Volgens nieuw onderzoek van Cornell zouden de Verenigde Staten binnen 10 jaar 20% van hun elektriciteit op een luchtige manier kunnen opwekken.

"De Verenigde Staten produceren momenteel ongeveer 7% van hun elektriciteit uit windenergie, " zei Sara C. Pryor, hoogleraar bij de afdeling Aard- en Atmosferische Wetenschappen. "Dit onderzoek toont aan dat een verviervoudiging van het geïnstalleerde vermogen van windturbines vanaf het niveau van 2014 ons in staat zal stellen om het doel van 20% elektriciteit uit de wind te halen. zonder extra grond nodig te hebben, of negatieve effecten op systeembrede efficiëntie of lokale klimaten."

Het onderzoek, "20% van de Amerikaanse elektriciteit uit wind zal een beperkte invloed hebben op de systeemefficiëntie en het regionale klimaat, " gepubliceerd op 17 januari in Natuurwetenschappelijke rapporten . Het onderzoek wordt gefinancierd door het Office of Science van het Amerikaanse ministerie van Energie en is gebaseerd op een uitgebreide reeks atmosferische simulaties met hoge resolutie.

Pryor werkte samen met Rebecca J. Barthelmie, professor aan de Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, en postdoctoraal onderzoeker Tristan J. Shepherd om scenario's te ontwikkelen voor hoe windenergie kan groeien van het huidige niveau tot een vijfde van de totale Amerikaanse elektriciteitsvoorziening in 2030, zoals uiteengezet door het National Renewable Energy Laboratory (NREL) van het Amerikaanse ministerie van Energie in 2008.

Het "20% windscenario" genoemd, " het NREL-rapport merkte op dat het genereren van 20% van de Amerikaanse elektriciteit uit wind in 2030 ongeveer 825 miljoen ton kooldioxide-emissies in de elektrische energiesector zou kunnen elimineren.

Van 2016 tot 2017, door wind opgewekte elektriciteit in de VS groeide met 12% tot 254 terawattuur en steeg vervolgens met nog eens 8,3% tot 275 terawattuur in 2018, aldus de onderzoekers. In context, de VS gebruiken momenteel ongeveer 310 tot 320 terawattuur aan elektriciteit per maand, opgewekt uit steenkool, natuurlijk gas, kerncentrales en elektriciteitscentrales voor hernieuwbare energie.

"Windenergie speelt al een sleutelrol bij het koolstofarm maken van het wereldwijde energiesysteem, " Zei Pryor. "Windturbines betalen de levenslange koolstofemissies terug die gepaard gaan met hun inzet en fabricage in drie tot zeven maanden in bedrijf en bieden bijna 30 jaar vrijwel koolstofvrije elektriciteitsopwekking."

Maar, vroegen de onderzoekers, vermindert een verviervoudiging van het aantal windturbines de efficiëntie van turbinevloten die energie verzamelen? En kan die generatie het lokale klimaat negatief beïnvloeden?

In high-density arrays van grote windturbines, de onderzoekers onderzochten mogelijke dalingen van de systeembrede efficiëntie in verband met een fenomeen dat 'windturbine-wakes' wordt genoemd, " waar de windsnelheid wordt vertraagd door extractie van momentum door windturbines. Dit zog wordt uitgehold door vermenging met ongestoorde lucht in de atmosfeer, maar kan de windsnelheid verminderen die van invloed is op stroomafwaartse windturbines.

"De 'diefstal' van wind door stroomopwaartse windturbines vermindert het totale vermogen dat wordt geproduceerd door het totale geheel van windturbines en de verbeterde menging (turbulentie) kan de lokale klimaatomstandigheden in de buurt van windturbines veranderen, ' zei Barthelmie.

De onderzoekers boden scenario's aan - zoals het heraandrijven van turbines met verbeterde technologie - om de geïnstalleerde capaciteit van windturbines uit te breiden zonder extra land te gebruiken. De onderzoekers toonden aan dat uitbreiding van de geïnstalleerde capaciteit een kleine invloed heeft op de systeembrede efficiëntie en zeer kleine effecten op het lokale klimaat die worden verminderd door de inzet van grote, ultramoderne turbines.