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As wind farms in the North Sea continue to expand, governments and developers must take into account the so-called wake effect. The construction of new wind farms reduces the efficiency of existing ones, with estimated energy losses exceeding ten percent in some cases. This is the conclusion of a new study conducted by KU Leuven researchers from the Department of Earth and Environmental Sciences and the Department of Mechanical Engineering. At the 2023 North Sea Summit, nine European countries agreed to expand offshore wind capacity to at least 120 GW by 2030 and 300 GW by 2050. This planned expansion is a key element in the energy transition and European climate goals. A new study by KU Leuven scientists, published in Environmental Research Letters, gives a clear indication of the current and future energy output of wind farms in the North Sea. The model simulations show that the average electricity production of wind farms—expressed as a share of their maximum capacity—will be 1.6 percentage points higher in 2030 than that of the current generation of wind farms. This increase is due to the use of more powerful and efficient turbines and further development of wind farms in favourable locations. Energy loss due to ‘wake effect’ On the other hand, the planned expansion also leads to increased competition between wind farms, known as the ‘wake effect’ or ‘wind shadow’. ‘To generate electricity, wind turbines extract kinetic energy from the air, causing it to move slower,’ explains Ruben Borgers, postdoctoral researcher and lead author of the study. ‘New wind farms that were built upwind of existing installations reduce wind speed in the downwind farms, resulting in lower electricity production and reduced profits.’ These findings should not hinder the further development of wind farms in the North Sea, as it plays a vital role in the transition to a carbon-neutral society. While further validation studies are required, the results do highlight the need for better coordination and more international cooperation. Professor Nicole Van Lipzig The simulation shows that 13 of the 69 wind farms currently built in the North Sea could experience energy losses of more than 10 percent by 2030. In exceptional cases, losses may exceed 18 percent. Belgium and Germany appear particularly vulnerable to the effects of ‘wind shadow’ due to their limited maritime area. Better coordination and more cooperation  ‘With this study, we provide greater clarity on the impact of the wake effect. It is crucial to consider this in future projects, especially in the context of projected yields and financial feasibility,’ says Professor Nicole van Lipzig. ‘These findings should not hinder the further development of wind farms in the North Sea, as it plays a vital role in the transition to a carbon-neutral society. While further validation studies are required, the results do highlight the need for better coordination and more international cooperation. Only then will it be possible to achieve the goal of 300 GW of wind capacity in the Northern European seas by 2050 in a sustainable an efficient way.’  More information The study ‘Energy production and inter-farm wake losses in future North Sea wind farms’ by Ruben Borgers, Nicole van Lipzig and Johan Meyers is published in Environmental Research Letters. KU LEUVEN News

La construcción de nuevos parques eólicos reduce la eficiencia de los existentes, con pérdidas de energía estimadas que superan el diez por ciento en algunos casos. Esta es la conclusión de un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad Católica de Lovaina (KU Leuven). En la Cumbre del Mar del Norte de 2023, nueve países europeos acordaron ampliar la capacidad eólica marina a al menos 120 GW para 2030 y 300 GW para 2050. Esta expansión planificada es un elemento clave en la transición energética y los objetivos climáticos europeos. Un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad Católica de Lovaina (KU Leuven), publicado en Environmental Research Letters, ofrece una clara indicación de la producción energética actual y futura de los parques eólicos en el Mar del Norte. Las simulaciones de modelos muestran que la producción eléctrica promedio de los parques eólicos, expresada como porcentaje de su capacidad máxima, será 1,6 puntos porcentuales mayor en 2030 que la de la generación actual de parques eólicos. Este aumento se debe al uso de turbinas más potentes y eficientes y al mayor desarrollo de parques eólicos en ubicaciones favorables. Pérdida de energía debido al ‘efecto estela’ Por otro lado, la expansión planificada también genera una mayor competencia entre parques eólicos, conocida como «efecto estela» o «sombra de viento». «Para generar electricidad, los aerogeneradores extraen energía cinética del aire, lo que provoca su movimiento más lento», explica Ruben Borgers, investigador postdoctoral y autor principal del estudio. «Los nuevos parques eólicos construidos a barlovento de las instalaciones existentes reducen la velocidad del viento en los parques a sotavento, lo que resulta en una menor producción de electricidad y menores beneficios». Estos hallazgos no deberían obstaculizar el desarrollo de parques eólicos en el Mar del Norte, ya que este desempeña un papel vital en la transición hacia una sociedad neutra en carbono. Si bien se requieren más estudios de validación, los resultados resaltan la necesidad de una mejor coordinación y una mayor cooperación internacional. Profesora Nicole Van Lipzig La simulación muestra que 13 de los 69 parques eólicos actualmente construidos en el Mar del Norte podrían experimentar pérdidas de energía superiores al 10 % para 2030. En casos excepcionales, las pérdidas podrían superar el 18 %. Bélgica y Alemania parecen especialmente vulnerables a los efectos de la «sombra del viento» debido a su limitada superficie marítima. Mejor coordinación y más cooperación  «Con este estudio, aportamos mayor claridad sobre el impacto del efecto estela. Es crucial considerarlo en proyectos futuros, especialmente en el contexto de los rendimientos proyectados y la viabilidad financiera», afirma la profesora Nicole van Lipzig. «Estos hallazgos no deberían obstaculizar el desarrollo de parques eólicos en el Mar del Norte, ya que desempeña un papel vital en la transición hacia una sociedad neutra en carbono. Si bien se requieren más estudios de validación, los resultados resaltan la necesidad de una mejor coordinación y una mayor cooperación internacional. Solo así será posible alcanzar el objetivo de 300 GW de capacidad eólica en los mares del norte de Europa para 2050 de forma sostenible y eficiente».  En la Cumbre del Mar del Norte de 2023, nueve países europeos acordaron ampliar la capacidad eólica marina a al menos 120 GW para 2030 y 300 GW para 2050. Esta expansión planificada es un elemento clave en la transición energética y los objetivos climáticos europeos. Un nuevo estudio realizado por científicos de la Universidad Católica de Lovaina (KU Leuven), publicado en Environmental Research Letters, ofrece una clara indicación de la producción energética actual y futura de los parques eólicos en el Mar del Norte. Las simulaciones de modelos muestran que la producción eléctrica promedio de los parques eólicos, expresada como porcentaje de su capacidad máxima, será 1,6 puntos porcentuales mayor en 2030 que la de la generación actual de parques eólicos. Este aumento se debe al uso de turbinas más potentes y eficientes y al mayor desarrollo de parques eólicos en ubicaciones favorables. Pérdida de energía debido al ‘efecto estela’ Por otro lado, la expansión planificada también genera una mayor competencia entre parques eólicos, conocida como «efecto estela» o «sombra de viento». «Para generar electricidad, los aerogeneradores extraen energía cinética del aire, lo que provoca su movimiento más lento», explica Ruben Borgers, investigador postdoctoral y autor principal del estudio. «Los nuevos parques eólicos construidos a barlovento de las instalaciones existentes reducen la velocidad del viento en los parques a sotavento, lo que resulta en una menor producción de electricidad y menores beneficios». Estos hallazgos no deberían obstaculizar el desarrollo de parques eólicos en el Mar del Norte, ya que este desempeña un papel vital en la transición hacia una sociedad neutra en carbono. Si bien se requieren más estudios de validación, los resultados resaltan la necesidad de una mejor coordinación y una mayor cooperación internacional. Profesora Nicole Van Lipzig La simulación muestra que 13 de los 69 parques eólicos actualmente construidos en el Mar del Norte podrían experimentar pérdidas de energía superiores al 10 % para 2030. En casos excepcionales, las pérdidas podrían superar el 18 %. Bélgica y Alemania parecen especialmente vulnerables a los efectos de la «sombra del viento» debido a su limitada superficie marítima. Mejor coordinación y más cooperación  «Con este estudio, aportamos mayor claridad sobre el impacto del efecto estela. Es crucial considerarlo en proyectos futuros, especialmente en el contexto de los rendimientos proyectados y la viabilidad financiera», afirma la profesora Nicole van Lipzig. «Estos hallazgos no deberían obstaculizar el desarrollo de parques eólicos en el Mar del Norte, ya que desempeña un papel vital en la transición hacia una sociedad neutra en carbono. Si bien se requieren más estudios de validación, los resultados resaltan la necesidad de una mejor coordinación y una mayor cooperación internacional. Solo así será posible alcanzar el objetivo de 300 GW de capacidad eólica en los mares del norte de Europa para 2050 de forma sostenible y eficiente».  Más información El estudio ‘Producción de energía y pérdidas por estela entre parques eólicos en futuros parques eólicos