Windenergie verandert klimaat

Windenergie is minder onschuldig dan het lijkt. Grootschalige toepassing van windenergie heeft waarschijnlijk ingrijpende gevolgen op het klimaat. In enkele gevallen zijn deze effecten echter juist gewenst.

Nachten warmer, dagen kouder
In 2010 ontdekte meteoroloog Somnath Baidya Roy van de universiteit van Illinois Urbana-Champaign dat windmolenparken het lokale klimaat veranderen.  Lange-termijn gegevens van een windmolenpark te San Gorgonio in Californië bevestigden zijn eerdere voorspellingen: de oppervlaktetemperaturen achter de windturbines waren hoger dan voor gedurende de nacht en tot vier graden lager gedurende de dag.

De verklaring volgens Roy: de turbulentie die de windmolens veroorzaken trekt lucht uit hogere luchtlagen aan. Deze is overdag koeler dan de hete lucht aan de oppervlakte. ’s Nachts is deze lucht juist warmer dan de lucht aan de grond. Deze effecten kunnen worden geminimaliseerd door windmolenparken alleen in gebieden met veel turbulentie te plaatsen. Helaas zijn dit ook gebieden met veel obstakels die wind vangen of sterk wisselende winden.

‘Windmolens kunnen nachtvorst voorkomen’
De vraag is ook of je dit in alle gevallen wilt. Een hogere temperatuur ’s nachts, bijvoorbeeld, is erg handig om nachtvorst te voorkomen. Ook kunnen veel gewassen in zeer hete klimaten slecht tegen zeer hoge piektemperaturen overdag. In feite worden windmachines al gebruikt door boeren om nachtvorst te voorkomen. Waarom niet tegelijkertijd ook energie winnen?

Beïnvloeden mensen de windsnelheid al?
Er zijn  sterke aanwijzingen dat de mens al een sterk effect op de wind heeft. De windsnelheden op de oppervlakte van oceanen nemen de laatste jaren toe, terwijl de windsnelheden op land aan de oppervlakte in Europa, Azië en Noord-Amerika sinds 1979 met gemiddeld 15 procent gedaald zijn. Minstens de helft van de veranderingen in windsnelheid wordt geweten aan veranderingen in landgebruik, zoals de bouw van meer hoge gebouwen, maar vooral het toenemende aantal bomen (Nature Geoscience, vol 3, p 756).

Hoeveel windenergie kunnen we veilig oogsten?
Volgens een studie uit 2004 aan de universiteit van Calgary in Alberta, Canada, worden de klimaateffecten van windkracht mogelijk al zichtbaar bij een opgesteld vermogen van 2 TW. Volgens Axel Kleidon en Lee Miller van het Max Planck Instituut voor Biogeochemie in het Duitse Jena hangen de gevolgen van winenergie af van hoe hoog het percentage is dat we onttrekken van alle windenergie. Hiertoe berekenden ze alle potentieel beschikbare windenergie, afgeleid van de hoeveelheid zonnestraling. De zonnestraling creëert luchtdrukverschillen in de atmosfeer, de oorzaak van winden. Hun eerste schattingen waren met 68 TW maximaal te onttrekken vermogen nog vrij optimistisch. Vervolgstudies aan het model wezen uit dat slechts 18 TW beschikbaar was – veel lager dan eerder geschat. Overigens ligt dit in de orde van grootte van het totale jaarlijkse wereldenergieverbruik nu (rond de 16-17 TW).

‘Gevolgen even erg als verdubbeling CO₂‘
Het team claimt ook dat het oogsten van alle beschikbare windenergie grote veranderingen in temperatuur en neerslag veroorzaakt. Zo zullen gebieden ver landinwaarts verdrogen. Volgens hun model kunnen de lokale klimaatgevolgen overeenkomen met die van een verdubbeling van het kooldioxidegehalte in de atmosfeer. Ze vertegenwoordigen hiermee bepaald niet een universeel standpunt onder klimaatdeskundigen. De meesten noemen de conclusies te extreem. Op dit moment is slechts 0,2 TW windvermogen opgesteld, zelfs volgens de ergste pessimisten ver onder de grens waar zich merkbare veranderingen gaan voordoen.

Of toch niet?
Collega’s Christina Archer en Mark Jacobson hebben daadwerkelijke metingen uitgevoerd aan windsnelheden en gaan dus niet uit van modellen, zoals Kleidon en Miller. Volgens hun schatting is er op aarde op honderd meter hoogte maar liefst 1700 TW aan windkracht beschikbaar, waarvan  tussen de 72 en 170 TW zonder hoge kosten kan worden geoogst (tussen de vier en tien maal het wereldenergieverbruik). Volgens het model van Jacobson en zijn team betekent het oogsten van 11,5 TW dat de bewegingsenergie in de wind op 100 m hoogste slechts 1% afneemt. De effecten op temperatuur en neerslag zijn zo klein dat ze niet kunnen worden onderscheiden van natuurlijke variatie, aldus Jacobson.

Voorzichtigheid verstandig
Of ze gelijk hebben is de vraag. Wind zorgt voor het transport van water naar de kernen van continenten. Verzwakt de wind, dan zal zich dit direct manifesteren als minder neerslag. In marginale gebieden als de Sahel, het Amerikaanse Midden Westen (dat nu al in hoog tempo het grondwater opmaakt) en Centraal-Azië, inclusief Siberië en Binnen-Mongolië, zou dit een ramp betekenen. Het is verstandiger zeer goed onderzoek te doen naar de klimaateffecten en voorlopig de lagere schatting van Kleidon en Miller aan te houden. Ook dan is er voldoende ruimte om tientallen procenten van onze wereldenergiebehoefte uit wind te halen, een vervijftigvoudiging ten opzichte van nu.