Windturbines op zee remmen de wind af, waardoor het zeeoppervlak licht opwarmt. Die opwarming beïnvloedt op haar beurt opnieuw de wind. Die wisselwerking moeten we meenemen om de milieueffecten van offshore windparken correct in te schatten.
Het bundelen van turbines in grote parken heeft een bekend nadeel: het wake-effect. Door de energie van de lucht om te zetten in elektriciteit, vertraagt de wind achter de turbines, wat het totale rendement van het park verlaagt. Minder bekend is dat ditzelfde effect ook het zeeoppervlak kan opwarmen. Onlangs gaven Hyodae Seo en collega’s van de Universiteit van Hawaï hier nieuw inzicht in.
Ze simuleerden de zomerse weersomstandigheden van 2017 tot 2022 langs de Amerikaanse oostkust en vergeleken scenario’s met en zonder twee windparken voor de kusten van Massachusetts en New Jersey. Het resultaat: vlak bij de parken was het zeeoppervlak gemiddeld 0,3 tot 0,4 graden warmer. Het wake-effect verlaagde de windsnelheid met 5 tot 30% over een gebied dat twee tot drie keer groter is dan het park zelf. Daardoor nam de golfhoogte af en werden oppervlakkige stromingen zwakker, waardoor het warme water zich minder goed mengde met het koudere diepere water. De warmte bleef zo langer aan de oppervlakte hangen.
Compensatie
Het verschil met eerdere studies is dat Seo en zijn team een gekoppeld model gebruikten dat atmosfeer, golven en oceaan tegelijk meeneemt in de berekeningen. Daardoor konden ze ook de onderste luchtlagen bestuderen en ontdekten ze een tweede mechanisme: zodra het zeeoppervlak warmer is dan de lucht erboven, stroomt de warmte terug naar de atmosfeer. Dit verhoogt de turbulentie en herstelt de windsnelheid deels, waardoor het wake-effect voor ongeveer 10% wordt gecompenseerd.
“Het team bestudeerde alleen specifieke zomercondities op een beperkt aantal locaties,” zegt Denis Bourras, specialist in energie-uitwisseling tussen atmosfeer en oceaan aan het Mediterraan Instituut voor Oceanologie in Marseille. “De resultaten zijn dus niet volledig te veralgemenen, maar zeker interessant.” Hoewel de opwarming bescheiden lijkt, is ze groter dan de helft van de jaarlijkse temperatuurvariatie langs de Amerikaanse oostkust. Dat kan lokale weersomstandigheden en biodiversiteit beïnvloeden. De gekoppelde modellering van Seo’s team blijkt daarom een krachtig instrument om de milieu-impact van toekomstige grootschalige offshore windparken beter te voorspellen en eventueel te beperken.
In België is de productie van windenergie op zee de laatste jaren sterk gegroeid. De eerste offshore-windparken in de Belgische sector van de Noordzee zijn sinds eind 2020 volledig operationeel en hebben samen een geïnstalleerd vermogen van ongeveer 2,26 gigawatt (GW) verspreid over negen locaties. Dit vermogen levert jaarlijks gemiddeld 6.6 terawattuur (TWh) aan elektriciteit, wat ongeveer 8.2 % van de totale Belgische elektriciteitsvraag bedraagt. Tegen 2030 wordt de offshore-capaciteit in België naar verwachting flink uitgebreid: plannen voor de ontwikkeling van drie nieuwe windparken in de Princess Elisabeth-zone kunnen de capaciteit optrekken tot ongeveer 5,8 GW.
Bron: Belga en economie.fgov.be)
Dit artikel verscheen eerder in Pour la Science. Vertaling: Robin Hanssens.
