Energie uit wind

Windturbines voor de opwekking van Energie zijn inmiddels breed geaccepteerd. Liefst op zee, maar ook veel op land. Zij vormen een belangrijk alternatief voor de verbranding van fossiele energie. Wil een windturbine effectief zijn, dus zo goedkoop mogelijke elektriciteit opwekken, dan is grote de belangrijkste parameter.
Kleine windturbines (tot 3 meter doorsnede) zijn vooral mooi, leuk en aardig, maar helaas (te) weinig effectief (zie het jarenlange onderzoek in Zeeland). Die kleine windturbines zijn vooral geschikt om een statement te maken.

Wat kunt u hier lezen?

Alles over kleine windmolens voor op en rond het huis, leest u op windenergu4ever.

Wetenswaardigheden

  • Waarom windturbines en geen windmolens?
    Windmolens is de naam van de oude houten machines die in voerge eeuwen zijn gebouwd om water te pompen, graan te malen of wat dan ook mechanisch te behandelen. De grote machines die wind gebruiken om elektriciteit op te wekken noemen ze windturbines.
  • Hoe groter hoe beter?
    Ja, hoe hoger, hoe groter de wieken kunnen zijn en hoe meer energie opwekking. Bepalend voor het vermoegen is de oppervlakte van de cirkel
  • Twee, drie of vier wieken wat is het verschil?
    Het aantal wieken maakt bij wieken die snel ronddraaien niet zoveel uit. Twee wieken zijn goedkoper, dan drie en die weer goedkoper dan vier. Dus dan zouden alle windturbines uitgerust worden met 2 wieken. Nee, het nadeel van 2 wieken is dat wij mensen dat niet mooi vinden, of onrustig. Bij drie wieken vervalt dat nadeel geheel.

    Vroeger kozen ze toch voor vier wieken, waarom is dat? Ten eerste geeft het iets meer stabiliteit (minder wiebelen), maar is zonder te hoeven lassen nauwelijks anders te maken. De roedes (twee wieken aan elkaar) bestaan uit een stuk, en worden door de askop gestoken. Met de moderne technieken die het lassen van staal mogelijk maakt, is het werken met 3 wieken geen groot fabricage probleem meer. En zeker met de hedendaarse ingewikkeld gevormde wieken een groot kostenvoordeel als je een wiek minder nodig hebt.
    En hoe zit dat met de zogenaamde Amerikaanse windmolens die op enkele plekken het polderpijl beheerder. Opvallend aan de Amerikaanse windmolen is het aantal bladen van 12 tot soms wel 40 bladen. Ze zijn ontworpen om al bij heel lage windsnelheden water te kunnen pompen. Zodra het harder gaat waaien, draaien ze geleidelijk meer uit de wind.
  • Wat is de "veilige" afstand tussen windturbines en woningen?
    De regelgeving stelt dat de minimale afstand 4 maal de hoogte van de as moet zijn. In de praktijk is dat minimaal 300 meter. Windturbines mogen wel naast industrieterreinen en landbouw worden geplaatst.
  • Wat is de gewenste behoefte in Nederland? In het SER Energieakkoord 2013 is afgesproken dat Nederland in 2020 wil beschikken over
    • 6000 MW productiecapaciteit op land
    • 4500 MW op zee
    Per februari 2014 stond er 2500 MW op land, dus een flinke uitbereiding is noodzakelijk.

Capaciteit versus werkelijke opbrengst.

De capaciteit van windmolens wordt meestal weergegeven als 2 of 3 MW. Dat is de capaciteit die de molen kan leveren bij optimale wind. Dat ligt tussen de 6 en 9 Beaufort. In m/s iets gedetailleerder:
  • inschakelsnelheid bij 3-4 m/s
  • optimaal producerend vanaf ca. 13 m/s
  • uitschakelsnelheid bij ca. 22 m/s

Uitgaande van 12 maanden beschikbaarheid:
  • 2 maanden geen stroomopwekking wegens te weinig wind.
  • 10 maanden waarin voldoende wind, of zelfs te veel wind, zodat een gedeelte van de capaciteit aan stroom wordt geleverd.
  • slechts 1 maand waarin de windmolen vol vermogen levert zoals beschreven op het etiket: bijv 2 MW
Bij elkaar is de gemiddelde stroom productie zo'n 20-25% van haar capaciteit. Per type zitten daar uiteraard verschillen tussen, maar ben alert bij de berekening van het rendement.

Een relatief grote mini windturbine voor gebruik rond huis met een diameter van ca. 2 meter kan ca. 1,5 kW leveren.
Ter vergelijk, een motertje van een heel kleine grasmaaier kan makkelijk veel meer electriciteit leveren dan een windmolen voor thuisgebruik, maar daar wil je zeker niet de hele dag naar luisteren.
De verschil is zeer logisch: de lucht is relatief energiearm en daarom heb je er zo enorm veel oppervlakte van nodig.

Getallen Nederland

  • Een gemiddeld huishouden heeft continue 960W nodig
  • Zeer grote energiecentrales, zoals er in Oost-Duitsland naast de bruinkoolmijnen, hebben een capaciteit van 1000 MW per ketel. Soms gegroepeerd tot Mega centrales met 4*1000 MW.
  • Tjernobiel bestond tijdens de ramp uit vier separate 1000MW reactoren.
  • De grootste kolencentrale van Nederland staat op de Maasvlakte: 2 maal 600 MW.
  • Kerncentrale Borssele heeft een vermogen van 400 MW. Kerncentrale Dodewaard, de voormalige onderzoekscentrale, had een capaciteit van 50 MW.
  • Neerlands piekafname is tussen de 15000 en 16000 MW. Dit is maatgevend voor de werkzame productieeenheden op enig moment. Daarnaast wordt regelmatig energie geïmporteerd. Denk aan waterkracht energie uit Noorwegen en kernenergie uit Frankrijk.

Hoeveel MW gebruikt de industrie en een huishouden dan?

  • De TGV (de Franse hogesnelheidstrein, 8 rijtuigen lang) is een grootverbruiker. Zij heeft een piekvermogen van 11 MW per trein. (optrekken, airco en gebruik van de keuken).
  • Met 1 MW. kan je ongeveer 825 huishoudens voorzien van energie. Omgerekend is dat per huishouden 960 W per huishouden. Inderdaad gemiddeld, een gebruikelijke stofzuiger verbruikt al 1600 W. Een ander voorbeel: de gemiddelde magnetron verbruikt 700 W.

Over windmolens:

Stand eind 2000
Per 1 december 2000 waren er ruim 1250 windmolens voor elektriciteitsproductie en die hebben een gezamenlijk vermogen van 409 MW, gemiddeld is dat dus 0,36 MW. Met het totale windmolenpark kunnen 200.000 huishoudens van groene stroom worden voorzien.

Wat is het werkelijke vermogen van een windturbine?

Het werkelijke te leveren vermogen door een windturbine ligt aanzienlijk lager dan de hierboven genoemde getallen. De windturbine is niet super effectief. Doordat wind in sterkte varieerd is het onmogelijk de molen voor elke windkracht optimaal te ontwerpen. Het werkelijk geleverde vermogen is 20-25% van het vermogen waarmee windturbines worden aangeduid. Met wat hoofdrekenen is vrij makkelijk te bepalen dat windenergie een aanvulling kan zijn op de huidige energie-productie. Maar meer dan 10% opwekken met windenergie is een nauwelijks reëel. Niet alleen vanwege de benodigde ruimte, maar vooral vanwege het feit dat voor elke windmolen voldoende productiecapaciteit beschikbaar is in andere centrales. Zoals hierboven geschreven staan windmolens tenminste 1 maand per jaar volledig stil. Verder zijn wisselingen in wind dusdanig dat centrales continue standby moeten staan.

Andere groene stroombronnen

Andere groene stroombronnen zijn:
  • Waterkracht (niet noemenswaardig in Nederland) Gelukkig een meer continue productie dan van windenergie.
  • Zonne-energie (idem). Ook beter te voorspellen, maar levert de meeste stroom als we de minste nodig hebben (overdag en in de zomer). Uitzondering zijn de zomerse dagen als de aircos draaien. Maar of je daar een goed business model voor kan maken?
  • Biomassa (is groeiend). Het opwekken van groene stroom uit biomassa is niet erg rendabel, financieel gezien. Anderzijds is het m.i. het enige middel dat stroom kan leveren als wij het nodig hebben. Zonder dat het een bijdrage aan de CO2 uitstoot levert. Als de donder aan werken!!!

Plan Lievens: gewaagd plan

Een oud plan inmiddels, maar misschien ooit nog iets wat wij nodig hebben. Er is ooit een plan gemaakt om het markermeer als water buffer te gebruiken. Door het opwerpen van zeer hoge dijken (kunnen we alvast oefenen) een gesloten meer maken. Op de dijken staan poldermolens die water uit het IJsselmeer in het Markermeer pompen. Op het moment dat Amsterdam stroom nodig heeft, worden de in de dijk aangebrachte waterturbines in gang gezet. Als er 's nachts een stroom overschot is, niet ongebruikelijk, kunnen de waterturbines omgekeerd worden om te water terug te pompen. Dit is de enige praktische manier om energie op te slaan. Maar ja, wij stoken liever vandaag nog wat meer kolen, om de natuur te kunnen behouden.... Ja, ja deze zin klinkt wat raar, maar klopt wel.