Hoe LOFAR en windmolens het samen moeten rooien

LOFAR, dat staat voor Low Frequency Array, omvat 25.000 antennes verspreid over 38 velden in Noord-Nederland en heeft daarnaast stations in Duitsland, Zweden, Frankrijk, Polen, Ierland, Letland en het Verenigd Koninkrijk. LOFAR is een radiotelescoop die is ontstaan uit de ambitie van Nederlandse sterrenkundigen om het prille begin van ons heelal waar te nemen. Op 12 juni 2010 verrichtte Koningin Beatrix de openingshandeling.

Energietransitie

Meteen na de opening van LOFAR startte de plannenmakerij voor het windpark. Bij ASTRON sloeg dat in als een bom. Het instituut had tien jaar aan de bouw van LOFAR gewerkt en Economische Zaken had 100 miljoen euro in de radiotelescoop geïnvesteerd. Vervolgens zou datzelfde ministerie ervoor gaan zorgen dat LOFAR zijn werk niet meer kon doen. Marco de Vos legde namens ASTRON aan toenmalig minister Kamp uit hoe elektromagnetische straling uit draaiende turbines de waarnemingen van LOFAR verstoort. Kamp antwoordde dat de windmolens er omwille van de energietransitie toch moesten komen en droeg ASTRON op in gesprek te gaan met de initiatiefnemers van het windpark.

Verstoring van signalen

Heel zwakke signalen uit het heelal worden verstoord door de atmosfeer en andere effecten, bijvoorbeeld van agglomeraties in de buurt. Deze verstoring valt in het niet bij die van windmolens: door hun hoogte reflecteren de windmolens op de wieken straling uit allerlei hoeken, die spiegelt in de antennes van ASTRON. Daarbij zorgt de elektronica in de turbine voor straling naar buiten die de waarnemingen van LOFAR verstoort. Als straling op één frequentie zit, smalbandig, kan ASTRON deze eruit filteren, maar dat is met deze windmolens niet het geval. In eerste instantie dreigde ASTRON het ministerie met een miljoenenclaim, maar gesprekken met de initiatiefnemers van het windpark leidden in 2016 tot een convenant. ASTRON zag in dat het belang van de energietransitie groot was en dat het instituut een juridische strijd met als inzet 'geen windmolenpark' niet zou winnen. Bij bakzeil zouden de windmolens er gekomen zijn zonder afspraken met ASTRON.

Het best mogelijke

De onderhandelaars van ASTRON vinden dat ze er het best mogelijke uitgehaald hebben. Tijdens de gesprekken erkenden de beleidsmakers en de initiatiefnemers van het windpark dat LOFAR qua wetenschappelijke mogelijkheden schade oploopt door de aanwezigheid van windmolens. Deze erkenning was uniek, omdat ASTRON zich niet op eerdere casuïstiek kon beroepen. Vervolgens werd vastgelegd dat de straling uit de windmolens teruggebracht moest worden tot een niveau waarmee de ASTRON-onderzoekers een groot deel van hun wetenschappelijk programma nog zouden kunnen uitvoeren. Het bedrijf Nordex ontwierp een nieuw soort turbine met een emissiereductie van minus 35 dB ten opzichte van standaardmolens. ASTRON was onder de indruk van het prototype. Het convenant omvatte ook de afspraak dat de molens jaarlijks vijftig blokken van twaalf uur en zes blokken van 24 uur stil moeten staan. ASTRON onderkent dat de initiatiefnemers van het windpark schade hebben opgelopen: deze geavanceerde turbines zijn veel duurder dan andere windmolens en het project loopt jaren uit. Op zijn beurt levert ASTRON wetenschap in, doordat een aantal delen van de LOFAR frequentieband onbruikbaar zijn geworden.

Monitoren hoe de wind waait

Een voorbeeld van ingeleverde wetenschap is het onderzoek naar de Epoch of Reionization (EoR, een term die de periode beschrijft waarin het universum slechts enkele honderden miljoenen jaren oud was). Vooruitlopend op de komst van de windmolens hebben de EoR-onderzoekers de laatste jaren gelukkig alvast veel data kunnen verzamelen. Onderzoekers van andere onderzoekslijnen zullen, zodra de windmolens operationeel zijn, langer moeten meten om hetzelfde kwaliteitsniveau te bereiken. De impact is overzichtelijk, vindt ASTRON. Er zal continu gemonitord worden hoe de wind waait en de onderzoekers stemmen hun metingen erop af. Op windstille dagen zetten de beheerders de molens extra stil.

De toekomst van LOFAR

ASTRON is nu bezig LOFAR klaar te maken voor de volgende tien jaar. Die upgrade gebeurt onder meer met een NWO-Groot subsidie, deels compensatiegeld van Economische Zaken. De upgrade omvat veel technologische innovatie, nieuwe elektronicasystemen, software en computersystemen. Van de innovatie gaan ook partners en de bv Nederland profiteren: doordat de maakindustrie voor ASTRON iets bouwt, kan de nieuwe kennis erna voor bijvoorbeeld de telecomindustrie toegepast worden. Met de projecten op het gebied van signaalverwerking en grote datasets inspireert het instituut softwarebedrijven die bij ASTRON meedraaien.

Ruimteweer

LOFAR is een heel geschikt instrument om geladen deeltjes te detecteren die bij de zon vertrekken en storingen veroorzaken op communicatiesystemen en elektriciteitsnetwerken. ASTRON heeft de ministeries ervan overtuigd dat Nederland LOFAR zou kunnen inzetten voor voorspellingen van schadelijke effecten van zonneweer. ASTRON-wetenschappers zijn specialist in het ontwikkelen van modellen die ten grondslag liggen aan de waarschuwingen. De nieuwe onderzoekslijn krijgt een plaats in de organisatie en een groepje mensen studeert op de businesskant. Het instituut heeft nadrukkelijk niet de ambitie een KNMI voor space weather evenementen te worden, want daar is het niet op ingericht, vindt ASTRON.

Radioastronomie in Nationale Omgevingsvisie

In het recente verleden heeft onderzoek met LOFAR een grote stroom publicaties opgeleverd. De komende tien à twintig jaar gaat LOFAR, binnen de randvoorwaarden, voor nieuwe, mooie ontdekkingen zorgen, verwacht ASTRON. De windmolens zijn niet de enige verstoorders van metingen: de radioastronomie heeft ook last van DAB plus, 5G en sommige satellieten. ASTRON wil graag dat Nederland uitspreekt dat radioastronomie, en daarmee LOFAR en de Westerbork telescoop, van nationaal belang zijn en dat er bij ontwikkelingen rekening wordt gehouden met de impact op de sterrenkunde. De Nationale Omgevingsvisie is in voorbereiding. Vertegenwoordigers van ASTRON hebben bepleit om daarin naast archeologische aspecten en cultureel erfgoed ook grote wetenschappelijke infrastructuur, zoals LOFAR, op te nemen. Zodat duidelijk is met wie overleg moet plaatsvinden als er in de cirkel eromheen iets gebeurt. Met ASTRON valt te praten. Dat bewijst de co-existentie met het windpark.

Nieuwsbrief Inside NWO-I, april 2020
Tekst: Anita van Stel
Beeld: LOFAR