณ์ว่ามีแผนกำลังการผลิต 50 กิกะวัตต์ที่อื่นทั่วโลก และมีฐานรากลอยน้ำมากกว่า 40 แบบที่กำลังทดสอบ
“พลังงานลมที่ลอยอยู่ในน้ำกำลังจะกลายเป็นส่วนสำคัญของการผสมผสานพลังงานหมุนเวียน เนื่องจากพลังงานเพิ่มเติมที่เกิดจากการติดตั้งกังหันในทะเลลึกจะเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุเป้าหมายการลดคาร์บอน” Harrop กล่าวทางอีเมล
ในรายงานของพวกเขา ลินคอล์นและเพื่อนร่วมงานของเขาระมัดระวังที่จะสังเกตว่าการผลิตลมนอกชายฝั่งเพื่อต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจะต้องเติบโต พวกเขากล่าวว่าไม่ใช่เรื่องของการหยุดการขยายพื้นที่ แต่ควรมองหาประโยชน์และผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นเพิ่มเติมเพื่อให้เราสามารถขยายส่วนแรกให้มากที่สุดในขณะที่ลดส่วนหลังให้น้อยที่สุด ต้องมีการทำงานมากขึ้นเพื่อทำความเข้าใจว่ากังหันลมนอกชายฝั่งจะส่งผลต่อระบบนิเวศทางทะเลอย่างไรก่อนที่การพัฒนาเหล่านี้จะเร่งความเร็วขึ้นลินคอล์นกล่าว “การทำวิจัยตอนนี้เป็นสิ่งสำคัญ เพื่อการตัดสินใจที่ถูกต้อง”
