vrijdag 21 september 2012

De potentie van windenergie

De potentie van windenergie:
Schotse windmolensPopup
Schotse windmolens. Afbeelding: © James Allan
Voor niets waait de wind. Waarom doen we daar dan zo weinig mee, zeker ook omdat het schone energie is? Een belangrijk aspect van dit vraagstuk is hoeveel windenergie we eigenlijk kunnen opwekken wereldwijd. Kate Marvel (Lawrence Livermore National Laboratory, Californië) en collega’s komen met wervelende cijfers in Nature Climate Change.
Ze gingen niet het veld in voor diverse windmetingen, maar maakten rekenkundige modellen. Eentje voor windenergie gewonnen met windturbines op het aardoppervlak inclusief de zee en eentje voor energie gewonnen hoger in de atmosfeer door windturbines aan enorme vliegers of kites.
In theorie kun je de hele aarde volproppen met windmolens, maar dat gaat niet zomaar. Als er te veel turbines staan, wordt de wind te veel afgeremd, waardoor veel turbines weinig tot geen energie opleveren. Staan ze te ver van elkaar af dan wordt niet alle mogelijke windenergie opgewekt. De wetenschappers probeerden de juiste balans te vinden voor maximale energieopwekking.
windmolenpark ZwedenPopup
Het Lillgrund windmolenpark in de zee ten zuiden van Zweden dichtbij Malmö en het Deense Kopenhagen. Afbeelding: © Mariusz Paździora

Energie te over

De onderzoekers becijferden dat maximaal 400 terawatt (1012 watt of miljard kilowatt) aan energie kan worden opgewekt door windturbines op het aardoppervlak (inclusief de oceanen), terwijl dat 1800 terawatt hoger in de atmosfeer is. Wat die duizelingwekkende getallen nu betekenen voor de mensheid? Marvel tegenover Kennislink: “Er zijn fysieke grenzen voor de hoeveelheid energie dat gewonnen kan worden met wind, maar deze grenzen zijn veel hoger dan de wereldwijde energievraag.” Alle mensen op aarde samen verbruiken namelijk 18 terawatt op dit moment.
Natuurlijk is het niet realistisch om de hele aardbol vol te planten met windturbines, ook al wordt daar niet op ingegaan in het wetenschappelijke artikel. Marvel heeft nog steeds goed nieuws: “Als we alleen de op het land staande turbines meerekenen en gebieden met ijs ook niet meenemen (Antarctica, de gebieden rond de Noordpool en de toppen van bergen), dan vinden we dat 90 terawatt opgewekt kan worden.”
wereldwijde energiebehoeftePopup
Op dit moment is de capaciteit van windenergie een kwart TW, slechts 1,4% van de wereldwijde energiebehoefte. Afbeelding: © S-kei

Klimaateffect?

Het potentieel is dus enorm, maar er zijn ook nadelen. In 2012 werd bijvoorbeeld bekend dat de temperatuur net boven het aardoppervlak plaatselijk stijgt als er veel windmolens bij elkaar staan. Met 0,5-0,7 °C per decennium zo bleek uit een onderzoek in Texas.
Dit blijkt niet uit het model van Marvel en collega’s. “De wereldwijde [klimaat]effecten van de winning van windenergie zijn klein, zelfs op de schaal die nodig is om aan de wereldwijde energiebehoefte te voldoen.” Marvel en collega’s kwamen uit op een verandering van slechts ~0,1 °C. Neerslag zou met maar 1% veranderen als we de aarde vol zouden zetten met windmolens.
opwarming door windmolens texasPopup
Opwarming van het aardoppervlak gedurende de nacht door de aanwezigheid van windmolens (zwarte stippen) in Texas. In dit geval gaat om het verschil tussen het jaar 2010 en 2003, toen er nog nauwelijks windmolens gebouwd waren. Afbeelding: © Liming Zhou

Politieke kwestie

“Op dit moment is windenergie duurder dan energie uit fossiele brandstoffen”, aldus Marvel. “Om een concurrerende bron van energie van lage uitstoot te worden, zou windenergie veel goedkoper moet worden waar waarschijnlijk actie van de overheden voor nodig is. Veel mensen verschillen van mening wat de beste manier is – sommige mensen denken dat er een belasting zou moeten komen op de uitstoot van koolstof, en anderen vinden dat er subsidies moeten komen voor wind-, zonne- en nucleaire energie.”
Dit probleem oplossen schiet uiteraard voorbij aan het doel van het artikel. Het verhaal laat zien dat windenergie in z’n eentje een schone bron van energie zou kunnen worden voor de hele wereld. Dat zal zeker gelden voor Nederland waar bijna altijd wind is. Kom op Nederlandse politici! We moeten veel meer dan die 4% opwekken met wind in Nederland.

Bron:

Marvel et al., ‘Geophysical limits to global wind power’, Nature Climate Change, online publikatie 9 september 2012.

Zie ook:

at