Overzicht windenergie: De voor- en nadelen van windmolens en windparken

6005560602_3f3ddc3a4a_o (1)EssentNieuws, via Flickr Creative Commons (Cropped)
InhoudUpdates
  • 23 februari 2017: Top 10 windturbineproducenten bijgewerkt.
  • 15 februari 2017: Top 10 landen met meeste windvermogen bijgewerkt. Recente ontwikkelingen aangevuld.
  • 9 augustus 2016: Bijgewerkt met recente ontwikkelingen, vooral in offshore wind.
  • 18 mei 2016: Grondig bijgewerkt met recente data, nieuwe opmaak, meer info en betere video’s.
  • 13 januari 2013: Eerste publicatie.

Alles over windenergie, windmolens en windparken

Windenergie is een van de snelste groeiers in de markt voor duurzame én conventionele elektriciteit. In dit overzicht de belangrijkste voor- en nadelen van windturbines en windparken.

4 procent elektriciteit wereldwijd is windstroom

Windenergie is geen ‘alternatieve’ energiebron meer. Samen met zonne-energie behoort windenergie tot de snelst groeiende stroombronnen. In 2015 investeerden energieontwikkelaars wereldwijd voor het eerst zelfs meer in nieuwe wind- en zonneparken dan in gas- en kolencentrales.

Bijgewerkt op 23 februari 2017, opvallendste update:
Wereldwijd staat er nu voor bijna 500.000 megawatt aan windmolens op land en op zee. Ruim een derde daarvan draait in China. Klik door naar de top 10 windenergielanden en de top 10 producenten.

Dankzij de snelle groei heeft windenergie inmiddels een serieus marktaandeel. Meer dan 300.000 windturbines wereldwijd dekken nu ± 4 procent van de mondiale elektriciteitsmarkt. De meeste daarvan staan op het vaste land. Vooral in Europa neemt ook het belang van offshore wind rap toe. Voor 2050 verwacht het Internationaal Energieagentschap (IEA) een windaandeel van 18 procent in de wereldstroomvraag.

Windenergie is duurzamer dan fossiele energie, maar scoort ook in vergelijking met andere hernieuwbare bronnen uitstekend. Zowel qua kostprijs als qua klimaatwinst. Over de volle levensduur gemeten, stoot een windturbine per opgewekte kilowattuur (kWh) ±10 gram CO2 uit. Voor zonnepanelen zijn de emissies grofweg vier keer zo groot en een kolencentrale stoot per kWh liefst 70 tot 100 keer zoveel CO2 uit als een windmolen.

Dit overzicht behandelt de voordelen en nadelen van windenergie, de techniek in een windmolen, de kansen om de opbrengst van windparken verder te verhogen en de uitdagingen om de kosten en overlast van duurzame windenergie verder te verlagen. Recent nieuws en achtergrondartikelen over windenergie staan rechts naast deze pagina. Het complete archief met windenergienieuws gaat terug tot 2012.

De basis: Hoe werkt windenergie?
Je voelt het nauwelijks maar ook lucht heeft massa. Vijf ‘volle’ badkuipen lucht wegen ongeveer een kilo. Onder invloed van temperatuur, luchtdruk en de rotatie van de aarde waait al die massa de wereld rond. Totdat de miljarden luchtdeeltjes botsen met de wieken van een windmolen.

Aan de hand van de windsnelheid (V), de luchtdichtheid (ρ), het oppervlak dat de molenwieken bestrijken (A) en de efficiëntie van de turbine (η) is te berekenen hoeveel elektriciteit een windmolen maximaal opwekt:

Vermogen_{wind}=\eta \frac{1}{2} \rho A V^3

Leestip: Via de groene pijlen () in dit artikel klik je terug naar de inhoudsopgave bovenaan de pagina. De links in de inhoudsopgave verwijzen naar secties op deze pagina (net als op Wikipedia).

Leesverzoek: Aanvullingen, vragen, correcties en andere zienswijzen zijn welkom in de reacties


De maximale energieopbrengst uit een windpark

De belangrijkste factoren om tegen de laagste prijs het optimale aantal kilowatturen uit een windmolen te persen, zijn de locatie, het formaat van de windmolen en de techniek binnenin de turbine. Hieronder de speerpunten die windenergie rendabel maken.



De windparklocatie: Waar waait het (vaak) hard? 

Dat de windsnelheid voor windparken een bepalende factor is, voelt iedereen wel aan. Maar het effect van de windsnelheid is misschien nog groter dan verwacht. De botsenergie van luchtdeeltjes neemt namelijk kwadratisch toe met de snelheid. En bij hardere wind botsen er per seconde ook nog eens meer deeltjes tegen de wieken. Bij een verdubbeling van de windsnelheid levert dezelfde windmolen zo tot acht keer zoveel vermogen.

Gemiddeldes alleen zijn niet voldoende

Voor ontwikkelaars van windparken is het dan ook onvoldoende om alleen de gemiddelde windsnelheid over een heel jaar te weten. Een windpark waar twaalf maanden per jaar een licht briesje staat, levert grofweg 25 procent van de energie van een locatie waar het zes maanden dubbel zo hard waait maar de rest van het jaar windstil is. Windparkontwikkelaars zetten een heel arsenaal aan meetapparatuur en statistiek in om, tot op het kwartier nauwkeurig, in te schatten hoe vaak het hoe hard waait op beoogde windparklocaties.

Liever een windpark dan losse windmolens

Voor de vuist weg zijn de beste locaties voor windenergie zeeën, meren en andere open vlaktes. Daar zijn geen bomen, gebouwen of andere obstakels die de rondwaaiende lucht afremmen. Om dezelfde reden levert een windmolen die helemaal solo in het landschap staat meer energie dan dezelfde turbine die in de windschaduw van andere windmolens staat.

Toch heeft het grote voordelen om windturbines te groeperen. Zo is bijvoorbeeld de aansluiting op het stroomnet en het onderhoud goedkoper, en blijft eventuele overlast beperkt tot een kleiner gebied. Verder is het simpelweg zonde om slechts één turbine op een uitstekende windlocatie te plaatsen. Met een goed windparkontwerp blijven de verliezen per windmolen beperkt tot enkele procenten.

Meetsystemen en statistische methoden om de potentie van een beoogd windpark te bepalen.


De Wet van Betz bepaalt dat een windmolen maximaal 59,3 procent van de energie in de wind kan oogsten. Om het effect van de windschaduw (de vertraagde luchtstroom direct achter de windturbine) te minimaliseren, staan turbines in een windpark zeker tien wieklengtes uit elkaar.


Het formaat van een windmolen: Size does matter

Met goed meten, stevig rekenen en met oog voor omwonenden en andere omgevingsfactoren is de keuze voor een windparklocatie goed te maken. Op het actuele weer heeft de ontwikkelaar dan nog geen invloed maar op de opbrengst als het eenmaal waait wel. Het juiste type windmolen, op de juiste plek, geeft de grootste inkomsten.

Dubbel zo lange wieken leveren vier keer meer windenergie

Het oppervlak waarin een molen de wind oogst, is na de windsnelheid, de belangrijkste factor in de energieopbrengst van een windpark. Hoe groter dit oppervlak, hoe meer luchtdeeltjes er op de wieken botsen. Het oppervlak is bepaald door de cirkelbaan van de wieken. Verlengen van de wieken is dan ook lucratief. Met dubbel zo lange turbinebladen heeft een windmolen een vier keer zo groot effectief oppervlak, en daarmee grofweg vier keer zoveel energieopbrengst. Gangbare windmolens hebben al bladen van 50 tot 80 meter lang en materiaalonderzoekers zoeken continu naar kansen om de wieken lichter, stijver en langer te maken.

Naarmate windturbinebouwers kiezen voor langere wieken, groeit de masthoogte alleen al voor de veiligheid automatisch mee. Dat heeft als extra voordeel dat de hogere windturbines zo ook de krachtige wind op grote hoogte oogsten. Net zoals een vlak wateroppervlak weinig weerstand biedt aan de wind, is er boven de 150 meter ook nauwelijks nog een boom of gebouw dat de luchtstroom afremt. Hoog in de lucht is de wind sterker en stabieler. Daarom loont het, ook los van de rotordiameter, om windmolens zo hoog mogelijk te bouwen.

Airborne windturbines en windenergie in de stad

Met zeppelins, vliegers en andere high altitude windenergieconverters pogen verschillende start-ups de windenergie zelfs op hoogtes boven de 500 meter te oogsten. Door de windturbine te laten vliegen of zweven besparen deze partijen materiaal op de anders gigantische windturbinemast.

Tegelijkertijd zoeken andere windondernemers het juist dicht bij de grond, met windturbines voor in de bebouwde omgeving. Om flexibeler te zijn voor snel wisselende windrichtingen tussen gebouwen, draaien deze micro-windturbines vaak verticaal. Of ze draaien helemaal niet; het Ewicon-concept van de TU Delft (mogelijk toegepast in de Dutch Windwheel in Rotterdam) heeft geen wieken maar werkt met elektrostatisch geladen waterdruppels.

Vanwege het minieme oppervlak en de geringe hoogte hebben alle kleine windmolens de schijn tegen. Alleen bij zeer lage materiaal- en installatiekosten is een rendabele businesscase haalbaar.

De Vestas V164 is met een hoogte van 220 meter en wieken van 80 meter lang de grootste windmolen ter wereld. De offshore windturbine levert maximaal 8  8,3  9 megawatt.


Het bekende windturbine-ontwerp met drie wieken biedt vooralsnog het optimum van energieproductie en bouwkosten.


Heldere animatie over het hoe en waarom van windparken op zee.


De techniek in een windmolen: Onderhoudsarm

Het optimaliseren van de balans tussen het aantal productieve draaiuren en de levensduur van de windturbines is de laatste grote stap naar een rendabel windenergieproject.

Overleven in stormachtige windvlagen

Windturbines zitten vol met draaiende onderdelen, die stuk voor stuk enorme krachten verwerken. Bij offshore windparken komt daar nog het risico op roest door het zoute water bovenop. Toch gaat een moderne windmolen 20 jaar mee, en is hij in die twee decennia zeker 100.000 uur actief in gebruik. Een automotor maakt in zijn leven nog geen 10 procent van dat aantal draaiuren.

Stilstaande windmolens bij harde wind?

Vooral de windturbinebladen en de tandwielkast tussen de rotor en de generator krijgen veel voor de kiezen. Om schade en overmatige slijtage te voorkomen, kunnen de wieken kantelen. Zo past de windturbine de luchtweerstand en de belasting van de techniek aan op de actuele windsnelheid. Het loont namelijk niet om windturbines zo te bouwen dat ze ook bij extreme windsnelheden maximaal energie produceren. Daarom staan de windmolens bij storm op de rem.

Wel zoeken windturbinefabrikanten continu de grenzen op. Met een groeiend aantal sensoren en krachtige software komt de gesteldheid van de onderdelen steeds nauwkeuriger in beeld. Zo kunnen windparkeigenaren het onderhoud strak plannen en kan de duurzame energieproductie, ook van oudere turbines, met volle procenten omhoog.

 

Uitvoerig maar helder filmpje over de onderdelen van een windmolen. Van de lift die monteurs omhoog tilt tot de motoren die de windturbine in de wind draaien.


Een typische power curve van een windmolen. Zo balanceren windmolenbouwers tussen stroomopbrengst en levensduur.


De voor- en nadelen van windenergie op land

Alle opties om (duurzame) energie op te wekken hebben sterke en zwakke punten. De voor- en nadelen bepalen waar en wanneer (onshore) windenergie te verkiezen is boven andere energiebronnen. 

Voordelen van windenergie
  • Volwassen technologie, continue innovatie
    Met 250.000+ windturbines in bedrijf zijn de belangrijkste kinderziektes van windenergie lang en breed ondervangen. Het bouwen en plaatsen van een windturbine is een routineklus. Tegelijkertijd evolueren windturbines stevig door. Juist door de omvang van de markt is er veel geld beschikbaar voor innovatie.
  • De meest duurzame hernieuwbare energie
    De embodied energy, de energie die nodig is om een windmolen te fabriceren, transporteren en installeren en uiteindelijk weer af te breken en recyclen, verdient een windturbine binnen enkele maanden terug. Daarna is alle stroom emissievrij. Per opgewekte kilowattuur is er qua CO2-impact praktisch geen energietechniek die aan windturbines kan tippen. Zonne-energie, waterkracht en biomassa stoten per energie-eenheid stuk voor stuk meer broeikasgassen uit, om nog niet te spreken over de fossiele alternatieven.
  • Windenergie is niet begrensd door grondstofschaarste
    Een windturbine bestaat uit gangbare materialen als staal, glasvezel of zelfs hout en textiel. Alleen de magneten in sommige stroomgenerators zijn gemaakt van ‘zeldzame aardmaterialen’, al klinkt ook dat schaarser dan het in werkelijkheid is. Aan het eind van zijn werkzame leven is een windenergieconverter bovendien goed recyclebaar.
  • Windenergie is complementair aan zonne-energie
    Windenergie en zonne-energie zijn beiden weersafhankelijk, en daarmee niet altijd voorspelbaar. Wel gaan harde wind en felle zon vrijwel nooit samen. Wind- en zonne-energie vullen elkaar daarmee goed aan. Het loont om beide duurzame energiebronnen in vergelijkbare hoeveelheden in te zetten.
  • De fysieke voetafdruk van een windmolen is beperkt
    De omgeving onder een turbine blijft beschikbaar voor landbouw en industrie. Ook biomassa verbouwen voor windstille dagen is mogelijk. Zonnepanelen kunnen helaas slecht tegen de periodieke schaduw onder de wieken. Vanwege de turbulentie die ontstaat achter de rotor hebben de windturbines zelf wel de ruimte nodig. Ze staan minimaal 10 keer de lengte van de wieken uit elkaar.
Nadelen van windenergie
  • Windstroom is (on)voorspelbaar en niet op afroep beschikbaar
    Fabels over zinloos draaiende back-upgascentrales ten spijt is de windkracht (enkele uren vooruit) goed te voorspellen. Maar als het niet waait levert een windturbine toch echt helemaal niets. Energiebedrijven met veel windparken moeten daarom kunnen terugvallen op (bio)gascentrales, energieopslag of smart grids die de variatie in windaanbod opvangen.
  • Windmolens tasten uitzicht aan en veroorzaken lichtvervuiling 
    Hoge windmolens zijn van veraf zichtbaar en volgens velen passen ze niet in het landschap. Ook dicht aan de kust is niet iedereen blij met de horizonvervuiling van offshore windparken. Verder maken omwoners bezwaar tegen de rode veiligheidsverlichting, die piloten van vliegtuigen en helikopters ’s nachts waarschuwen voor de aanwezigheid van windturbines.
  • Geluidsoverlast en slagschaduw van windmolens
    Windmolens maken geluid en dat is vervelend voor wie in de buurt woont. Bij laagstaande zon werpen de draaiende wieken bovendien een flikkerende slagschaduw over het landschap. Als er door de windrichting of de stand van de zon risico op hinder voor omwonenden bestaat, zijn exploitanten verplicht de windmolens (automatisch) stil te zetten.
  • Windmolens ‘doden’ vogels
    De lobby tegen windmolens als ‘vogelmoordenaars’ is sterk en effectief. Vogels vliegen zich soms inderdaad te pletter tegen windturbines. Dat doen ze, in veel grotere getale, ook tegen elektriciteitskabels, gebouwen en auto’s of de scherpe tanden van een huiskat. Windparken zijn echter nieuw, en kunnen net de druppel zijn die zeldzame vogels doet uitsterven.
  • Windturbines storen luchtverkeersradar en wetenschap
    Moderne radarsystemen kunnen draaiende molenwieken op voldoende afstand goed uit het signaal filteren. Wat er achter te dichtbij geplaatste windmolens gebeurt, is echter niet altijd zichtbaar. Vanwege de landsverdediging zijn er daarom no-go area’s voor windturbines. Ook radiotelescopen ondervinden mogelijk verstoringen door windenergie.

 


De voors en tegens van offshore windenergie

Ten opzichte van windmolens op land hebben zeewindprojecten specifieke voor- en nadelen.

Voordelen van offshore wind
  • Op volle zee is de wind krachtiger
    Op zee staat er niets in de weg van de wind. Daarmee waait het harder, vaker en constanter. Windturbines op zee wekken, per megawatt geïnstalleerd vermogen, ±40 procent meer energie op dan windmolens op het vaste land.
  • Geen geluidsoverlast van windturbines op zee 
    Op zee, ver van de bewoonde wereld, heeft geen mens last van lawaaiige windmolens. Er zijn wel geluidslimieten om hinder voor het zeeleven in te perken. Die zijn vooral relevant bij het heien van de funderingen voor de offshore windturbines. Een windmolen die, ongeacht de windrichting, meer lawaai mag maken levert meer duurzame energie. Ook de bovengenoemde slagschaduw is op zee geen bezwaar.
  • Horizonvervuiling van offshore windenergie is miniem
    Not in my backyard (Nimby)-bezwaren spelen ook qua belemmering van het uitzicht minder op zee. De dichtstbijzijnde achtertuin ligt op 20 kilometer afstand. Door uitbaters van strandtenten wordt wel gevreesd dat toeristen wegblijven vanwege de windturbines op zee. In de praktijk zie je ze alleen met goede ogen, bij helder weer en als je weet waar ze staan.
Nadelen van offshore wind
  • Bouwen en onderhouden op zee is duur
    Harde zeewind maakt het interessant om windenergie op zee te oogsten, maar ook lastig om windmolens te installeren. Werk op zee vereist gespecialiseerd materieel en uitstekend getraind personeel en die dure mensen en machines moeten regelmatig wachten op veilige condities. Werken kan alleen op een kalme zee.
  • Stopcontacten op zee noodzakelijk
    De zeewindparken liggen op zeker 20 kilometer uit de kust maar de geproduceerde stroom is voor het vaste land. Zeewaardige hoogspanningskabels zijn prijzig en om energieverliezen in het stroomtransport naar de kust te beperken zijn complexe offshore transformatorstations nodig.
  • Veel materiaal nodig om het hoofd boven water te houden
    Op zee is een funderingspaal van tientallen meters hoog nodig om überhaupt boven het zeeniveau uit te komen. Dat materiaalgebruik komt allemaal bovenop de standaard windturbine, en alles moet bestand zijn tegen het zoute zeewater. In plaats van een vaste fundering, onderzoeken meerdere partijen drijvende constructies om windturbines op te plaatsen.

De voor- en nadelen van vliegende windinnovaties

De voors en tegens van vliegerturbines, zeppelinmolens en andere high altitude-windconcepten.

Voordelen van zwevende windmolens
  • Hoog in de lucht is de wind sterker
    De belangrijkste reden om zwevende windconcepten te ontwikkelen is de stevige wind op honderden meters hoogte.
  • Nauwelijks horizonvervuiling 
    De vliegerwindturbines en vergelijkbare concepten zweven hoog en zijn daarmee minder zichtbaar dan conventionele windturbines. De mast is in de meeste concepten vervangen door een kabel, die het uitzicht ook nauwelijks belemmert.
  • Laag materiaalgebruik, stormbestendig
    De zwevende windenergiesystemen bestaan meestal uit vliegers of ballonnen. Zware componenten als generatoren staan op de grond en er zijn veel minder grondstoffen nodig om de enorme hoogtes te bereiken. Waar een normale windturbine bestand moet zijn tegen storm, wordt een vliegende windmolen bij noodweer bovendien gewoon binnengehaald.
Nadelen van zwevende windmolens
  • Onzekere veiligheidsmarges
    Meerdere vliegers, met kabels van wel een kilometer lang, die rondzweven op honderden meters boven de grond, schreeuwen om specifieke regelgeving. Wat gebeurt er als een kabel breekt, hoe is de wisselwerking met vliegverkeer en hoe dicht mogen de zweefturbines zelf op elkaar vliegen? Voor commerciële toepassing van de high altitude windconcepten zijn antwoorden op die vragen essentieel.
  • Onzekere opbrengst en levensduur 
    De ontwikkelaars van zwevende windsystemen claimen grote energieopbrengsten maar alle concepten bevinden zich nog in de prototype-fase. Een investering in een geheel nieuwe technologie is voor geldschieters een sprong in het diepe en met de gestaag doorgroeiende ‘gewone’ windturbines neemt het beloofde voordeel van de revolutionaire concepten af.

De voor- en nadelen van kleinschalige windmolens

De concepten voor kleine windmolens lopen uiteen maar de belangrijkste voordelen en nadelen van kleinschaligheid gelden voor alle small scale-windturbines.

Voordelen van windenergie in de bebouwde kom
  • Een thuis-windturbine kan ‘achter de meter’
    Met een kleine windturbine op eigen terrein wekken huishoudens en bedrijven zelf energie op. Net als met zonnepanelen is de duurzame stroom te salderen met het eigen energieverbruik.
  • Zelfvoorzienend met eigen windstroom
    Voor wie volledig in zijn eigen energiebehoefte wil of moet voorzien, is een windturbine een goede aanvulling op zonnepanelen. De beide duurzame bronnen vullen elkaar goed aan, waardoor minder accucapaciteit noodzakelijk is in een off-gridwoning, op een boot of in een duurzame camper.
  • Zichtbaar met duurzaamheid bezig
    Een strak ontworpen mini-windturbine geeft ondernemers een groene imagoboost. En een windmolentje is mooier en valt meer op dan zonnepanelen op een plat bedrijfsdak.
  • De gebouwde omgeving ‘versterkt’ de wind
    Verschillende aanbieders van kleinschalige windconcepten claimen dat bestaande gebouwen of bijgeleverde trechters werken als windvanger. Dat zou het effectieve oppervlak van de windturbines vergroten en het genereren van windstroom ook bij lage windsnelheden mogelijk maken.
Nadelen van windenergie in de bebouwde kom
  • Schaalgrootte maakt of breekt de businesscase 
    De verdienkansen van windturbines nemen toe met het oppervlak dat ze bestrijken en de hoogte waarop de windenergie onttrokken wordt. Mini-windmolens gaan tegen beide vuistregels in.
  • Kleine windmolen maakt groot kabaal
    De wieken van micro-windmolens draaien veel sneller dan die van grote megawatt-modellen. Daarmee genereren kleine windturbines een hoger geluid dan grote molens. Grote windmolens zijn niet per se stiller maar de geluidsintensiteit neemt met het kwadraat van de afstand af. Een microturbine op het dak van de buren ervaar je daarom als veel lawaaieriger dan een grote windmolen op 500 meter afstand en 100 meter hoogte.
  • (Energetische) terugverdientijd langer dan levensduur
    De kleine schaal van micro-windturbines maakt het lastig om de investering terug te verdienen uit de opgewekte stroom. De terugverdientijd van een mini-windmolen is ongeveer dubbel zo lang als die van zonnepanelen, terwijl zonnepanelen doorgaans langer meegaan. Ook de duurzaamheid van met kleine windmolens opgewekte stroom is twijfelachtig. Een kleine molen op een slechte locatie levert minder energie dan er nodig is voor de bouw, installatie en recycling van de machine.

Windenergie en windmolenproductie in Nederland

De klassieke Hollandse windmolens zijn wereldberoemd en Nederlandse pioniers stonden aan de basis van de tweede jeugd van windenergie. Dankzij EU-verplichtingen is wind nu opnieuw onmisbaar.

VOC-succes en droge voeten dankzij windmolens

Met traditionele poldermolens hield Holland droge voeten en met zaagmolens bouwde de Vereenigde Oostindische Compagnie zijn schepen. Veel van de eeuwenoude windmolens staan nog fier overeind. Via het toerisme dragen ze nog altijd bij aan de Nederlandse welvaart.

Honderden jaren na de hoogtijdagen van de klassieke molen pionierde Nederland opnieuw met windenergie. Ondersteund door de oliecrises en de kernramp bij Tsjernobyl boekte Henk Lagerweij in de jaren 70 en 80 succes met zelfontwikkelde windturbines. Met het inzakken van de olieprijzen, daalde ook de belangstelling voor alternatieve energie. Verschillende faillissementen, boedelverkopen (Darwind, EWT) en doorstarten later bouwt Lagerweij (nu Lagerwey) nog altijd windturbines. De kans voor de Nederlandse windpionier om uit te groeien tot een echte wereldspeler is echter verkeken maar met een innovatieve bouwkraan pakt Lagerwey alsnog wereldfaam

In de snelgroeiende offshore windsector hebben Nederlandse ondernemers wel een goede positie. Niet met de productie van de windturbines maar met de bouw van funderingen, transformatorplatforms en installatiewerk op zee. Jarenlange ervaring in de offshore olie- en gassector komt specialisten als Van Oord, Boskalis en SIF Group nu goed van pas. De bedrijven slepen grote opdrachten binnen voor duurzame windprojecten langs kusten in heel Europa. Met onderdelenmarktplaats Spares in Motion heeft Nederland daarnaast een wereldwijde positie in de handel in aftermarket vervangingsonderdelen, voor windturbines van alle grote fabrikanten. En hoewel Nederland zelf geen grote windmolenindustrie heeft, weten grote buitenlandse fabrikanten de testfaciliteiten van Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) goed te vinden.

Race tegen de klok om windvermogen Energieakkoord te realiseren

Als lidstaat van de Europese Unie is Nederland verplicht om in 2020 minimaal 14 procent van het binnenlandse energieverbruik duurzaam op te wekken. Met de lange kustlijn en vlakke polders is Nederland bij uitstek geschikt voor het opwekken van windstroom. Windturbines spelen in EU-doelen dan ook een grote rol. De verplichting is uitgewerkt in het SER-Energieakkoord van 2013: In 2020 staat er in ons land 6.000 megawatt aan onshore windturbines en drie jaar later heeft Nederland volgens de afspraken 4.500 megawatt aan windparken op zee.

Wat betreft de offshore ambities lijkt Nederland zijn belofte in te lossen maar ontwikkelaars van windprojecten op land ondervinden praktisch overal weerstand. Uit angst voor geluidsoverlast of horizonvervuiling gooien omwonenden van geplande windparken de kont tegen de krib. Door vertragende bezwaarprocedures loopt Nederland het risico niet tijdig aan de EU-verplichtingen te voldoen. In vrijwel alle provincies loopt de bouw van nieuwe windparken achter op schema.

Nederland prijsleider in offshore wind

Zoals hierboven genoemd, heeft Nederland offshore bedrijven die voorlopen in de installatie van zeewindparken. Inmiddels heeft ook het Nederlandse tendersysteem voor onze eigen windprojecten op zee zijn effectiviteit bewezen. Voor respectievelijk 7,27 eurocent en 5,45 eurocent per kilowattuur ontwikkelen de Deense energieproducent Dong en een consortium van Eneco, Shell en Van Oord 1.400 megawatt aan windturbines voor de Zeeuwse kust.

Netbeheerder Tennet realiseert voor deze projecten en voor drie komende windparklocaties (zie afbeelding rechts) de netaansluiting met het vasteland. Door standaardisatie beperkt Tennet de aansluitkosten tot € 2 mrd in totaal of grofweg 1,4 eurocent per getransporteerde kilowattuur. Met de centraal georganiseerde netaansluiting, grondige gebiedsstudies en voorbereiding van alle vergunningen zet de Nederlandse overheid de vijf windparklocaties als hapklare brokken in de markt. Het doel hierbij was om de kostprijs van offshore windstroom geleidelijk met 40 procent te verlagen. Die 40 procent was met de 7,27 ct van Dong nu al binnen. In vakblad Windpower Offshore een mooie analyse over hoe de prijsdoorbraak van Dong vermoedelijk tot stand is gekomen.

Hoewel geld nu inderdaad ‘spotgoedkoop’ is en de schepen die normaal de olie- en gasmarkt bedienen door de gekelderde olieprijs werkloos rond dobberen, biedt de eerste tender goede hoop dat de Nederlandse schatkist subsidie op zak houdt voor de realisatie van de vijf windprojecten. De leercurve in de windsector zet door en de condities voor de komende tenders zijn verreweg vergelijkbaar. Er gaan dan ook stemmen op om de controversiële meestook van biomassa in de Nederlandse kolencentrales te vervangen door extra offshore windparken. Qua subsidie is zeewind op het kostenniveau van Borssele 1+2 nu namelijk goedkoper dan het verbranden van geïmporteerde houtsnippers. Tennet toont zich alvast bereid ook deze ongeplande windparken aan te sluiten.

Nederlandse windondernemers
Directe links naar Nederlandse bedrijven die actief zijn in de windenergie.

Windturbineproductie

Offshore installaties

Zwevende windconcepten

Micro-windturbines

Aftermarket turbines en onderdelen 

Windenergieonderzoek en -tests

Naast de genoemde partijen dragen ook veel Nederlandse energiebedrijven, consultancybureaus en energiecoöperaties bij aan de groei van windenergie. Veel daarvan zijn aangesloten bij brancheorganisatie NWEA.

MN9-p24-27-Thema-Offshore-Wind-op-Zee-afbeelding-2b-rijksoverheid-windenergie-op-zee
Aangewezen locaties (paars) voor in totaal 3.500 megawatt aan offshore windparken voor de Nederlandse kust.


Uitdagingen voor de mondiale groei van windenergie

Windenergie heeft zich bewezen als volwassen bron van emissievrije elektriciteit. Als zodanig zal de inzet van windturbines nog jaren doorgroeien, en met die groei ontstaan nieuwe uitdagingen. 

Dankzij decennia aan innovatie en schaalvergroting concurreren windturbines in meerdere landen al direct met conventionele elektriciteitscentrales. Met minder dan € 0.03 (subsidievrij) per kilowattuur kent Marokko op moment van schrijven de goedkoopste windstroom. Ondersteund door de dalende kostprijs en het COP21-klimaatakkoord van Parijs zal de wereldwijde inzet van windturbines nagenoeg automatisch fors doorgroeien.

Windparken beconcurreren uiteindelijk vooral elkaar

Een belangrijk resultaat van die groei is dat windparken niet meer alleen met kolencentrales en gasturbines, maar vooral ook met elkaar concurreren. Als windparken in 2050 wereldwijd goed zijn voor een vijfde van alle stroomproductie, dan staat er in windrijke regio’s al ver daarvoor genoeg windcapaciteit om de lokale vraag meer dan volledig te dekken. De marginale productiekosten van een windmolen zijn nihil: Windparken leveren, ongeacht de actuele marktprijs, zoveel stroom als de windsnelheid (en het elektriciteitsnet) op elk moment toelaat.

Juist op de momenten dat windmolens de investeringskosten moeten terugverdienen, zakt de stroomprijs in. Nu zijn windprojecten nog beschermd door afnamegaranties en subsidies maar die steun is niet onbeperkt. Ook ontwikkelaars van windenergieprojecten hebben de verantwoordelijkheid om de balans tussen vraag en aanbod op de elektriciteitsnetten te stabiliseren. Dat kan door allianties te sluiten met aanbieders van andere (liefst duurzame) stroombronnen, met verschillende vormen van energieopslag of door met grootverbruikers af te spreken dat zij de stroomconsumptie afstemmen op het windaanbod (demand response). En ook domweg accepteren dat windmolens, ook als het lekker waait, soms stilstaan (peaktrashing) is bij verdere reductie van de levensduurkosten een reële optie.

Locatie, locatie, locatie en perceptie

Naast op de elektriciteitsmarkt concurreren windontwikkelaars ook om ruimte. In landen die vroeg op windenergie hebben ingezet, staan locaties met de meest gunstige randvoorwaarden en windprofielen al vol met windturbines. Dit dwingt turbinefabrikanten om windmolens te optimaliseren voor gebieden met gemiddeld lagere windsnelheden. Ook moeten de nieuwe turbines beter aansluiten op restricties rond geluidsoverlast, slagschaduw en dierenwelzijn. De andere optie is om windparken verder van de energiegebruikers te bouwen, bijvoorbeeld op zee, met grotere kabelverliezen als gevolg. Wonderwel weet de windindustrie de kostenverlagingen al decennia vol te houden.

Soft skills essentieel voor groei van de windsector

Naast uitwijken naar mindere locaties loont het vaak ook om oude turbines op de beste locaties te vervangen door windmolens van de laatste generatie. Die persen nog weer meer energie uit de optimale windcondities ter plaatse. De oude turbines kunnen na een stevige onderhoudsbeurt en met verbeterde software op een nieuwe plek soms nog jaren mee. 

De grootste uitdaging voor de windindustrie is niet van economische of technische aard maar doet een beroep op de soft skills van de sector. Hoe laat je omwonenden, milieuactivisten en stemgerechtigden inzien dat windenergie ook voor hen meer voordelen dan nadelen biedt?

Gunstige praktijkvoorbeelden laten gelukkig zien dat het met kelderende huizenprijzen en wegblijvende toeristen bij windparken meevalt. Toch verdienen veel van de bezwaren tegen windprojecten begrip en is het over sommige klachten lastig oordelen. Het leeuwendeel van de argumenten tegen windstroom betreft echter primair smaak en perceptie. Horizonvervuiling door windmolens is evengoed te zien als horizonverfraaiing. Vogels die tegen windturbines aanvliegen, worden ook door klimaatverandering in het voortbestaan bedreigd.  En gezien de belastingsteun en verworven rechten voor de fossiele energiesector is de omvang van subsidies voor duurzame energieprojecten op zijn minst te relativeren.

Conclusie: Alles afgewogen zijn er geen sterke gronden om moderne windenergie af te wijzen. Omarmen zoals de klassieke poldermolens hoeft niet, maar windenergie voor lief nemen is verstandig. Gokken op technologie die schoner en goedkoper is dan windturbines is geen optie. Kernfusie, thoriumcentrales en andere energiewonderen zijn op zijn vroegst over 30 jaar een alternatief. Het bewezen antwoord voor wie nú wil doorstoten naar een betaalbare duurzame economie is blowing in the wind..

Top 10 windturbinefabrikanten
 Naar marktaandeel (onshore) in 2015.

# Fabrikant  Megawatt
1. Vestas (Denemarken) 8.700
2. General Electric (VS) 6.500
3. Goldwind (China) 6.400
4. Gamesa (Spanje) 3.700
5. Enercon (Duitsland) 3.500
6. Nordex (Duitsland) 2.700
7. Guodian (China) 2.200
8. Siemens (Duitsland) 2.100
9. Ming Yang (China) 2.000
10. Envision (China) 1.900

Bron: BNEF (Cijfers 2015)

Top 10 landen naar windvermogen
Geïnstalleerd vermogen (MW) eind 2016.

# Land Megawatt
1. China 168.700
2. Verenigde Staten 82.200
3. Duitsland 50.000
4. India 28.700
5. Spanje 23.100
6. Groot-Brittannië 14.500
7. Frankrijk 12.100
8. Canada 11.900
9. Brazilië 10.700
10. Italië 9.300

Nederland had eind 2016 in totaal 4.300 megawatt aan geïnstalleerd windvermogen. 

Bron: GWEC

You may also like...

WattisDuurzaam gebruikt cookies (en diensten die cookies plaatsen) om de site te verbeteren.