De Energiewende in Duitsland:

Het laatste nieuws over Typhoon:

Vul je emailadres in en ontvang een melding van nieuwe berichten.

Fibronot browser support

Firefox4+  Chrome  Safari  Opera  IE9+

nieuwsartikel360-2011 Wind is gratis maar verre van goedkoop

Wind is gratis maar verre van goedkoop

Donderdag 29 december 2011

De opvatting dat windmolens een aantrekkelijke energiebron zijn waarmee Nederland zijn afhankelijkheid van aardolie en aardgas substantieel kan terugschroeven, is één van de kostbare mythes van deze tijd.
De wens van de overheid om over acht jaar 20 procent van ons energieverbruik uit zogenaamde duurzame energie te halen en daarbij vooral op windmolenparken in te zetten is ‘wishfull thinking’.

De redactie van Fibronot.nl stelt met nadruk dat dit artikel geen poging is om windenergie onderuit te halen. Dat doen de molens op termijn zelf al.
Het artikel laat alleen zien welke aspecten windmolen exploitanten en overheden u niet vertellen bij het tot stand komen van een windmolenpark.

Er zit maar weinig energie in wind en het is duur om die er uit te halen. De technologie is bovendien vrijwel uitontwikkeld – alleen met hoger en goedkoper bouwen valt nog winst te behalen, maar ook daar loopt men tegen de grens aan wat mechanisch nog verantwoord is. Belangrijkste bezwaar: het waait vaak niet (op het land ongeveer vier maanden per jaar niet) en dan moet de elektriciteit uit andere bronnen komen. Dat schiet dus niet op.

Wind is bewegende lucht

Windturbines halen energie uit de wind. Lang niet alles; de theoretische grens ligt bij 59 procent. En dan hebben we het uiteraard over de kolom lucht binnen de spanwijdte van de rotorbladen. De turbines van een windpark staan ver uit elkaar, dus het lijkt aannemelijk dat de kilometers brede luchtstroom door het park als geheel nauwelijks energie verliest. Maar dat is niet zo. Als veilige afstand tussen twee windparken – veilig in de zin dat ze niet al te veel merken van elkaars windschaduw – moet je denken aan tien tot meer dan dertig kilometer. De grens van ‘niet al te veel’ ligt dan bij een halve meter per seconde minder windsnelheid, uitgaande van een jaargemiddelde van 10 m/s op 90 m hoogte boven zeeniveau, en parken van 5 megawatt per vierkante kilometer aan geïnstalleerd vermogen.

De bron van energie van waaruit een windmolen wordt aangedreven is de zogenaamde “bewegingsenergie” of “kinetische energie” van de wind, dus van bewegende lucht. Deze kinetische energie zorgt er al eeuwen voor dat windmolens draaien.

Kinetische energie kan uitgedrukt worden door één enkele natuurkundige formule. Zonder één enkele uitzondering zijn alle eigenschappen, dus ook de opbrengsten, de risico’s en de kosten van windmolens het gevolg van die ene natuurkundige formule. Die formule die bepalend is voor de hoeveelheid van de aandrijvende kinetische energie.

Die formule is:

Es = f . mspec . v3

In deze formule is:

  • Es de kinetische energie die per seconde door de bewegende lucht wordt aangevoerd.
  • f een rekenfactor waarin o.a. de diameter van de wieken is verdisconteerd.
  • mspec de specifieke massa van de aandrijvende lucht.
  • v3 de derde macht van de snelheid van die lucht, dus van de wind.
Nu is mspec , de specifieke massa van lucht, ofwel de massa per kubieke meter buitengewoon klein, namelijk niet meer dan 1,18 kg/m3 . Water echter heeft een specifieke massa van 1000 kg / m3 . Dat is bijna 900 maal meer dan van lucht.

Ook de snelheid van de wind is naar technische begrippen en vergeleken met de snelheid van de andere aandrijvende media zoals die toegepast worden bij andere krachtwerktuigen bijzonder klein.
Het vermogen van een windmolen varieert dus als gevolg van de variabele windsnelheid en die factor v3 zeer sterk tussen maximum en nul. Die derde macht is de doodsteek voor een betrouwbare productie van elektriciteit door windmolens.
Dat een windmolen zelfs al bij Beaufort 2 of 3 stroom van enige nuttige sterkte opwekt is gezien de dan minimale kinetische energie van de wind onmogelijk. Dit is voor ieder model windmolen, groot of klein, met verticale as of horizontale as, een sprookje. Bij zo weinig wind staan de windmolens gewoon stil. Windmolenexploitanten willen ons echter doen geloven dat bij windkracht 2 of 3 al voldoende elektriciteit wordt opgewekt.

Een derde macht
Een afname van 0,5 m/s lijkt nogal bescheiden. Maar de energie in de wind is evenredig met de derde macht van de windsnelheid. Als een turbine het moet doen met 9,5 in plaats van 10 m/s, is het verlies dus 14 procent. Natuurlijk gaat het om een specifieke windrichting. Windpark Egmond aan Zee merkt alleen iets van het park Prinses Amalia bij west-zuidwestenwind. Dat is echter een heersende wind, die een aanzienlijk deel van de opbrengst moet leveren. Verspreid over de levensduur van een windpark kan zelfs 0,5 m/s dan heel wat geld schelen.

Het gedrag van een stoom- of waterturbine als vergelijking met een windmolen

Bij een stoomturbine raast stoom van zeer hoge druk en temperatuur  met honderden kilometers per uur door de turbine. Bij een waterturbine raast een enorme massa water ook met hoge snelheid door de turbine. De vermogens van stoom- en waterturbines zijn daarom honderden malen groter dan van windmolens.

De hierboven genoemde formule voor kinetische energie is volledig bepalend voor het gedrag van windmolens. Daar valt op geen enkele wijze wat aan te veranderen. Ook met geen enkele zogenaamde ‘ innovatie’. Wát de exploitanten van windmolenparken ook trachten te beweren. Een natuurkundige wet is nu eenmaal iets dat eeuwig geldig zal blijven, of men windmolens nu nuttig of onzinnig vindt.
Hiermee wordt bewezen dat de aandrijvende kinetische energie van de wind en waaruit via de propeller het aandrijvende mechanische vermogen voor een windmolen moet komen onvermijdbaar drie ellendige eigenschappen heeft:

  1. Het vermogen kan , zoals zojuist opgemerkt, nooit anders dan bijzonder klein zijn in vergelijking met ieder ander krachtwerktuig zoals bijv. een stoomturbine of waterturbine
  2. Het vermogen kan niet anders dan extreem sterk en veelvuldig variëren tussen maximum en nul door de onbeheersbare variaties in de windsnelheid.
  3. De extreme en veelvuldig voorkomende variaties in dat kleine opgewekte vermogen zijn volledig van de toevallige windsnelheid afhankelijk. Per jaar zal het opgewekte vermogen van een windmolen daarom als gemiddelde zeer aanzienlijk kleiner zijn dan het maximale vermogen waarvoor de windmolen werd gebouwd.

Windmolens besparen veel minder fossiele brandstoffen en CO2 dan altijd is aangenomen. Het is zelfs niet onmogelijk dat het bouwen van een windmolen juist leidt tot een hoger gebruik van fossiele brandstoffen en dus een hogere uitstoot van het broeikasgas CO2.
De wind krijgen wij kosteloos, maar dat betekent niet dat de elektriciteitsopwekking met windkracht dat ook is. De installaties kosten geld en energie voor de bouw. En de daarvoor benodigde fossiele brandstof is extra, want de leidingen, turbines en andere apparatuur zijn dat ook. Naast een windinstallatie moet namelijk een ongeveer even groot conventioneel opwekkingsvermogen in stand worden gehouden. Het gaat dus altijd om dubbele machinerie en extra transport capaciteit.
De kosteloze wind komt niet op bestelling. Hij varieert. Soms is er veel wind, soms weinig. En die variaties sporen niet met de elektriciteitsbehoefte. Omdat er nog geen economisch-technisch verantwoorde manier is om elektrische energie op te slaan, wordt de windvariatie ondervangen door gewone elektriciteitscentrales in te schakelen of uit te zetten.
Het in Nederland opgestelde windvermogen is nog lang niet de 6000 megawatt, die het kabinet voor ogen staat. De regelproblemen die het gevolg zijn van de windvariatie treedt pas aan het licht als het windvermogen een behoorlijke fractie van het totale vermogen uitmaakt.
Duitsland heeft echter al een jarenlange windtraditie en heeft de afgelopen jaren veel cijfers over de elektriciteitsproductie met windmolens gepubliceerd.

Wat de exploitanten van windmolens u nooit zeggen

Duitsland zet grootschalig in op de toepassing van windenergie. De windturbines staan verspreid over heel Duitsland, van de Noordzee (‘offshore’) tot Beieren. Sinds 2000 is het opgesteld vermogen gestegen van 6 GW tot maar liefst ruim 23 GW in het jaar 2008. (Het vermogen van een flinke conventionele elektriciteitscentrale, is doorgaans in de orde van grootte van 1 GW.) De Duitsers zijn ook open over de energieopbrengst van hun molens, zoals blijkt uit de tabel. De gegevens zijn ontleend zijn aan het ‘Windenergy Report 2008’.

Opgestelde windvermogen in Duitsland

Het opgestelde wind elektriciteitsvermogen in Duitsland en de feitelijke
jaarlijkse opbrengst in terawattuur met het daarvan afgeleide gemiddelde
windmolenjaarrendement (=verhouding effectief vermogen/
opgesteld – naamplaat – vermogen).

Over deze reeks van jaren is het windmolenrendement (= de verhouding van wat feitelijk naar het net werd gestuurd t.o.v. dat wat met het opgesteld vermogen maximaal zou kunnen worden geleverd) 17 procent.  Hierbij moet bedacht worden dat windelektriciteit in Duitsland wettelijk voorrang heeft op het net. Als er windelektriciteit voorhanden is, moet die ook worden afgenomen. Andere centrales moeten dan worden teruggeregeld.
Deze getallen hebben betrekking op het totaal van de windmolens verspreid over heel Duitsland, dus het effect van windvariaties over het gehele land is meegenomen. De bijdrage van deze enorme opgestelde capaciteit is nogal bescheiden. Het effect van spreiding van de turbines over een groot geografisch gebied loste het probleem van de windvariatie niet op. En dat geldt niet alleen voor Duitsland.
In de VS heeft men dezelfde berekeningen gedaan op een oppervlakte van tweemaal de oppervlakte van Duitsland en ook daar kwam met tot dezelfde resultaten.

Hiermee wordt bewezen dat spreiding van windmolens over grote afstanden niet helpt om het totale vermogen meer constant te maken.
Dit onvoorspelbare gedrag van windmolens en groepen windmolens heeft een bijzonder nare consequentie, namelijk dat van het totale geïnstalleerde windmolenvermogen niet meer dan 10% gerekend mag worden als werkelijk betrouwbare vervanging van conventioneel opgewekte elektriciteit!
Dit is ook het getal waarmee ook de technici van E.ON in Duitsland rekenen. Wanneer men de onderstaande grafiek  bekijkt dat ziet men dat deze conclusie van deze technici zeker niet onlogisch is.
Dit is een ongunstig feit dat door voorstanders van windmolens altijd verzwegen wordt. Misschien omdat ze dit fenomeen niet zo erg goed begrijpen? Of doelbewust willen verzwijgen omdat dit ongunstig is voor een betrouwbare productie van elektriciteit ?

De windvariatie houdt men liever geheim

Het probleem van de windvariatie is een probleem dat de windmolenexploitanten u niet graag vertellen en al helemaal niet dat een windpark nooit de maximale opgestelde capaciteit levert, ook niet gedurende een langere periode.
In de praktijk is dit dus slechts ongeveer 17 procent, vaak nog minder.
Het sprookje dat een windpark jaarlijks voldoende elektriciteit produceert voor zoveel huishoudens is daarmee ook doorgeprikt.
Als voorbeeld nemen we een windmolenpark van NUON langs de Eemmeerdijk vlakbij Zeewolde.
NUON zegt daarover:
Het windturbinepark bestaat uit achttien windturbines, verspreid over een lengte van 4,5 kilometer.  Het geïnstalleerde vermogen van het park bedraagt 18 MW, waarmee jaarlijks voldoende elektriciteit wordt geproduceerd voor 11.000 huishoudens.
Dat is dus uit de duim gezogen omdat niet één windpark de maximale capaciteit kan leveren.

Hetzelfde geldt voor het geplande windpark op de Ecofactorij in Apeldoorn. Dit windpark zou met 5 windmolens totaal 14 MW moeten opwekken wat volgens de gemeente Apeldoorn voldoende zou zijn voor 6000 huishoudens. Lariekoek, want als we rekening houden met een gemiddelde stroomopbrengst van 17 tot 30 procent per jaar van dit windmolenpark zouden er slechts 1000 tot 2000 huizen van elektriciteit kunnen worden voorzien.

Om meerdere redenen is dit een onzinnige uitspraak.
Ten eerste is de enige bestaande meeteenheid voor geleverde elektriciteit de kilowattuur. Veronderstel dat u voor uw eigen verbruik een rekening krijgt “voor levering van zus of zoveel huishoudens” , dan vraagt u zich toch ook af of ze gek geworden zijn.
Ten tweede: alle door windmolens geproduceerde elektriciteit vloeit in het openbare elektriciteitsnet en zeker niet alleen naar huishoudens, maar naar al die honderdduizenden andere gebruikers, industrie en particulieren. Niemand krijgt dus, ook wanneer hij vlakbij windmolens zou wonen, stroom van die windmolen uit zijn stopcontact maar doodgewoon stroom die voor minstens 99 % uit de centrales komt.
Gelukkig maar, anders zou men zeer vele dagen per jaar geen stroom uit die windmolens krijgen omdat die dan toevallig stil staan. De kreet “zus of zoveel huishoudens” is niets anders dan een uitdrukking om het publiek met een groot en indrukwekkend getal te imponeren.

Er worden nogal wat voorlichtingsavonden gegeven door energiemaatschappijen en windmolenexploitanten. Schaamt u zich  niet en stel de volgende vraag eens: Wat de voorgestelde windmolens effectief aan kilowatturen opleveren. Vraag een bindende opgave in kilowatturen. Vraag ook of er een grafiek van het in één jaar geproduceerde vermogen afgegeven kan worden, ter controle van de betrouwbaarheid van de levering.
Zo’n vraag zal u niet in dankbaarheid afgenomen worden.

Het Duitse energiebedrijf E.ON heeft over de windvariatie een illustratieve grafiek gemaakt.

Windkracht variaties

Deze grafiek toont het gezamenlijke vermogen van 7000 windmolens in Duitsland.
Fractie van geleverde windelektriciteit aan
het net over ~ 7 GW (meer dan het huidige voorgenomen Nederlandse)
opgesteld windvermogen. Dit toont de windstroomfluctuaties. Zij
varieerden van 0,2% tot 38% van de totale door het bedrijf aan het net
geleverde elektriciteit.

Hier toont de grootste Duitse windelektriciteitsproducent, E.ON, hoe in een jaar de fractie ‘wind’ van de door haar geleverde stroom fluctueerde tussen de uitersten 0,2% en 38%. E.ON had op dat moment ongeveer zoveel windvermogen als onze regering voor de toekomst in Nederland voor ogen staat. De sterke variabiliteit in de opbrengst wordt mede veroorzaakt door de natuurwet die zegt dat de energieopbrengst van wind met de derde macht van de windsnelheid verandert. Als de windsnelheid de helft is van die waarbij de turbine zijn maximale capaciteit levert, wordt slechts 1/8 of te wel 12,5% van die capaciteit geleverd. Verder waait de wind soms dagen helemaal niet. Dan moet alle stroom weer van de gewone centrales komen.

Om de duurzaam opgewekte energie optimaal te benutten heeft de Duitse overheid een aantal maatregelen moeten nemen. Eén daarvan is: als windelektriciteit wordt aangeboden, heeft die voorrang. De levering door de andere centrales moet dan worden verminderd. In het theoretische geval dat de windkracht in heel Duitsland maximaal is zouden alle windmolens 23 GW aan windelektriciteit opwekken die (voorrangsregel) aan het net wordt aangeboden. Is er geen of weinig wind, dan moeten de andere elektriciteitscentrales dus tot 23 gigawatt extra leveren.
Dit betekent dat er in Duitsland 23 GW aan vermogen ‘stand-by’ dient te staan om de fluctuaties in de wind – en dus in de elektriciteitsproductie – op te vangen.
Uiteraard kost dat extra kapitaal om al dat extra (dubbele) vermogen op te stellen, om de aanpassingen aan het koppelnet te maken en om de ongewenste windvariaties op te vangen.
Dus is altijd een vangnet nodig van gewone centrales. Het probleem is echter dat een elektriciteitscentrale niet zo maar even aan en uit kan worden gezet. Dus wordt de grilligheid van de windstroom opgevangen met behulp van gasturbines. Die zijn wel snel aan en af te schakelen. Waar een moderne elektriciteitscentrale echter een rendement van ongeveer 55 procent heeft, is dat voor een gasturbine maar 30 procent.

Met andere woorden, wanneer Nederland zoals het kabinet wil steeds meer windmolenparken gaat bouwen, zullen er ook meer fossiele centrales moeten verrijzen.

Wanneer door de inzet van windmolens (plus de daarvoor benodigde gasturbines) het gemiddelde rendement van de elektriciteitscentrales in een land zakt van 55 naar 45 procent, windmolens zelfs meer fossiele brandstoffen verstoken dan ze besparen.
Dus bespaart een windmolen geen CO2 maar produceert een windmolen in feite via een omweg CO2.
Het is interessant om eens nader in te gaan op het effect van die variabele bijleveringen op de efficiëntie van conventionele centrales gestookt op kolen, gas, olie en kernenergie.
Over de extra brandstof, die dat kost, worden geen gegevens bijgehouden. Ze worden althans niet gepubliceerd. De niet-wind gedreven centrales doen braaf wat er van ze wordt gevraagd. Zij verzorgen de leverings­zekerheid. Wat is nu het effect van die windvariaties op de efficiëntie en het brandstof­verbruik van de andere centrales?
Voor het berekenen van dit effect moeten enkele aannames worden gemaakt.

  1. Allereerst, dat de opgestelde windvermogencapaciteit elk jaar een aantal keren wordt gehaald; dat betekent dat die totale vermogencapaciteit ook moet kunnen worden geleverd op het moment dat er geen wind is. Deze aanname wordt gesteund door onderzoek in Duitsland, dat er in Duitsland en Denemarken nog geen enkele conventionele centrale is gesloten na de komst van windenergie. De conclusie van het Duitse onderzoek is  dat het equivalent van 100% van de opgestelde wind capaciteit aan fossiele centrales stand-by moet staan – anderen noemen dit ‘spinning reserve’ – om leveringszekerheid te garanderen.
  2. We nemen ook aan dat de compenserende centrales slechts gedeeltelijk door laag-rendement gasturbines gedreven zijn. Door goede planning kan een deel van de stochastische windfluctuatie door op en afregelen van efficiënte conventionele centrales geregeld worden. Alleen de ergste fluctuaties worden door gasturbines, die snel reageren, opgevangen. (Zoals gezegd brengt het op- en afregelen van de basisopwekking ook slijtage en extra brandstofgebruik met zich mee.)
  3. We nemen aan dat de elektrische efficiëntie van een goede moderne centrale 55 % is, en die van een gasturbine (snel op en af regelend) 30%. Tussen deze uitersten ligt dus ergens het rendement van de ‘back up’.
  4. We weten uit onderzoek op de Universiteit van Kassel in Duitsland dat 1 kWh elektrisch opgewekt vermogen  270 gram kolen kost, zodat 1 kWh door de wind opgewekt elektrisch vermogen dus ook 270 g kolen spaart – zonder de kosten van de back-up inefficiëntie.

Laten we nu de productie van 100 kWh elektriciteit waarvoor windmolens zijn gebouwd eens bekijken.
Na een jaar blijkt daarvan 17,5 kWh afkomstig geweest van wind en de rest van conventionele centrales, die als back-up voor de windturbines dienen. Als die conventionele centrales hun stroom onder optimale condities leveren, kost dat 82,5 x 270 gram = 22 275 g kolen en wordt 17,5 x 270 gram = 4 725 g kolen bespaard op de productie van de 100 kWh.
Echter, de windproductie, die voorrang heeft op het net, dwingt de producent om de conventionele back-up centrales reactief op en af te regelen. Hierdoor neemt het rendement af. In het uiterste geval als alleen open-cycle gasturbines de fluctuaties op zouden kunnen vangen, daalt het rendement naar ca 30%.
De tabel hieronder  laat zien hoe dit afnemend rendement de conventionele brandstof besparing beïnvloedt. Bij een calorisch rendement van ca 45% bij de back-up productie slaat de besparing al om naar extra brandstof inzet. Wind inzet levert onder deze condities dan ook direct extra CO2 uitstoot op. Waarlijk een contra intuïtieve uitkomst! Een cynicus zou kunnen opmerken dat OPEC en Putin de inzet van wind energie moeten aanmoedigen om onze afhankelijkheid van hun leveranties te vergroten.

Let wel, dit verlaagde rendement heeft uitsluitend betrekking op de centrales die back-up moeten staan dan wel leveren. De overige conventionele centrales werken door op hun normale rendement.

Rendement

De primaire brandstof besparing (kolom 4) bij verlaagde
efficiëntie ten gevolge van fluctuerende levering in de conventionele
back up centrales (kolom 1) en de algehele verlaging van de efficiëntie
van alle conventionele centrales samen (kolom 5)

In Duitsland wordt ongeveer 9 % van de totale elektriciteitsproductie door de wind geleverd. Indien de windmolens steeds op vol vermogen zouden werken, zou dat (100/17,5) x 9% = 51,4% van alle elektriciteit zijn. Slechts 48,6% kan dus op de meest efficiënte manier door de overige centrales worden geleverd, zeg met 55% rendement. De ontbrekende stroom, 100 – 9 – 48,6 = 42,4% van de elektriciteit, wordt door de conventionele centrales op niet-optimale wijze, als back up, geproduceerd. Daardoor wordt bij de lagere rendementen, waarvoor in de tabel hierboven de ‘besparingen’ werden berekend, de algehele, ‘zichtbare rendementen’ van de conventionele centrales berekend met:
{42,4 x (gereduceerd rendement) + 48,6 x 55} / 91%
Het resultaat is weergegeven in de laatste kolom van die tabel. Een vermindering van 55% naar bv. 50% oogt niet dramatisch, maar in dat laatste geval betekent het wel, dat de investeringen voor de  hele windmolen plus alle extra apparatuur en leidingen voor niets is geweest. Het spaart geen fossiele brandstof en de CO2-uitstoot is groter dan zonder windmolens. Het is de vraag of een daling van het rendement door de windinzet ‘überhaupt’ is opgevallen, omdat deze daling vrij willekeurig verdeeld wordt over vele producenten en primaire energietypes (kool, olie, gas, bruinkool, kernenergie).

De berekeningen hierboven hebben alleen betrekking op de energiehuishouding tijdens de operatie van de centrales. Extra energie en arbeidskosten ten gevolge van de noodzaak om 100% back-up te hebben, en de energie en arbeidskosten van het koppelnet met zijn regelsystemen zijn niet in beschouwing genomen. (Ook de hoeveelheid CO2 die vrij kwam bij de bouw van al die apparaten en hun onderhoud bleef buiten beschouwing.)
Het back-up probleem blijft verborgen zolang het opgestelde wind­vermogen klein is. Wellicht is het om die reden in Nederland nog niet opgemerkt. Althans, je hoort politici en windmolenexploitanten er niet over spreken.

Conclusies

  1. Het is nodig om op basis van feiten, niet van modellen, vast te stellen, wat de verhoging van het brandstofverbruik ten gevolge van de verlaagde efficiëntie van de fossiele bijleveringen is, voordat in Nederland grote wind energie investeringsplannen worden omgezet in werkelijkheid.
  2. Windenergie kost al gauw meer dan het oplevert; niet alleen aan geld, maar ook aan brandstof en in dat geval vergroot het de CO2-uitstoot.
  3. Het is de hoogste tijd dat de elektriciteitsmaatschappijen uit eigen beweging de werkelijke gegevens over het extra brandstofgebruik publiek maken, of anders dat zij daartoe worden gedwongen.

De productiefactor
Het totale aantal kilowatturen dat door een windmolen in één jaar met al zijn vermogensvariaties tussen maximum en nul of nagenoeg nul wordt opgewekt als percentage van wat bij continu vol vermogen zou zijn geproduceerd heet de ‘ productiefactor’.
Een moderne windmolen met een maximaal vermogen van 3000 kW ( 3 MW ) zal door al die vermogensvariaties gemiddeld over een jaar niet meer dan tussen de 17 en hoogst zelden 30% effectief elektriciteit opwekken. Dus met een productiefactor die ligt tussen 17 en 30%. Hoe hoger de windmolen wordt gebouwd en hoe windrijker de bouwlocatie is des te hoger die productiefactor zal zijn. 30% wordt op het land praktisch nooit gehaald. Op zee wordt op zeer windrijke locaties wel eens 35 tot 36% gehaald.
Tengevolge van die gedurende een jaar optredende variaties van windsnelheid en het daarmee opgewekte vermogen zal een productiefactor dan ook nooit tevoren door de bouwers van windmolens gegarandeerd kunnen worden . Die is pas voor een bepaald jaar aan het einde van dat jaar te meten. Bouwers van windmolens zullen dan ook nooit een boeteclausule accepteren voor het niet halen van een door hen beloofde productiefactor. De door hun beloofde productiefactor kán gewoon niets anders zijn dan een gok. Zij kunnen immers niet weten hoe in een bepaald jaar de wind zal waaien. Die productiefactor is volledig van de onvoorspelbare variaties van de wind afhankelijk.
De kosten van windenergie
De prijs van een te bouwen windmolen wordt altijd gerelateerd aan het maximale vermogen. Een 3 MW windmolen wordt dus gebouwd alsof het echt een windmolen van 3 MW zou zijn. Maar die molen levert effectief op het land, dus gemiddeld, gedurende een jaar met niet meer dan de zojuist genoemde 17% of in uiterst zeldzame gevallen 30% van dat vermogen. Dat betekent niets anders dan : Men betaalt voor een machine gebouwd voor 3 MW maar het ding levert voor maar 17% tot hoogstens 30% daarvan elektriciteit die met onvoorspelbare horten en stoten ter beschikking komt. Dat betekent dat van het besteedde geld circa 83 tot 70% weggegooid geld is.
Verder is het duidelijk  dat de zeer onvoorspelbaar geleverde kilowatturen windenergie aanzienlijk minder waard zijn dan kilowatturen waarop u iedere minuut van het jaar, dus met zekerheid, op kunt rekenen, de fossiele energie. Kennelijk moet op de een of andere manier de zeer forse subsidie voor de exploitatie van windmolens een rol spelen.
Bovendien vergen, bij substantiële toepassing van windenergie, alle zeer kostbare maar noodzakelijke technische voorzieningen die getroffen moeten worden om de betrouwbaarheid van levering aan het net te waarborgen nog eens kosten die vele malen hoger zijn dan alleen de kosten voor bouw en exploitatie van individuele windmolens.

Volgens E.ON kunnen windmolens voor niet meer dan ongeveer 10 % tot betrouwbare opwekkers van elektriciteit voor een landelijk net gerekend worden.
Over dit feit hullen exploitanten van windparken zich in een diep stilzwijgen.
E.ON heeft in een rapport, E.ON Windreport 2005, een goed overzicht van alle technische problemen, waarvan de kosten voor Duitsland alleen al op vele miljarden Euro’s worden geschat.

Het op realistische basis vergelijken van werkelijk alle kosten van door windmolens geproduceerde elektriciteit met de kosten van conventioneel geproduceerde elektriciteit is een buitengewoon gecompliceerde technische zaak maar waarvan de uitkomst sterk afhankelijk zal zijn van de ‘politiek’. De “politiek” laat het, wat naïef, voorkomen alsof men alleen windmolens hoeft te bouwen die dan als het ware gewoon via een simpel stopcontact aan het landelijke hoogspanningsnet aangesloten kunnen worden.
Was het maar zo eenvoudig.

Risico van windenergie voor de elektriciteitsvoorziening

Hoe de scherpe variaties van het totale vermogen van grote groepen windmolens is te zien op de grafiek hierboven.
Het totaalvermogen zal gedurende een jaar zeer vele malen variëren tussen maximaal vermogen en nul.  Dit als gevolg van die ene natuurkundige wet voor de aandrijvende energie van de wind. Iets waar niets tegen te doen is. Of dat nu windmolens op het land of op zee zijn, dat maakt geen enkel verschil.

Ter dekking van de totale landelijke behoefte aan elektriciteit zal er van minuut tot minuut exact zoveel kilowatts in het net gevoed moeten worden als er afgenomen wordt. De minste of geringste onbalans tussen vraag en aanbod zal onherroepelijk tot ineenstorting van het net, dus tot een black-out leiden. Dat kan al gebeuren bij een onbalans gedurende tienden van een seconde. De scherpe wisselingen in de voeding vanuit de gezamenlijke windparken, of die nu op het land of op zee staan, zullen door het omhoog of omlaag regelen van het totale vermogen van alle elektriciteitscentrales gecompenseerd moeten worden. Dat zal bij een groot totaal geïnstalleerd vermogen van alle aangesloten windparken om technische redenen niet mogelijk zijn. Stoomturbines zoals die in centrales in gebruik zijn kunnen namelijk alleen met een beperkt aantal kilowatts of megawatts per minuut of per kwartier naar een hoger of naar een lager vermogen geregeld worden. Deze limieten van de regelsnelheid (regelgradiënten) variëren van ongeveer 11 tot ca. 14 MW per minuut afhankelijk of er omhoog of omlaag geregeld moet worden. Bij overschrijding van deze maximaal toelaatbare regelsnelheid (regelgradiënt) loopt de turbine de kans beschadigd te worden. Het is daarom altijd zaak om in een centrale een stoomturbine met veel beleid in vermogen omhoog of omlaag te regelen. Grote en onverwachte variaties van het totaalvermogen aan windenergie hebben daar geen invloed op.
Plotselinge wisselingen van een groot totaalvermogen van windenergie naar nul of nagenoeg nul bij onvoldoende wind of omgekeerd bij stijgen van de windsnelheid, kunnen dus niet altijd direct opgevangen worden door correctie van het vermogen van conventionele centrales.

Tot nu toe is het opgestelde vermogen van windparken in Nederland niet zodanig groot dat er direct onbalans in het vaste elektriciteitsnet kan ontstaan, maar met de toekomstige geplande uitbreidingen bestaat wel degelijk het gevaar van een verstoring in het openbare elektriciteitsnet.
De E.ON grafiek laat zien dat het totale vermogen van grote groepen windmolens in zeer korte tijd met honderden megawatts kan stijgen of dalen.
Wanneer de centrales dergelijke grote variaties van het windvermogen niet meer kunnen compenseren is een netstoring het onherroepelijke gevolg.

De conventionele centrales die de variaties van het totale windvermogen moeten compenseren zullen noodgedwongen zelf ook met een onregelmatig wisselend vermogen moeten draaien. Met als gevolg dat zij de kWh’s en MWh’s elektriciteit met een slechter rendement zullen opwekken dan bij normaal bedrijf met vrijwel constant vermogen. Zij zullen hierdoor een hogere uitstoot van CO2 veroorzaken zodat het onder omstandigheden zeer de vraag is of de totale elektriciteit productie tengevolge van die grote aantallen windmolens echt nog wel “schoner” zal worden. In ieder geval wordt de elektriciteit aanzienlijk duurder door de vele technische aanpassingen die in het net gedaan moeten worden.

De kosten van windenergie rijzen de pan uit, ondanks het feit dat wind gratis is

Tennet, de beheerder van het landelijke elektriciteitsnet,  moet de komende tien jaar in Nederland en Duitsland voor meer dan €  11 miljard investeren in nieuwe infrastructuur, zoals nieuwe hoogspanningsleidingen en -masten, schakel- en koppelstations, zeekabels voor de aansluiting van offshore windparken en apparatuur voor het balanceren van het openbare elektriciteitsnet.
TenneT moet, om alle investeringen te kunnen betalen, een beroep doen op de overheden van Duitsland en Nederland voor de uitbreiding van kapitaal. Met de regelmaat van de klok worden obligaties uitgegeven aan institutionele beleggers om de lopende investeringen te kunnen financieren.
Deze investeringen zullen door de gebruikers moeten worden terugbetaald in de vorm van aanzienlijk hogere elektriciteitstarieven.
Waar dit toe leidt zien we in Denemarken, het land met veel windmolens, waar de elektriciteitstarieven inmiddels tot de hoogste in Europa behoren.

De levensduur van een windmolen

Windmolens hebben volgens de fabrikanten een levensduur van minstens 20 jaar.
Dit nemen we met een korrel zout.
We herinneren ons hoe de NUON dit jaar heeft besloten een windmolenpark bij Lelystad te slopen vanwege aanhoudende mankementen aan de molens. Deze windmolens staan er pas 12 jaar.
In het algemeen zijn experts het erover eens dat de huidige generatie extreem hoge windmolens, die met masten van 100 meter hoog of meer en met een diameter van de wieken van ongeveer 90 meter, overmatige slijtage optreedt. De krachten die op de rotoras worden uitgeoefend zijn extreem, vooral als de windmolen afgeremd moet worden vanwege te hoge windkracht.

De praktijk lijkt te worden dat de technische levensduur van windturbines ongeveer de helft korter  is dan de economische levensduur.
Dat is vooral voor investeerders van groot belang om te weten.

De pot met goud?
Staat aan het einde van de regenboog een pot met goud?