Het turbulentiepatroon achter de windmolens is een praktijkvoorbeeld hoe windmolens het klimaat kunnen beïnvloeden. De kegelvormige wolk achter elk van de voorste rij windturbines maakt het zog zichtbaar. Daardoor hebben de andere turbines van het park een veel turbulentere aanstroom. Het windpark, Horns Rev I, voor de kust bij Denemarken veroorzaakt zoveel turbulentie dat de bewolking op meer dan 100 km afstand invloed heeft op het klimaat in de vorm van zware neerslag. De turbulentie geeft de verandering van luchttemperatuur en luchtvochtigheid aan.

Windmolens blijven de aandacht trekken. Niet in het minst vanwege het feit dat er alleen al in de EU honderden miljarden Euro’s mee gemoeid zijn om slechts een paar procent elektriciteit op te wekken. Alleen als het waait natuurlijk.
Maar ooit gehoord van sabotage door de eigenaren van windmolenparken?

Onderzoekers die onderzoek doen naar de invloed van windmolens op het klimaat worden namelijk vaak tegengewerkt door de beheerders van windmolenparken.

Zo worden Somnath Baidya Roy en zijn collega onderzoeker Justin Traiteur van de afdeling atmosferisch onderzoek van de Universiteit van Illinois stelselmatig tegengewerkt als zij onderzoek doen naar de temperatuureffecten in en achter windmolenparken.

Zijn eerste onderzoek betrof de invloed van één van de oudste windmolenparken ter wereld op de omgevingstemperatuur, het in de jaren ’80 van de vorige eeuw gebouwde windmolenpark bij Palm Springs in Californië.

Op verschillende locaties werd de temperatuur opgemeten van 18 juni tot 9 augustus in het jaar 1989. Uit de analyse bleek dat gedurende de nacht en in de vroege ochtend de temperatuur benedenwinds het windmolenpark hoger was dan bovenwinds. Deze data werd gebruikt als input voor een computermodel van regionale klimaten. Aan de hand van het model kon men een mogelijke verklaring vinden voor het verschijnsel van de variërende temperatuur benedenwinds het windmolenpark. De windmolens vormen aantoonbaar een verstoring voor de stroming van de luchtlagen over het aardoppervlak.
Deze verstoring zou er dan voor zorgen dat de onderste luchtlagen in de atmosfeer zich meer gaan vermengen met hoger gelegen luchtlagen. Deze hoger gelegen luchtlagen hebben ook steeds een andere temperatuur dan de lager gelegen luchtlagen. En wanneer deze gemengd worden dan verandert de temperatuur van de onderste luchtlagen.

 

Nu bestaat het windmolenpark bij Palm Springs uit betrekkelijk kleine windmolens die 23 meter hoog zijn met een rotordiameter van 8,5 meter en op een onderlinge afstand van 120 meter staan.

De onderzoekers hebben ook onderzoek gedaan bij een windpark dat bestaat uit 120 windmolens met masten van 90 meter hoog en een rotordiameter van 40 meter op een onderlinge afstand van 600 meter. Daarbij werden soortgelijke uitkomsten voor de temperatuurstijging gevonden.

Het effect van windturbines op de temperatuur is dus niet iets van de laatste tijd maar er wordt veel aandacht aan besteed omdat eigenaren van windparken kennelijk iets te verbergen hebben, dat wanneer het geopenbaard wordt, de acceptatie van windparken niet ten goede komt.
Maar ook bij andere onderzoeken blijkt dat de eigenaren van windparken niet willen meewerken aan atmosferisch onderzoek ter plaatse. Zo wil de eigenaar van een Deens offshore windpark geen webcam op één van de windmolens waarmee onderzoekers de invloed van de windmolens op wolkenvorming willen bekijken. Het komt ook voor dat de eigenaren van een windpark alle windmolens in de vaanstand zetten, omdat er zogenaamd onderhoud moet worden gepleegd precies op het moment dat de onderzoekers onaangekondigd ten tonele verschenen.

Bij het plannen van windmolenparken wordt eerst de locatie grondig onderzocht. De windsnelheid, de temperatuur, de vochtigheid en andere meteorologische data zijn belangrijk voor het ontwerp van het windmolenpark.
De temperatuur ter plaatse wordt gemeten gezien de relatie van de temperatuur met de dichtheid van de lucht. Deze waarde voor de dichtheid in mede bepalend voor de energieoverdracht tussen de wind (ofwel dus de langsstromende lucht) en de wieken van de windturbines.
In veel windmolenparken worden deze data opgemeten en bijgehouden, ook nadat het windmolenpark volledig operationeel is. Aan de hand van deze data ondervond men dat er variaties van de temperatuur optreden benedenwinds het windmolenpark. Roy en Traiteur vroeg aan de beheerders van verschillende windmolenparken en fabrikanten van windturbines om toegang tot deze data te krijgen maar dit werd hen geweigerd.

Windparken in Texas en hun invloed om de omgevingstemperatuur

Somnath Baidya Roy van de afdeling atmosferisch onderzoek van de Universiteit van Illinois voerde ook met vijf andere wetenschappers van diverse Amerikaanse universiteiten een onderzoek uit naar de temperatuurontwikkelingen bij vier van de grootste windparken ter wereld, in Texas. Het aantal windmolens ter plaatse nadert begin 2012 de 2400 en tot hun grote geluk werden de onderzoekers hier niet geweigerd.

Hun onderzoek werd op 29 april 2012 in Nature Climate Change gepubliceerd.
Het onderzoek toont aan dat grote windparken een enorm opwarmend effect hebben op de landtemperatuur rondom, in- en achter die windparken.

De zes auteurs van het artikel in Nature Climate Change hebben gegevens van satellieten gebruikt om naar dat deel van Texas te kijken waar zich ‘s werelds grootste windparken bevinden. De meetgegevens betreffen de periode van 2003 t/m 2010 en waren er op gericht te kijken hoe het klimaat in deze streek zich in deze periode ontwikkelde.
De wetenschappers ontdekten een temperatuurstijging van bijna 1 graad Celsius per tien jaar, om precies te zijn 0.72 graad Celsius. Omgezet naar de meer algemene trend van presenteren zou dit een temperatuuurstijging van 7.2 graad Celsius per 100 jaar betekenen.
Nu moeten we niet direct geloven dat over 100 jaar de temperatuur met deze waarde is gestegen, maar als inderdaad het aantal windmolens gebouwd gaat worden dat men nog van plan is te doen, dan kan niet worden uitgesloten dat deze temperatuurstijging zich inderdaad gaat voor doen.

Figure 1: Nighttime land surface temperature (LST, °C) differences between 2010 and 2003 (2010 minus 2003) in summer (June-July-August). Pixels with plus symbol have at least one wind turbine. A regional mean value (0.592 °C) was removed to emphasize the relative LST changes at pixel level and so the resulting warming or cooling rate represents a change relative to the regional mean value. The LST data were derived from MODIS (Moderate Imaging Spectroradiometer) instruments on NASA’s Aqua and Terra satellites. Note that LST measures the radiometric temperature of the Earth’s surface itself – It has a larger diurnal variation than surface air temperature used in daily weather reports. (klik om te vergroten)

Figure 2: Year-to-year changes in the nighttime land surface temperature (LST, °C) differences between wind farm regions and nearby non-wind farm regions for the period 2003-2011 in summer (June-July-August). The linear trend (°C per decade) and its significance level (p value) estimated using least squares fitting are shown. The linear trend is to determine whether there is a deterministic long-term movement of the LST time series with time. Its magnitude represents the rate at which change occurs over time (e.g., per decade). If the value of the trend is zero, there was no trend, indicating no change with time. If the trend has a positive value, the rate is increasing. If it is negative, the rate is decreasing. The p-value tells the probability of whether the linear trend value is statistically significantly different from zero. Note that FAA data shows that the number of wind turbines over the study region increased from 111 in 2003 to 2358 in 2011.

Given the present installed capacity and the projected growth in installation of wind farms across the world, this Texas study draws attention to an important scientific issue that requires further investigation. We need to better understand the system with observations and better describe and model the complex processes involved to predict how wind farms may affect future weather and climate.

De eerste onderzoeken door Roy en Traiteur van jaren geleden lagen aan de basis van het onderzoek dat drie wetenschappers van het Max Planck Instituut in Duitsland hebben uitgevoerd en waarvan de resultaten op 28 juni op Climategate.nl zijn geplaatst.

Eigenaren van grote windmolenparken in Nederland, Eneco, Essent misschien,  mogen zich via de redactie van Climategate.nl bij mij melden. Ik ga dan proberen in Nederland een grootschalig onderzoek op te starten naar de invloed die Nederlandse windmolenparken hebben op de omgevingstemperatuur en wat de gevolgen daarvan in de toekomst zijn voor de Nederlandse water-, wind- en lucht huishouding.