Broodje aap en Brood geeft energie
In navolging van de lunchlezing van vorige week, waarin Wim Sinke ons inwijdde over zonneenergie, vertelt prof. dr. ir. Gijs van Kuik ons in de lezing ' The future of/with wind energy' op 15 april 2009 alles over windenergie. Om windenergie kunnen we letterlijk niet heen. Windturbines, waarmee elektrische energie uit wind wordt gewonnen, zijn namelijk de grootste draaiende machines op aarde. De grootste turbine heeft een blad met een lengte van 61,5 meter! Hiermee zijn windconvertoren zelfs in oppervlakte de 'airbus 380', het grootste verkeersvliegtuig ter wereld, gepasseerd. Dit is onder andere het resultaat van een race tussen fabrikanten voor de grootst mogelijke turbines. Gelukkig is die strijd anno 2009 gestopt. Er wordt nu meer tijd gestoken in de verdere ontwikkeling van de windconvertoren.
Een windturbine heeft doorgaans drie wieken, welke langzaam rondom een centrale as draaien. Daarbinnen zit een generator met een variabele toerental. Deze zet bewegingsenergie om in elektriciteit van wisselende frequentie, afhankelijk van de windkracht. Een veelvoorkomende misvatting is de gedachte dat het rendement van een windconvertor afhankelijk is van het aantal wieken. Het aantal wieken heeft echter nauwelijks invloed. In de vroegere ontwikkeling gebruikten fabrikanten in eerste instantie, vanwege de eenvoudige constructie, twee wieken. Tegenwoordig gebruiken vrijwel alle fabrikanten drie wieken. Dit zorgt voor een gelijkmatigere belasting van de mast en oogt, vanuit het landschap perspectief, rustiger.
De markt voor windenergie groeit erg hard. Momenteel levert windenergie in Europa een gemiddelde bijdrage van 4,5% aan de elektriciteitsvoorziening. Denemarken, Duitsland en Spanje springen daar flink bovenuit, maar Nederland ligt in lijn met dit gemiddelde. Echter, de grootste groei vind je buiten Europa. De Verenigde Staten heeft nu de grootste markt voor windenergie. Voornamelijk de staat Texas is hier verantwoordelijk voor, mede door de aanwezigheid van veel wind in deze staat.
Over de kosten, die de productie en plaatsing van windturbines met zich meebrengen is veel discussie. Er wordt veel met getallen gerommeld, zodat het meest aantrekkelijke kostenplaatje ontstaat. Dit maakt de kostenplaten erg onbetrouwbaar. Ze laten zien wat je wilt zien. De laatste jaren heeft men geprobeerd om een wat meer universele rekenmethode te introduceren. Dit heeft geleid tot meer betrouwbare financiële overzichten.
Momenteel zijn de onkosten van de goedkoopste vormen van windenergie vergelijkbaar met andere energiebronnen. Echter, de marges in de financiële overzichten zijn groot. Dit is onder andere te wijten aan het verschil in onkosten tussen nieuwe en meer oudere turbines. Maar het grootste verschil zit hem in de geografische ligging van windparken. In gebieden met weinig windkracht is minder rendement te behalen en zijn de kosten dus hoger.
De investeringskosten voor windturbines zijn hoog. Deze zijn echter eenmalig. Na plaatsing zijn er haast geen onkosten aan verbonden en kunnen ze gedurende hun levenstermijn van 20 jaar worden terugverdiend. Door de toename van massaproductie en de financiële crisis dalen de investeringskosten sterk.
In het publieke debat worden talloze argumenten tegen plaatsing van windparken gebruikt, zoals verstoring voor vogels, geluidshinder en schaduwhinder. Deze argumenten, voornamelijk emotionele argumenten, zijn vooral ontstaan uit onbekendheid met turbines. Door de grootte en zichtbaarheid van de machines worden mensen er ook dagelijks mee geconfronteerd. Het leidt tot landschapsverandering, waar mensen vaak moeite mee hebben. Dit in tegenstelling tot elektriciteitscentrales die vaak goed zijn weggestopt.
Als oplossing van deze veelal emotionele argumenten, maar ook vanwege ruimtegebrek, heeft men in heel West-Europa besloten om grote windparken op zee aan te leggen, de zogenaamde 'off-shore' windparken. Ecologische argumenten tegen plaatsing van windparken 'off-shore' kunnen grotendeels worden weerlegd. Uit onderzoek is gebleken dat (zee)vogels geen hinder ondervinden van de windparken en de flora en fauna in de zee schijnt er zelfs op vooruit te gaan. Dit kan waarschijnlijk verklaart worden, omdat in de buurt van windparken geen schepen mogen komen en daardoor visserij onmogelijk maakt.
Het grootste probleem bij 'off-shore' windparken is de installatie en het onderhoud. Installatie gebeurt in etappes via schepen. Allereerst wordt het support gedeelte in de zee geïnstalleerd, waarna de turbine component per component wordt opgebouwd. Dit kost veel tijd en geld, aangezien schepen vaak op en neer moeten varen. Ter verkleining van dit probleem is het plan nu om de turbine al in de haven op te bouwen en in één keer te vervoeren naar de locatie.
Naast de installatie en onderhoud is er nog een probleem bij de windturbines op zee. Door de zware omstandigheden op zee en de in serie plaatsing van de turbines zorgt de eerste turbine in serie voor verstoring van de luchtstroming. De verstoorde luchtstroming zorgt voor een grotere belasting van de materialen voor de turbines achter de eerste. Behalve deze grotere belasting levert het ook een lager rendement op.
In conclusie kan worden gezegd dat windenergie een duurzame vorm van energie is met veel potentie voor de toekomst. Naar verwachting zal over enige jaren 25% van de energievoorziening afkomstig zijn van windenergie. Tot die tijd zullen windturbines verder worden geperfectioneerd en zal men bezig zijn oplossingen te zoeken voor de huidige problemen.
