Auswirkungen von Solarparks auf Kaltluftbahnen und Kaltluftentstehung

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Flächen, auf denen Kaltluft entsteht und in Richtung der Siedlungsräume transportiert wird, haben eine wichtige Funktion: Sie wirken der Überhitzung entgegen. Der Transport von Kaltluft dient, ebenso wie der Frischlufttransport, dem Luftaustausch und hat auch eine lufthygienische Bedeutung. Insbesondere in Ballungsräumen mit besonderen klimatischen Belastungen sind klimatische Ausgleichsfunktionen relevant.

Die Auswirkungen von Photovoltaik-Freiflächenanlagen (PV-FFA) auf die Kaltluftentstehung und Kaltlufttransport hängen vom Standort sowie von der Dimensionierung und Ausgestaltung der Anlage ab. Pauschale Aussagen zu den Auswirkungen der PV-FFA auf Kaltluftbahnen und Kaltluftentstehungsgebiete sind daher nicht möglich.

Kaltluft entsteht auf unversiegelten, vegetationsgeprägten Flächen, zum Beispiel auf Grünland. Von den Kaltluftentstehungsgebieten wird die Kaltluft über Kaltluftbahnen dem Geländegefälle folgend und bei geringer Oberflächenrauigkeit abtransportiert. Kaltluftentstehungsgebiete und -bahnen werden in Fachplanungen (z. B. städtischen Klimafunktionskarten) kartographisch abgegrenzt und in abgestuften Bewertungsklassen dargestellt. So können ihre Funktionen bei Vorhabenplanungen berücksichtigt und entsprechende Flächen mit besonderer Bedeutung freigehalten werden (vgl. Katzschner und Kupski 2019; TMUEN TH o. J.).

1. Welche Auswirkungen haben Solarparks auf Kaltluftbahnen?

Bisher gibt es keine wissenschaftlichen Studien, die sich mit den Auswirkungen von Solarparks auf die Kalt- bzw. Frischluftströmung befassen. Es liegen jedoch einzelne wissenschaftliche Untersuchungen vor, die erfasst haben, wie sich Solarparks auf die Windgeschwindigkeit und die Windrichtung auswirken. Diese Parameter wurden als Grundlage genutzt, um erste Hinweise auf die potenziellen Auswirkungen der Anlagen auf Kaltluftbahnen zu gewinnen.

Windgeschwindigkeit

Die folgenden drei Studien kommen zu dem Ergebnis, dass Solarparks die bodennahe Windgeschwindigkeit reduzieren.

Armstrong et al. (2016, S. 3) untersuchten den Einfluss eines Solarparks auf das Mikroklima, die Vegetation und Bodenparameter im Südwesten Englands. Dabei wurde auch die Windgeschwindigkeit in 150 Zentimetern Höhe über dem Boden im Solarpark und auf Referenzflächen gemessen. Die Windgeschwindigkeit in den Streifen zwischen den PV-Modulen war deutlich geringer als auf den Referenzflächen (Armstrong et al. 2016, S. 4).

In einer weiteren Studie untersuchten Adeh et al. (2018) die Auswirkungen eines Solarparks auf das Mikroklima im US-Bundesstaat Oregon. Dabei ermittelten sie ebenfalls Winddaten in der Anlage und auf Referenzflächen. Über den PV-Modulen wurde eine höhere und unter den PV-Modulen eine geringere Windgeschwindigkeit nachgewiesen – vermutlich aufgrund des Strömungswiderstands (Adeh et al. 2018, S. 6).

Auch Wang et al. (2025) stellten auf dem östlichen Tibet-Plateau eine Reduzierung der Windgeschwindigkeit durch PV-Module fest. Diese war sogar noch in einer Höhe von 10 Metern über dem beprobten Solarpark nachweisbar. Die Studienautoren führen dies darauf zurück, dass PV-FFA die Oberflächenrauigkeit erhöhen und somit den Reibungswiderstand der Luft an der Oberfläche steigern.

PV-FFA können also zu einer messbaren Veränderung der Windgeschwindigkeit führen. Belege dafür finden sich in den drei aufgeführten Studien von Armstrong et al. (2016), Adeh et al. (2018) und Wang et al. (2025). Als Ursache für die Reduzierung wird eine Erhöhung des Strömungswiderstands durch die rauere Oberfläche angenommen. Allein die Reduzierung der Windgeschwindigkeit muss jedoch nicht zu einer Beeinträchtigung der Transportfunktion führen.

Windrichtung

Auch die Windrichtung innerhalb eines Solarparks wurde durch die PV-Module beeinflusst. Laut Adeh et al. (2018, S. 6) wirken die PV-Module aber nicht wie „Schluchten“. Vielmehr wird der Wind senkrecht zu den Reihen der Solaranlage umgelenkt. Die Autorinnen und Autoren gehen davon aus, dass der lokale Temperaturanstieg an der Oberfläche der Solarmodule eine (schwache) aufwärts gerichtete Strömung entlang der PV-Moduloberflächen verursacht. Jedoch sei unklar, ob diese Windrichtungsänderungen auch an windigen Standorten auftreten würden.

Auch hier gilt: Eine Änderung der Windrichtung bzw. eine Ablenkung der Strömungsrichtung muss nicht zu einer Beeinträchtigung der Transportfunktion führen.

2. Welche Auswirkungen haben Solarparks auf die Kaltluftentstehung?

Auf mit PV-Modulen überstellten Flächen werden Schwankungen der Luft- und Bodentemperaturen im Jahres- und Tagesverlauf gedämpft (siehe z. B. Armstrong et al. 2016, Lambert et al. 2023). Eine geringere Abkühlung der Bodenoberfläche könnte die nächtliche Kaltluftproduktion in der PV-FFA vermindern, zumal PV‑Module die freie Abstrahlung beeinflussen (vgl. Seidel und Schmidt 2025, S. 36).

3. Wie ist die Relevanz klimatischer Effekte einzuschätzen?

Nach unseren Recherchen spielen die klimaökologischen Effekte in den Gutachten zu geplanten PV-FFA zumeist eine untergeordnete Rolle. In einem Fall (INKEK 2024, S. 11) weisen die Gutachter darauf hin, dass die Errichtung von Solarparks die nächtliche Kaltluftentstehung reduziert. Im betrachteten Vorhaben seien die negativen Auswirkungen ihrer Einschätzung nach jedoch gering, da die verminderte Kaltluftentstehung von den umliegenden Flächen kompensiert werde. Dies würde auch auf den Kaltluftabfluss zutreffen.

Aus Sicht des KNE trifft diese Einschätzung zu. Es fehlen jedoch derzeit noch Kriterien und Maßstäbe dafür, wann der Verlust klimatischer Ausgleichsleistungen (Temperatur, Frisch- und Kaltluftproduktion und -transport) relevant ist und über das vor Ort ausgleichbare Maß hinausgeht.

4. Fazit und Handlungsoptionen

PV-FFA können für das lokale Klima relevante Faktoren wie Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung und somit auch die klimatischen Ausgleichsfunktionen einer Fläche verändern. Allerdings deuten die bisher vorliegenden Studien auf überwiegend lokal begrenzte und meist moderate Effekte hin. Je größer die von PV-Modulen überstellte Fläche ist, desto eher könnte dies die Entstehung und den Abfluss von Kaltluft beeinträchtigen. Dies ist in Belastungsgebieten relevant. Um die Veränderungen quantifizieren zu können, besteht jedoch noch Forschungsbedarf.

Bei siedlungsnahen oder in Hanglage geplanten Solarparks ist vorab zu prüfen, ob der Standort eine besondere Bedeutung für die Kaltluftentstehung und den Kaltluftabfluss hat. Wenn eine Ausgangsfläche nachweislich eine hohe Bedeutung für die klimatischen Ausgleichsfunktionen hat, sollte eine Überstellung dieser Fläche möglichst vermieden werden. Zur Bewertung können übergeordnete Fachpläne herangezogen werden.

Um den potenziellen Einfluss der PV‑FFA auf Standorten mit mittlerer Bedeutung für Kaltluftentstehung und Kaltluftabfluss zu minimieren, sollte der Überstellungsgrad begrenzt werden. Zudem sind weite Reihenabstände festzulegen und es ist sicherzustellen, dass keine Barriereeffekte für die Kaltluftströmung durch Baukörper oder Bepflanzungen entstehen.

Quellen