Windschaduw verwijst naar het wake-effect van turbines. Omdat de molen energie uit de wind afvangt en omzet in elektriciteit, ontstaat er achter de windturbine een zone waar het trager waait. Molens in de windschaduw van andere molens kunnen tot twintig procent opbrengst verliezen, vertelt Jérôme Neirynck, doctoraatsonderzoeker verbonden aan de KU Leuven en gespecialiseerd in onderzoek naar offshore windparken aan de hand van klimaatsimulaties.

'Een turbine haalt ongeveer de helft van de kinetische energie uit de inkomende wind af en zet die om in elektriciteit. Die energie is daarna ‘weg’ uit de wind, de wind heeft dus minder kracht en waait minder hard. Achter de turbine vormt er zich een zone waar de windsnelheid lager ligt. Die zone wordt het zog genoemd. Door turbulentie wordt dat zog weer uitgevlakt. Het kan zich echter wel behoorlijk uitstrekken. Afhankelijk van de atmosferische omstandigheden kan de reductie van de windsnelheid twintig tot vijftig kilometer verderop voelbaar zijn.'

Hoe snel de windsnelheid weer toeneemt achter een turbine hangt vooral af van de stabiliteit van de atmosfeer. Als de lucht onderaan koud is met warme lucht erboven blijft alles stabiel. Het omgekeerde zorgt voor een onstabiele situatie, omdat warme lucht naar boven stijgt. Het stromen van warme lucht, de convectie, mengt de energie in de wind, aldus Neirynck. ‘Juist in zo'n onstabiele situatie wordt het energieverlies van de wind achter een molen sneller aangevuld, omdat verticale lagen zich vermengen.'

Het feit dat de wind op zee geen obstakel tegenkomt zorgt er tegelijk voor dat de windschaduw langer blijft hangen. Want obstakels maken dat wind afbuigt en zich vermengt. 'Als je op land twee turbines achter elkaar zet, dan zal de turbulentie veroorzaakt door gebouwen of bos bijvoorbeeld de windarme wake achter de molen snel uitvlakken. Op zee gebeurt dat niet, dus dat zog strekt zich langer uit.'

Het bouwen van offshore windparken is een kostbare zaak. Investeerders willen zo precies mogelijk inschatten wat een park kan opbrengen, en hoe de energieproductie te maximaliseren. Neirynck's onderzoek spitst zich toe op het berekenen van de potentiële energieopbrengst aan de hand van toekomstige klimaatmodellen. Maar ook het effect van de windschaduw gaat mee in de opbrengstberekening en het ontwerp van een park.

Er bestaan immers manieren om het opbrengstverlies door windschaduw in te perken. Een mogelijkheid is om de eerste rijen turbines minder wind te laten afvangen, om zo de wind meer over het gehele park te spreiden. 'Een andere methode is het sturen van de wakes achter de molens,' vertelt Neirynck. 'Normaal vormt de zone waar het minder waait zich recht achter de molen, maar door de rotor een beetje te draaien valt het zog in een lichte curve. Zo kan men de windschaduw een beetje sturen, weg van andere turbines. Bij drijvende windturbines is het een optie om ze te verplaatsen.'

Een zeker verlies valt echter niet te vermijden, aldus Neirynck. 'De eerste rij zal altijd een wat hoger vermogen halen, ondanks de plaatsing van turbines.' Toch blijven windturbines op zee in het voordeel tegenover installaties op het land omdat de kracht van de wind veel groter is, gaat Neirynck verder. 'De windschaduw tekent zich sterker af op zee, maar de impact is minder dan het voordeel van hardere wind. 'Kijk waar de Belgische molens staan. Er bevinden zich meer turbines op het land, maar de opbrengst op zee ligt toch hoger.'

Bij het ontwerp van een park kan men de impact van windschaduw deels vermijden. Maar wat met andere parken in de buurt? Het is druk op de Noordzee, mogelijke locaties voor windparken zijn beperkt. Er staan er al heel wat, en de ambitie is om de capaciteit van windenergie op zee sterk op te drijven. België sloeg recent de handen in elkaar met Nederland, Denemarken en Duitsland om tegen 2030 parken te bouwen op de Noordzee met een vermogen van 65 gigawatt, een verviervoudiging ten opzichte van vandaag.

Het risico ontstaat dat parken elkaar de wind uit de zeilen halen als ze te dicht bij elkaar staan. 'Voor de Belgische kust valt het tot op vandaag nog mee. De geplande parken in de Prinses Elisabeth-zone liggen voldoende ver van andere windmolenparken. Toch is windschaduw iets om rekening mee te houden, want de impact kan zich tot vijftig kilometer uitstrekken. Iedere opdrachtgever wil natuurlijk de opbrengst van het eigen park maximaliseren, en dat kan tot tegenstellingen leiden. Overleg is nodig, want het is uiteindelijk in het algemeen belang om zoveel mogelijk energie vanop zee te halen.'