Begrippen Windenergie

Delen van de jaarproductie door het aantal uren in een jaar (b.v. de E 126 van 6.000 kW met 25 miljoen kWh en een rotordiameter van 127 meter) geeft met 25.000.000 / 8760 het gemiddelde vermogen (Average Capacity) van 2.854 kW.

Dat betekent dus dat die 25 miljoen kWh geleverd wordt als de molen het hele jaar continue op een vermogen van 2.854 kW zou draaien. Dat is 47,5% van het maximale vermogen en dat percentage wordt ook wel de vermogens- of capaciteitsfactor (Capacity Factor, c.f.) genoemd.

De maximale capaciteitsfactor van een energie-installatie is 100%, b.v. een kolencentrale die het hele jaar op vol vermogen draait. De gemiddelde capaciteitsfactor van de huidige windturbines in Nederland op landlocaties is momenteel 26%. Voor de twee windparken op zee is dat gemiddeld 34%.

Delen van de jaarproductie door het nominale (maximale) vermogen (25.000.000 / 6.000) geeft een aantal van 4.167 zogenaamde “vollasturen” (Full Load Hours). Dat is dus het aantal uren dat de molen op vol vermogen zou moeten draaien om de jaarproductie te produceren (wordt soms ook wel het aantal draaiuren genoemd, maar dat is dus een verwarrende term, want een windturbine draait bijna altijd).

Dit begrip is voor windturbines niet relevant omdat de uitkomst bepaald wordt door het opgestelde vermogen en we zagen al dat dat niet veel zegt over de elektriciteitsproductie. Het begrip vollasturen wordt door energiebedrijven gebruikt voor kolen- en kerncentrales, die alleen op vol vermogen draaien, om aan te geven hoe lang ze per jaar in bedrijf zijn.

Een vollastuur is dus een tijdseenheid van een uur (en geen eenheid van geproduceerde energie). Helaas wordt in Nederland het begrip in het kader van de subsidieregeling SDE misbruikt om (door middel van vermenigvuldiging met het vermogen van een windturbine) een theoretisch aantal geproduceerde kWh-en te berekenen, waardoor het begrip een eenheid van energie (kWh) lijkt te worden.

Molenaars zeggen wel dat ze “1.760 vollasturen krijgen uitbetaald”, maar ze bedoelen dat ze 1760 * (b.v.) 3.000 kW = 5.250.000 kWh-en krijgen uitbetaald. Delen van de jaarproductie door het rotoroppervlak (de door de wieken beschreven cirkel, en dus niet het wiekoppervlak !) in vierkante meters (25.000.000 / 12.469) geeft de zogenaamde specifieke productie van 2.004 kWh per vierkante meter.

Dat is een goede eenheid om de prestaties van turbines van verschillende grootte of type te vergelijken omdat de rotordiameter ook een goede maat voor de prijs is. De gemiddelde specifieke productie van alle Nederlandse molens is nu ongeveer 1.045 kWh/m2.

kWh en kW

bron: Wind Service Holland

Een kiloWattuur (kWh) is de hoeveelheid elektriciteit welke wordt geproduceerd door een generator welke een uur draait met een vermogen van 1 kiloWatt (kW). 100 kW * 10 uur (h) = 1.000 kWh.

Dus: vermogen maal tijd is energie.

Energie-eenheden:
1000 Wh = 1 kWh (KiloWattuur) 1000 kWh = 1 MWh (MegaWattuur) 1000 MWh = 1 GWh (GigaWattuur), 1 miljoen kWh 1000 GWh = 1 TWh (TeraWattuur), 1 miljard kWh

Vermogens-eenheden:
1000 Watt = 1 kW (kiloWatt) 1000 KiloWatt = 1 MW (MegaWatt) Een windturbine kan dus een bepaald (geïnstalleerd) vermogen (kW of MW) hebben maar niet een vermogen produceren.

Een molen kan wel energie opwekken (kWh en MWh) maar niet produceren. Uitdrukkingen als “een windturbine die 1 MW per jaar produceert” zijn onzin. Hij kan wel 1 miljoen kWh per jaar produceren.

Het woord “energieproductie” is ook fout (bestaat niet) omdat energie alleen kan worden omgezet (in een andere vorm). “Elektriciteitsproductie” is wel goed.

Energiebalans

Binnen 3 tot 6 maand (afhankelijk van het windaanbod op de locatie) heeft een windturbine alle energie geproduceerd welke nodig was voor de bouw, het plaatsen, het aansluiten, 20 jaar onderhouden en het ontmantelen van de turbine.

Sommigen vragen zich af of windmolens eigenlijk wel meer stroom leveren dan er nodig is voor de bouw en installatie (er zit b.v. nogal wat staal, olie, koper en epoxy in een molen). Het argument gaat al vele jaren rond in kringen van de tegenstanders en is dus in Denemarken en Duitsland al vele malen onderzocht.

Het resultaat is steeds nagenoeg hetzelfde. Alleen wordt de terugverdientijd van de benodigde energie ( 3 tot 6 maand) nog steeds wat korter omdat de molens steeds efficiënter worden. Gedurende de levensduur van een turbine van 20 jaar wordt dus 40-80 maal zoveel energie geproduceerd als nodig is om de turbine te bouwen, te installeren en te onderhouden.

Een Duits onderzoek van het DGE (Das Grune Emissionshaus, augustus 2003) kwam nog tot wat gedetailleerder terugverdientijden van de diverse benodigde energie en veroorzaakte vervuiling. Deze zijn gebaseerd op een Enercon turbine van 1.800 kW met een rotordiameter van 70 meter op een betonnen mast van 98 meter en een jaarproductie van 4 miljoen kWh.

De terugverdientijden van gebruikte energie:

  • Energie voor het maken en installeren van de turbine : 2,9 maand
  • Kooldioxide: 4,4 maand
  • Zwaveldioxide: 7,8 maand
  • Stikstofoxiden: 9,4 maand

Een Windturbine is geen kolencentrale

Een kern- of kolencentrale draait (als hij niet buiten bedrijf is door storing, onderhoud, overbodigheid etc.) altijd op vol vermogen.

Bij molens gaat het vermogen op en neer met het windaanbod. Als het niet waait staan windmolens stil en leveren geen stroom. Hoe harder het waait hoe groter het vermogen en hoe meer energie er wordt geleverd per tijdseenheid.

Bij windkracht 9-10 stoppen ze omdat anders de belastingen te groot zouden worden. Aan de kust waait het gemiddeld veel harder dan in het binnenland waardoor een turbine in Den Helder wel vier maal zo veel produceert als diezelfde turbine in Enschede.

Het geïnstalleerde (maximale) generatorvermogen (KiloWatts of MegaWatts) van een molen zegt dus niets over de omvang van de stroomproductie. Windturbines draaien bijna altijd Een windturbine draait al vanaf 1-2 m/s en begint stroom te leveren bij ongeveer 2-3 meter per seconde (windkracht Beaufort 2).

Dat wil zeggen, op ashoogte, nabij de grond waait het dan vaak nog veel minder of helemaal niet. Naarmate het harder waait neemt het vermogen toe. Als hij bij 8 m/s 3.000 kW levert en dat een uur volhoudt, dan heeft hij in dat uur 3.000 kWh geproduceerd, de jaarbehoefte van een beetje zuinig Nederlands gezin. Het maximale vermogen wordt bereikt bij ca. 12 m/s (windkracht 6).

Het vermogen blijft bij nog hogere windsnelheid constant en ze worden automatisch stilgezet bij 20 of 25 m/s (windkracht 9 of 10). De nieuwste turbines (b.v. van Enercon) draaien echter zo goed als altijd door (tot 30 m/s). Vanaf 25 m/s gaan ze wel wat langzamer draaien (en iets minder produceren). Dit wordt gedaan om het moment van nul vermogen zo lang mogelijk uit te stellen en geleidelijk te laten afnemen.

Voor het elektriciteitsnet is het niet goed als het hele vermogen plotseling wegvalt. Want dan zou opeens veel ander vermogen (een gascentrale of wkk-installatie) moeten worden bijgeschakeld. Dat is duur. De meeste windturbines krijgen twee maal per jaar een servicebeurt van 1-2 dagen.

Stilstand door storingen komt ook zelden voor. Gemiddeld staan windturbines door storingen en onderhoud 2% van de tijd (7 dagen per jaar) stil. We zeggen ook wel dat dan de beschikbaarheid (availibility) 98% is.

Molen en stroom in Harlingen

Als het een hele dag 12 m/s of harder waait (windkracht 6, maximaal vermogen), dan levert een turbine van 3.000 kW (3 MW) in 24 uur dus 24 * 3.000 = 72.000 kWh.

Een gemiddeld Nederlands gezin gebruikt ca. 3.300 kWh per jaar, dus de molen kan met die energie van 1 dag een gezin bijna 22 jaar van stroom voorzien.

Zo’n turbine van 3.000 kW (en een rotordiameter van 90 meter, ashoogte 80 meter) levert aan de Friese westkust, aan de Oosterschelde of in de Eeemshaven 10.000.000 kWh per jaar. Dat is dus goed voor de jaarlijkse stroombehoefte van ruim 3.000 gezinnen. (Harlingen telt ca. 7.000 gezinnen)

Een echt grote turbine van 6 Megawatt en 127 meter rotordiameter (Enercon E 126, zie de foto) op een ashoogte van 100 meter zou op diezelfde plek zo’n 25 miljoen kWh per jaar produceren, goed voor de huishoudelijke stroombehoefte van heel Harlingen. Toevallig wordt heel huishoudelijk Harlingen al van windstroom voorzien, maar dat gebeurt nu door 12 veel kleinere molens met een totaal vermogen van ruim 8 MW.

Die produceren samen ruim 24 miljoen kWh. Er draaien al enige tientallen turbines van 5 en 6 MW in Duitsland. De grootste in Nederland is de 3.600 kW turbine van GE op het ECN-testveld in de Wieringermeer.

Een twee maal zo grote rotordiameter geeft

  • Een vier maal zo grote productie
  • Twee maal zo veel wind geeft een acht maal hogere productie

De elektriciteitsproductie van een windturbine wordt in hoofdzaak bepaald door :

– de jaargemiddelde windsnelheid op ashoogte
– het door de rotor bestreken oppervlak (pi maal de rotorstraal in het kwadraat)

Dat blijkt uit de volgende eenvoudige formule voor de jaarproductie: Ejr = C * V3 * A Ejr is de gemiddelde jaarproductie in kWh (kiloWatturen) C (opbrengstfactor of Beurskensfactor) is een maat voor het totale rendement van de turbine.

De waarde van C is lager naarmate de gemiddelde windsnelheid hoger is en hangt verder af van de kwaliteit van de windturbine. In Nederland varieert ze van ca. 2,8 aan de kust tot 4,0 in het binnenland. Voor een gemiddelde windlocatie in Nederland en een goede turbine kan 3,7 worden ingevuld. V 3 is de jaargemiddelde windsnelheid in meters per seconde op ashoogte tot de derde macht.

Deze varieert in Nederland van maximaal ca. 8,5 m/s op 60 meter hoogte aan de kust tot 3 m/s op 30 meter hoogte in het binnenland. A is het rotoroppervlak in vierkante meters (dus PI * de halve rotordiameter in het kwadraat). De formule betekent dus dat bij een dubbel zo grote rotordiameter vier maal zo veel energie wordt geproduceerd. En de wind is nog belangrijker want bij een dubbel zo hoge windsnelheid wordt de productie acht maal zo hoog (bijna, want C wordt wel wat lager bij die hogere windsnelheid)

Wat kost een Windturbine?

Hoe groter, hoe duurder en de belangrijkste maat voor de grootte (en de prijs) is de rotordiameter (en niet het vermogen) Er zijn bijvoorbeeld molens van 600 kW met een rotordiameter van 43 en van 48 meter. De laatste produceert ondanks het gelijke vermogen ca. 25 % meer dan die met 43 meter rotor, maar hij is ook flink duurder (ca. 20 %).

De prijs van het totale project hangt verder af van masthoogte, de funderingskosten, elektriciteitskabels en transformator. Verder zijn er nog kosten voor netaansluiting, toegangswegen, telefoonaansluiting en installatie. Onderhoud en verzekering zijn de belangrijkste jaarlijks terugkerende exploitatiekosten.

Voor vergelijkingen tussen projecten kunnen de kosten uitgedrukt worden in Euro´s per vierkante meter rotoroppervlak of per geïnstalleerde Kilowatt vermogen. In de literatuur van berekeningen van de kostprijs van windenergie (investeringen, kWh-prijs) wordt momenteel voor landlocaties gerekend met totale projectkosten van 1.100 – 1.300 Euro/kW.

Voor de SDE-subsidies 2009 wordt gerekend met 1.325 Euro/kW. Voor 2008 was dat nog 1.200 Euro/kW. De afgelopen 2-3 jaar zijn de turbinekosten (vooral voor offshore) sterk gestegen als gevolg van duurdere grondstofprijzen (staal, koper etc.).

Ook zijn de prijzen gestegen door de sterke vraag. De prijsstijging gaat nog wel even door, zo is de verwachting. Voor offshore is de variatie nog erg groot met 2.000 – 3.000 Euro/kW. De kosten van een groot offshore project in Engeland van 1.000 MW is in drie jaar tijd met 43% gestegen.

Hoge masten zijn duur

  • Extra kosten tot € 10.000,- per meter

Ook de ashoogte is van belang voor de elektriciteitsproductie. De toename van de windsnelheid met de ashoogte varieert echter sterk. Hoe ruwer het terrein en hoe meer de locatie in het binnenland ligt, hoe meer winst er te behalen valt met hogere masten.

Aan de kust kunnen de masten dus minder hoog zijn dan in een bossige omgeving bij Enschede. Hoe hoger men komt, hoe minder snel de windsnelheid toeneemt. De eerste kleine turbines stonden 15 jaar geleden op masten van ca. 20 meter. Momenteel kunnen de grootste turbines geleverd worden met masten tot 125 meter hoog.

De kosten zijn echter enorm.
Hieronder twee voorbeelden van turbine-kosten en de meerkosten voor hogere ashoogten uit de katalogus 2002 van BWE-Duitsland (te bestellen bij Bundesverband Wind Energie)

Turbine 70 meter diameter, 1.800 kW :
Enercon E 66 18.70, 64 meter mast € 1.595.000
Meerkosten voor 85 meter mast € 115.000 (€ 5.500 per meter)
Meer voor 97 meter mast t.o.v. 84 meter € 150.000 (€ 10.000 per meter)

Turbine 80 meter diameter, 2.500 kW:
Nordex 80/2.500, 60 meter mast € 1.840.651
Meerkosten voor 80 meter mast € 76.694 ( € 3.834 per meter)
Meer voor 100 meter mast t.o.v. 80 meter € 175.000 ( € 8.750 per meter)

Vestas V 90 – 2 en 3 MW
Een verhoging van de ashoogte van 80 naar 105 meter kost voor de V 90 – 3MW & V 90 3 MW € 200.000 extra (okt. 2010)

Energiebalans

  • Binnen 3 tot 6 maand (afhankelijk van het windaanbod op de locatie) heeft een windturbine alle stroom geproduceerd welke nodig was voor de bouw, het plaatsen, aansluiten en ontmantelen van de turbine.

Sommigen vragen zich af of windmolens eigenlijk wel meer stroom leveren dan er nodig is voor de bouw en installatie (er zit b.v. nogal wat staal, olie, koper en epoxy in een molen). Het argument gaat al vele jaren rond in kringen van de tegenstanders en is dus in Denemarken en Duitsland al vele malen onderzocht. Het resultaat is steeds nagenoeg hetzelfde. Alleen wordt de terugverdientijd van de benodigde energie ( 3 tot 6 maand) nog steeds wat korter omdat de molens steeds efficiënter worden.

Gedurende de levensduur van een turbine van 20 jaar wordt dus 40-80 maal zoveel energie geproduceerd als nodig is om de turbine te bouwen, te installeren en te onderhouden.

Recentelijk kwam een Duits onderzoek van het DGE (Das Grune Emissionshaus, augustus 2003) nog tot wat gedetailleerder terugverdientijden van de diverse benodigde energie en veroorzaakte vervuiling. Deze zijn gebaseerd op een Enercon turbine van 1.800 kW met een rotordiameter van 70 meter op een betonnen mast van 98 meter en een jaarproductie van 4 miljoen kWh.

De terugverdientijden van gebruikte energie: energie voor het maken en installeren van de turbine : 2,9 maand Kooldioxide: 4,4 maand Zwaveldioxide: 7,8 maand Stikstofoxiden: 9,4 maand. Meer info: Energy Payback Period for Wind Turbines op de site van de Deense fabrikanten

Levensduur Windturbines

Windturbines hebben een gecertificeerde levensduur van 20 jaar. Een enkeling (Clipper) zelfs van 30 jaar. Een windturbine staat permanent bloot aan enorm grote en voortdurend wisselende belastingen. Zelfs per seconde variëren de belastingen door de wisselende windsnelheden.

Toch worden windturbines al jaren lang ontworpen voor een levensduur van 20 jaar. De diverse onderdelen worden dusdanig sterk uitgevoerd dat zij deze belastingen zonder schade kunnen verdragen. Voorwaarde daarvoor is natuurlijk wel dat er regelmatig (gemiddeld twee keer per jaar) onderhoud wordt gepleegd en inspecties worden uitgevoerd, waarbij kleine reparaties (zoals het bijwerken van kleine beschadigingen aan het wiekoppervlak) worden uitgevoerd.

Een windturbine is een zeer complexe machine en er kunnen dus wel eens onderdelen kapot gaan zoals een printplaat, een sensor of een relais. En een enkele keer kan er wel eens een groter onderdeel (tandwielkast, generator en heel soms een rotor) vervangen moeten worden. Alle kosten voor onderhoud en reparaties kunnen echter betaald worden uit de reguliere contracten voor onderhoud en verzekering. De levensduur wordt door certificerende instellingen vastgelegd in een type-certificaat.

Daarbij wordt ook aangegeven voor welk type windklimaat de turbine geschikt is (3 klassen van laag tot zeer hoog gemiddeld windaanbod). De levensduur-certificatie betekent dat de turbine met normale onderhoudskosten minimaal 20 jaar kan draaien met een normale beschikbaarheid. In de praktijk blijkt die beschikbaarheid (dat wil zeggen stroom kunnen produceren als het voldoende hard waait) momenteel gemiddeld ca. 98% te bedragen.

Dus gedurende 2% van de tijd (ca. 1 week per jaar) staat de turbine stil door storingen, onderhoud en service. Dit cijfer blijkt uit de maandelijkse productiestatistieken van 10-duizenden turbines is Duitsland, Denemarken, Zweden, Nederland, Nieuw Zeeland en België. Volgens de Nederlandse statistieken in de De WindMaand bedroeg de gemiddelde beschikbaarheid in 2006 98,2%.

Daarbij zijn alle oorzaken van stilstand meegeteld (behalve te weinig wind), dus bijvoorbeeld ook oorzaken van buiten de turbine zoals netuitval en blikseminslag. De levensduur blijkt in de praktijk gerealiseerd te kunnen worden. Eind jaren zeventig van de vorige eeuw begon de seriematige productie van windturbines in Denemarken (molens van 30 – 55 kW).

De meeste zijn in 2003-2004 vervangen door grotere turbines maar draaiden tot dan toe nog steeds. In veel gevallen zelfs nog met de oorspronkelijke generator, tandwielkast en rotor. In Nederland dateren een paar nog draaiende kleinere molens van begin jaren tachtig, maar voor het overige dateren alle nog draaiende turbines in Nederland van na 1986.

In maart 2007 draaien 36 turbines die er al meer dan 20 jaar op hebben zitten. Omdat de kwaliteit van windturbines in de loop der jaren enorm is toegenomen, mag aangenomen worden dat de twintig jaar levensduur ook bij recenter gebouwde turbines geen probleem zal zijn.

Wel komen er zo nu en dan wat grotere serieproblemen voor. Zo moesten een aantal jaren geleden van een bepaald type turbine alle 1.200 tandwielkasten vervangen of gerepareerd worden. Fabrikanten zorgen echter voor voldoende financiële armslag om deze grotere problemen op te kunnen vangen.

Op een oppervlak van 14 bij 14 kilometer kan met 400 grote windturbines 10% van de Nederlandse stroombehoefte worden geproduceerd. Stel dat we 10 % van de nationale stroombehoefte (100 miljard kWh) willen dekken met windenergie.

Dat is dus een windproductie van 10 miljard kWh (en 2 miljard meer dan de jaarproductie van een kerncentrale van 1.000 MW).

Als we dat uitsluitend opwekken met de grootste turbines welke momenteel verkrijgbaar zijn (127 meter rotordiameter en 6 MW, ashoogte 135 meter, de E 126 van Enercon) en bij een gemiddeld windaanbod (met een jaarproductie van 25 miljoen kWh per stuk) dan zijn daar dus 400 windturbines voor nodig (2.400 MW).

Geplaatst in een groot windpark met bijvoorbeeld 20 rijen van elk 20 turbines vergt dat een oppervlak van ongeveer 15 bij 15 kilometer. Ter illustratie staat dat blok hieronder getekend in Groningen. Tussen de turbines kan het graan blijven groeien.

De grote turbines zullen vanaf 2009-2010 vooral op zee geplaatst worden. Daar waait het nog aanzienlijk harder dan aan de kust. Een productie van minstens 30 miljoen kWh per turbine is dan heel normaal. Met 333 turbines (2.000 MW) op zee kan al 10 % van de huidige stroombehoefte gedekt worden.

Dat vergt een oppervlak ter grootte van het blok op het kaartje voor de kust van Noord-Holland. Het is niet moeilijk te bedenken dat met gemak 50% van de stroombehoefte met windenergie op land en zee gedekt kan worden. Uit Deens onderzoek is gebleken dat zelfs 70% mogelijk is zonder enorme extra kosten voor netuitbreiding en opvang van het wisselende windaanbod.

Het eerste grote windpark met 80 turbines van 2 MW werd in december 2002 aan de Noordzeekust bij het Deense Esbjerg in gebruik genomen. Dit ene park produceert 700 miljoen kWh per jaar; dat is ruim 2 % van de totale Deense stroombehoefte (dus niet alleen van de huishoudens!).

Wat kost windstroom?

Op de huidige locaties is windstroom verruit de goedkoopste stroombron bij een olieprijs van meer dan 60 Dollar per vat en bij een prijs voor CO2-uitstoot van 30 Euro per ton Regelmatig horen we (vooral van tegenstanders van windenergie, maar ook de voorstanders weten er vaak niet veel van) dat windstroom veel duurder is dan stroom uit gas, kolen of kernenergie.

Hiernaar wordt regelmatig onderzoek gedaan en inmiddels is men het er wel over eens dat windstroom (januari 2008) nagenoeg even duur of zelfs goedkoper is dan stroom uit gas of kolen.

Op een gemiddelde windlocatie bedraagt de kostprijs bij een looptijd van de financiering van 15 jaar en 5% rente ongeveer 5 Eurocent per kWh,weinig meer dan de stroom uit een moderne kolencentrale met rookgasreiniging (4 cent) en bijna gelijk aan met gas opgewekte stroom (4,5 cent).

Bij die prijs zijn dan nog niet de vermeden maatschappelijke kosten meegenomen welke gepaard gaan met het verstoken van fossiele brandstoffen. Die kosten worden door de Europese Commissie op 3-6 Eurocent per kWh berekend. De kosten voor CO2-uitstoot gaan daarbovenop wellicht 30 Euro per ton bedragen en dat voegt nog eens 1,2 cent toe aan een kWh uit een gascentrale en 2,7 Eurocent aan kolenstroom.

De afvang en opslag van CO2 gaat ook enkele centen per kWh kosten. Ieder jaar wordt in januari o.a. een vergelijkend onderzoek gepubliceerd naar de prijzen van de diverse opweksystemen door het maandblad Windpower Monthly.

Er zijn daarnaast ook nog grote macro-economische voordelen van windenergie omdat de stroom altijd beschikbaar is (geen import uit politiek onbetrouwbare landen) en omdat de prijs bekend, laag en constant is. Als de turbine eenmaal is gebouwd, weet men precies wat de kostprijs is van de opgewekte stroom tijdens de levensduur van 15-20 jaar.

Bij olie en gas weten we de prijs van de volgende week al niet eens meer. De Engelse topeconoom Shimon Awerbuch (begin 2007 met zijn gezin tragisch om het leven gekomen bij een vliegtuigongeluk) berekende deze voordelen op ca. 25% van de investeringskosten van een windturbine.

Tenslotte is onlangs (medio 2006) gebleken dat windstroom de prijs van energie op de beurs verlaagt doordat zij in de plaats komt van duurdere opwekkingsvormen (zie b.v. Nieuws windstroomprijs)

De voordelen daarvan zijn groter dan de subsidies welke worden uitgegeven. De kostprijs van windstroom is de afgelopen 15 jaar met 50% gedaald en die daling gaat nog steeds verder, met soms procenten per jaar.

Wel is er een (tijdelijke) stijging in 2006 en 2007 als gevolg van een zeer grote vraag naar windturbines en gestegen prijzen van grondstoffen. Onlangs (2005) slaagde een fabrikant er daarentegen bijvoorbeeld in om alleen al met een verbeterd wiekprofiel de productie met ca. 12 % te verhogen.

Voor projecten welke in 2008 SDE subsidie krijgen toegewezen wordt de subsidiehoogte gebaseerd op een kostprijs van de geproduceerde windstroom van 8,8 cent per kWh. Dit is o.a. gebaseerd op een technische levensduur van 15 jaar. De subsidie wordt jaarlijks berekend door hier de marktprijs (in 2008 ca.. 6 cent) van af te trekken, zodat een subsidie van 2,8 Eurocent per kWh wordt uitbetaald.

Zie voor de details van de subsidieregeling bij: SDE-2008 . Voor 2009 zijn de productiekosten door ECN vastgesteld op 9,4 cent/ kWh, zie SDE 2009 Windstroom is niet alleen de schoonste maar ook de goedkoopste stroombron die we hebben.

Meer over kosten van windstroom: Windturbine Economie, DWTMA.

Milieuvoordeel

Windturbines voorkomen per kWh de uitstoot van 590 gram CO2 In Nederland zijn in het Protocol Duurzame Energie van SenterNovem (2006) de vermeden CO2-emissies voor de diverse duurzame bronnen vastgelegd op basis van de vermeden primaire energie.

Volgens de berekeningen van het CBS op basis van dit protocol werd in 2006 door windturbines 2.733.000.000 kWh geproduceerd en de uitstoot van 1,581 miljard kg (=Mton) CO2 vermeden.

Dat is dus 590 gram CO2 per kWh. Bij de huidige jaarproductie windenergie van 3,8 miljard kWh (december 2007) wordt dus jaarlijks de uitstoot van 2,242 miljard kg CO2 vermeden.
Zie CO2-besparing-CBS.

In Duitsland is de milieubesparing door windenergie wettelijk vastgelegd op basis van de gemiddelde brandstof in Duitse centrales (kolen, bruinkool, gas en uranium). Windenergie (17.000 MW) levert in Duitsland 9% van de nationale stroombehoefte.

Per kWh windstroom wordt de uitstoot van de volgende hoeveelheid stoffen voorkomen : (Moeten we nog opzoeken, kunnen we nergens meer vinden, wie helpt ?)

In Denemarken bespaart windenergie voornamelijk op energie uit kolencentrales.

Windenergie (5.400 MW) levert nu 21% van de nationale stroomvraag en draagt voor 45% bij aan de CO2 reductieverplichtingen. Per opgewekte kWh windstroom wordt de volgende uitstoot bespaard: 780 gram kooldioxide (CO2) 0,39 gram zwaveldioxide (SO2) 1,11 gram stikstofoxide (NOx) 0,1 gram stof 39 gram slakken en vliegas.

In Engeland wordt door de Britse Windenergie Associatie (BWEA) er van uitgegaan dat windenergie voornamelijk bespaart op stroom uit kolengestookte centrales. Besparing per kWh windstroom: 860 gram CO2 , 10 gram SO2 en 3 gram NOx

Maar wat als het niet of te hard waait?

Een steeds weer terugkerend en hardnekkig misverstand betreft de mening dat windenergie niet bespaart op conventioneel vermogen omdat het regelmatig niet of onvoldoende waait. Er zou daarom net zoveel vermogen bijgebouwd moeten worden als er aan windenergie wordt geplaatst om de vraag op te kunnen vangen als het niet of onvoldoende waait.

Het argument klinkt geloofwaardig en velen geloven het omdat het zo vaak wordt verteld. Zelfs gerenommeerd Volkskrantcommentator Hans Wansink trapt er in en voert het aan als argument tegen windenergie en zegt “Sorry Wijnand, zonder kernenergie lukt het niet” (Volkskrant 23 augustus 20008). Toch is het onzin.

In de eerste plaats staat er in de huidige situatie, met nog maar zeer weinig windvermogen (2.000 MW), ruim voldoende regelvermogen klaar om het wisselende windvermogen te compenseren. Dat regelvermogen (gascentrales die op- en afgeregeld kunnen worden) is namelijk ook nodig om storingen van andere fossiele centrales of snelle wisselingen in de vraag op te vangen (aanzetten van miljoenen TV’s bij het begin van een voetbalfinale).

Als een kolencentrale uitvalt is er direct 600 – 1.000 MW nodig! Dat vermogen is ook altijd beschikbaar voor het opvangen van het wegvallen van de wind en is nog jaren ruim voldoende. Bovendien is het wegvallen van de wind (en ook veel windaanbod tijdens een depressie) heel goed en op voldoende korte termijn te voorspellen.

De uitval van een kolen- of kerncentrale is daarentegen niet te voorspellen. Netbeheerder TenneT heeft berekend dat er minstens 6.000 MW windvermogen geplaatst kan worden zonder dat er extra centrales (“draaiende reserve”) nodig zijn om het wisselende windaanbod bij te regelen.

Ook zware verbindingen met het buitenland zorgen voor een steeds betere verdeling van het wisselende windvermogen. Voorjaar 2008 is een verbinding van 700 MW naar Noorwegen aangelegd (NorNed). Daarmee kan in feite “overbodige” stroom “opgeslagen” worden door de waterkrachtcentrales in Noorwegen wat minder te laten produceren.

Een dergelijke zware verbinding komt er ook met Engeland en waarschijnlijk Denemarken. Ook de geplande extra verbindingen met Duitsland en Frankrijk zullen tot veel Europese uitwisseling van tekorten en overschoten kunnen leiden. De universiteit van Delft en het ECN hebben mede op grond van deze mogelijkheden al geconcludeerd dat er daarom geen (duur) opslagsysteem voor windenergie nodig is. (zie bij Opslagsysteem overbodig).

Opslag wordt wel eerder noodzakelijk als er veel kolen- of atoomcentrales gebouwd zouden worden. Die moeten namelijk constant op vol vermogen draaien en kunnen (‘s nachts) niet even stilgezet worden als de vraag laag is. (Zie ook bij Valmeercentrale) .

Ook het omgekeerde, (te) veel windaanbod en een lage vraag (vooral ‘s nachts), kan voorkomen. Dit probleem is eigenlijk al zo goed als opgelost. Zelfs in het zeer molenrijke noorden van Duitsland (40% windstroom in Sleeswijk-Holstein) is het nog maar een keer voorgekomen (2005) dat een moeilijke situatie ontstond met veel aanbod van windvermogen en weinig vraag.

De oplossing is inmiddels het tijdelijk (in afwachting van de aanleg van zwaardere verbindingen naar het zuiden) wat terugregelen of stil zetten van windparken. Windparkeigenaren hebben daarvoor contracten met de netbeheerder.

Ten behoeve van de verdere toename van het windvermogen (ook offshore) worden er nieuwe en zwaardere verbindingen aangelegd naar de grote verbruikerscentra in het midden en zuiden van Duitsland. Geen enkele energiebron is ideaal maar als er, zoals in Duitsland, gekozen wordt voor veel meer windenergie, dan kunnen de consequenties voor het benodigde net kosteneffectief gedragen worden.

Ook nieuwe windturbinetechniek helpt bij de inpasbaarheid van windvermogen zonder extra voorzieningen. De nieuwste turbines kunnen ook bij zware storm doordraaien, maar met minder vermogen. Daardoor wordt voorkomen dat veel windvermogen tijdens de passage van een zware storm tegelijkertijd wordt afgeschakeld.

(Nu worden de meeste turbines bij een 10 minuten gemiddelde van meer dan 25 m/s (begin van windkracht 10) stil gezet) Het is wel zo dat er bij veel meer windvernmogen (6.000 MW op land) nieuwe verbindingen nodig zijn voor het vervoer van de stroom en ook meer regelvermogen van gascentrales.

Daar staat tegenover dat dan waarschijnlijk ook wel een kolencentrale gesloten kan worden (het is voor Nederland nog niet onderzocht). In een Duitse netstudie (zie DENA) is berekend dat bij 36.000 MW windvermogen in 2015 twee kolencentrales van elk 1.000 MW gesloten kunnen worden. In een studie van het Fraunhofer instituut blijkt dat in 2020, als 50% van de stroom duurzaam wordt opgewekt, de helft van het fossiele Duitse vermogen overbodig wordt.

Zie 50% van Duits fossiel vermogen overbodig in 2020 Vergelijkbare effecten worden door de netbeheerder in Frankrijk (RTE) genoemd. Met de huidige infrastructuur kan 6.000 – 7.000 MW windvermogen zonder aanvullende maatregelen ingepast worden (er staat september 2008, 3.500 MW). Bij een opgesteld windvermogen van 20.000 MW (het Franse doel voor 2020) wordt 4.000 MW fossiel verbogen overbodig gemaakt.

Kolen- en atoomcentrales zijn funest voor de inpasbaarheid van windenergie omdat zij niet gebruikt kunnen worden voor het compenseren van het wisselende windaanbod. Daar zijn gasgestookte centrales voor nodig of, zoals de Energieraad wil (zie Energieraad-kolenvergassing) een kolenvergassingscentrale.

Samenvattend: als het minder waait is er minder aanbod van windstroom maar dat is nog lang geen acuut probleem en voorts slechts een kleine, oplosbare handicap die betaalbaar verholpen kan worden. Er is in geen jaren speciaal extra back-up vermogen nodig en op den duur kunnen bij veel opgesteld windvermogen kolen- of kerncentrales gesloten worden.

Dat is niet alleen goedkoper maar ook beter voor het klimaat. Het zal binnenkort o.a. door Europese regelgeving erg duur worden als niet voldaan wordt aan de gestelde duurzaamheideisen van de energievoorziening, heel wat duurder dan de kosten voor de inpassing van veel windenergie.  Andere energiebronnen dan windenergie hebben heel wat lastiger of niet op te lossen handicaps.

Stimulering van windenergie

Op land kan het bijna zonder subsidie (korte versie, een veel gedetailleerder staat hier) Zonder subsidies is de exploitatie van windturbines met enig rendement (2007) alleen mogelijk in een klein, windrijk deel van de wereld en in Nederland alleen in een smalle strook langs de kust van Noordzee, Waddenzee en IJsselmeer.

In Nieuw-Zeeland zijn de eerste parken zonder subsidie gebouwd. Tot 1986 konden investeerders een aantal jaren gebruik maken van een generieke investeringssubsidie van rond de 30% (Wet Investerings Regeling, WIR). Daarmee konden begin jaren tachtig een klein aantal kleine turbines van 10-55 kW gebouwd worden.

Een enkeling draait nog steeds. In mei 1986 werd het IPW (Integraal Programma Windenergie) van kracht met een looptijd van 5 jaar. De doelstelling van het Ministerie van Economische Zaken (E.Z.) was 100-150 MW in 1990.

Het ministerie van VROM kwam in ´86 met een extra subsidie per kW (MPW, Milieu Premie Windenergie) voor projecten welke op een aantal voorkeurslocaties werden gebouwd. De vergoeding voor aan het net geleverde stroom betrof op advies van de vereniging van energiebedrijven V.E.E.N., later EnergieNed, tot 1995 alleen de uitgespaarde brandstof- en vermogenskosten.

Een forse tegenslag bij de invoering van de IPW-subsidies was dat tegelijkertijd de waarde van de uitgespaarde brandstofkosten in de loop van 1986 zeer sterk daalde door lage olieprijzen en dollarkoers. De kWh-vergoedingen daalden daardoor binnen een jaar van ca. 6,5 Eurocent naar ca. 3 Eurocent per kWh.

In de loop der tijd ontstonden onder druk van molenexploitanten en milieuorganisaties steeds meer regionale varianten en afwijkingen op het VEEN-advies. Van ´91 t/m ´95 werd het subsidieprogramma TWIN (Toepassing Windenergie In Nederland) uitgevoerd.

De subsidiemethodiek werd gewijzigd naar een bedrag per vierkante meter rotoroppervlak in combinatie met het geïnstalleerd vermogen. Voor 1996 en verder werd eindelijk een structurele verhoging van de teruglevertarieven bereikt welke voor nieuwe projecten zonder investeringssubsidies (´95 was het laatste jaar) 7,5 Eurocent per kWh bedraagt.

Onderdeel daarvan was o.a. de in ´96 ingevoerde ecotax-uitzondering voor windstroom. Na de invoering van de zogenaamde groencertificaten, de geleidelijke verhoging van de ecotax en de vrije verhandelbaarheid van groene stroom ligt de kWh-vergoeding in de meeste contracten voor 10 jaar enige jaren rond de 8 Eurocent per kWh.

Samen met de fiscale faciliteiten van VAMIL, Groen beleggen, de Energie Investering Aftrek (EIA) en subsidies uit het CO2-fonds zijn dit goede tot zeer goede voorwaarden voor de uitbreiding van windvermogen. MEP Op 1 Juli 2003 werd een geheel nieuwe subsidieregeling van kracht, de MEP (Milieukwaliteit Energie Productie).

Deze voorzag in een subsidiebedrag per geproduceerde kWh gedurende maximaal 10 jaar of voor maximaal 18.000, later 20.000 vollasturen. Na afloop van de MEP-periode bestaat de kWh-vergoeding alleen uit de waarde van de “grijze stroom”. Dit was tot voor kort (2005) 5-6 Eurocent maar inmiddels (augustus 2008) opgelopen naar 7-8 cent.

Op basis van kosten-baten analyses adviseerde het ECN elk jaar aan het ministerie over de te hanteren hoogte van de MEP-subsidies. Omdat het subsidiebedrag voor de gehele looptijd geldt (en gebaseerd was op een grijze stroomwaarde van 2-3 cent) ontvangen MEP-gesteunde projecten momenteel dus veel te veel subsidie. Op 18 augustus 2006 werden door minister Wijn alle MEP subsidiebedragen op nul gesteld omdat de doelstelling van 9% duurzame stroom in 2010 op grond van de lopende projecten gehaald zou worden.

Er is in het regeerakkoord van de nieuwe regering CDA, PvdA en CU o.a. een doelstelling van 2% energiebesparing per jaar, 20% duurzame energie en 30% reductie van de CO2-uitstoot in 2020 afgesproken. S.D.E.

Op 13 juli 2007 werd bekend dat de nieuwe regeling Stimuleringsregeling Duurzame Energieproductie (SDE) gaat heten. De regeling werd op 3 maart 2008 in de Staatscourant gepubliceerd en is per 1 april van kracht. De subsidie voor windenergie wordt uitbetaald als een bedrag per kW geïnstalleerd vermogen.

De subsidiehoogte is afhankelijk gemaakt van de marktprijs (hoe hoger de verkoopwaarde van de grijze stroom, hoe lager de subsidie). De looptijd is verlengd naar 15 jaar. De kostprijs van windprojecten in de subsidieronde 2008 is vastgesteld op 8,8 cent per kWh. Voor de ronde 2009 is dat 9,4 cent/kWh.

Elk jaar gedurende de looptijd van 15 jaar wordt achteraf de marktprijs vastgesteld en de subsidiebehoefte bepaald.