Fred Udo achtergrond Wind-Energy

Een gastbijdrage van Fred Udo.

Dit artikel is gebaseerd op een betoog van Fred Udo in gesprek met Kees de Lange. Over hoe het tot stand kwam lees hier.

Deel 1:

De wind blaast en kolencentrales moeten sluiten

Zwaaipalen en windenergie zijn volop in discussie. In dit interview laten we buiten beschouwing of CO2 wel of niet het levensgevaarlijke monster is dat ons aller toekomst bedreigt. Daar gaat het hier niet over. Waar het wel over gaat zijn twee vragen.

A. In welke mate reduceert windenergie de CO2 uitstoot?

B. Wie betaalt de rekening?

Deze aflevering behandelt vraag A.

Onze voorspoed en onze lange levensduur hebben wij te danken aan de beschikbaarheid van goede en goedkope energie. Sommigen prediken een terugkeer naar het duurzame leven van weleer, maar daar hoort bij een kindersterfte van 25% en een levensverwachting van 40 jaar. Dit zijn zaken die je je kinderen niet toewenst in hun duurzame leven.

Een bekende duurzame energie-opwekker is het paard.

  1. Een paard kan 8 uur per dag een vermogen leveren van 1 pk = 745 watt.

  2. Dit is 6 kilowattuur per dag.

  3. Rekenen wij 1kilowattuur af tegen 4 eurocent, dan is de energie die een paard per dag kan leveren nu 24 eurocent waard.

Volgens het energie akkoord moet in 2023 een kwart van onze stroom door wind worden opgewekt met 6 GW windvermogen op land en 4,5 GW windvermogen op zee. Elektriciteit is maar 14% van ons totale energieverbruik, dus al die zwaaipalen leveren dan 3,5% van al de energie, die wij in Nederland verbruiken.

Hoe groot is de brandstofbesparing?

Hiervoor moeten wij een paar eigenschappen van wind en windenergie noemen.

De energie inhoud van wind. De energie in wind neemt toe met de derde macht van de windsnelheid. Dit betekent, dat 2 maal de windsnelheid 8 maal zoveel energie bevat. De geproduceerde windstroom neemt dus extreem snel toe (en af!) met de windsnelheid.

Geen wind = geen stroom

De opbrengst van zwaaipalen per jaar is door de grilligheid van de wind in Nederland maar 23% van de maximale jaarproductie (levering op vol vermogen). Dit heet de Capaciteitsfactor Cf. Zwaaipalen produceren gemiddeld maar 2 dagen per week.

Wind waait wanneer de wind waaien wil.

De hoeveelheid geproduceerde windstroom heeft geen verband met de vraag naar stroom. Bij elke handel is opslag het middel om aanbod en vraag op elkaar af te stemmen, maar opslag van elektriciteit in grote hoeveelheden bestaat in Nederland niet. Accu’s en andere lapmiddelen werken niet als het gaat om grootschalige netvermogens. Oppompen van water is de enige techniek die in staat is om grote vermogens op te slaan, maar de Nederlandse Alpen zijn niet zo hoog.

Hoe zijn windaanbod en stroomvraag met elkaar in overeenstemming te brengen zonder een voorraad stroom aan te leggen?

Het antwoord van de windindustrie is: Het waait altijd wel ergens, dus koppel de netten in Europa, dan heb je altijd stroom.

Het Europese weer vertelt iets anders: Weersystemen (depressies/hoge drukgebieden) hebben typisch een doorsnede groter dan 1000 km.

Figuur 1 toont het weerbeeld van 7-9 april 2017 waarbij in heel West Europa geen noemenswaardige windstroom geproduceerd werd:

Figuur 1

Udo1

Dit komt terug in de Europese productie van windstroom.

In figuur 2 staat de som van de windstroom per dag van Denemarken, Duitsland, Ierland en Spanje. De windopbrengst per dag schommelt in heel West Europa tussen een maximum en een minimum per jaar. De verhouding tussen maximum en minimum productie is een factor 20.

Figuur 2

Udo2

Doen wij dit voor Duitsland alleen, dan is het verschil tussen de maximum en minimum productie een factor 200. Kabels helpen dus een beetje, maar internationale verbindingen lossen het probleem niet op.

Klassieke centrales moeten niet alleen de gaten in de windstroomproductie opvullen, maar zij moeten samen ook in staat zijn om aan de hele stroomvraag te voldoen. Bij veel wind staat een groot gedeelte van de centrales in de draaiende reserve zonder stroom te leveren. Dit kost veel geld en extra brandstof. De gevolgen zijn nagegaan aan de hand van gerealiseerde CO2 besparingen in 4 verschillende landen.

Van bruto naar netto besparing

Volgens onze bewindspersonen en de windindustrie spaart 1 Megawattuur windenergie de brandstof nodig voor 1 Megawattuur klassiek opgewekte elektriciteit. Dit heet de nominale besparing. De begrippen CO2 besparing en brandstofbesparing zijn onderling verwisselbaar.

Onze groep heeft uitvoerig onderzoek gedaan naar de werkelijk gerealiseerde besparingen in verschillende buitenlandse netten. Alle gegevens die gebruikt zijn in die studie zijn ontleend aan officiële rapporten en jaarverslagen.

De gevolgen van het inpassen van windenergie in het net zijn onderzocht op de volgende punten:

  • Curtailment (gedwongen stopzetten van zwaaipalen).

  • Inpasverliezen door rendementsverlies en draaiende reserve.

  • Zelfenergie van zwaaipalen (EROI of: Energie Uit gedeeld door Energie In).

De conclusie van het onderzoek is, dat van de nominale brandstof besparing maar 38% over blijft.

Nodige netverzwaringen, internationale verbindingen en veroudering van de installaties zijn niet in rekening gebracht. Het laatste punt is belangrijk, want de opbrengst van zwaaipalen daalt met 1,6% per jaar.

De onderzoeken zijn gedaan aan netten met meer dan 11% windstroom.

De effecten zijn klein bij kleinere windbijdragen. In Nederland was de bijdrage windstroom in 2016 niet meer dan 6% van het totaal aan opgewekte stroom, maar het Nederlandse net is extreem gevoelig voor de verstoringen veroorzaakt door windstroom, omdat:

  • Hier geen waterkrachtcentrales beschikbaar zijn

  • Een belangrijk deel van de elektriciteitsopwekking gebeurt door WKK installaties, waar de stroomproductie ondergeschikt is aan de warmtevraag. Deze zijn dus niet beschikbaar voor het bijregelen van wind variaties.

Opmerking:

Ondanks herhaalde verzoeken worden detailgegevens over de exploitatie van Nederlandse centrales niet openbaar gemaakt met als argument dat dit concurrentiegevoelige informatie is.

Na dit onderzoek verscheen er een rapport van de Sustainable Energy Authority Ireland (SEAI) met gegevens van het Ierse stroomdistributiesysteem met en zonder 16,2% wind.

Uit een analyse van dit rapport blijkt, dat de besparing door 16,2% windbijdrage geen 16,2% maar 6,5% bedraagt. De besparing is dus weer 2,5 maal minder dan de nominale besparing. Een recente analyse van Owen Martin bevestigt dit resultaat.

Het Ierse net bevat 5 tot 10% waterkracht, dus het is beter bestand tegen de variaties van wind dan het Nederlandse net. Desondanks treden deze grote verliezen op.

De energie nodig om de zwaaipalen te bouwen. (EROI)

Als een energiebron net zoveel energie verbruikt als hij produceert, dan is die bron nutteloos voor de maatschappij want dan is de netto energieproductie nul.

Hoe hoger de ontwikkeling van de samenleving, hoe efficiënter zijn energiebronnen dienen te zijn. Er is uitgerekend, dat de verhouding tussen de opbrengst van betrouwbare energie en de energie die in de bouw van de installaties gaat meer dan 7 moet zijn om onze maatschappij te laten functioneren. De verhouding tussen de twee hoeveelheden energie wordt aangegeven door de factor EROI of beter EROEI (Energy Return On Energy Invested). Dit getal is onafhankelijk van het aantal zwaaipalen..

Figuur B2 laat zien hoe de EROI voor verschillende systemen verloopt met en zonder buffer.

Figuur B2

Udo3

De slechte kwaliteit van windenergie maakt, dat de hoeveelheid betrouwbare energie maar ongeveer 4 maal hoger is dan de energie nodig om het ding te maken, te transporteren, op te bouwen, te onderhouden en weer af te breken.

De conclusie is, dat zonder een goede oplossing voor het opslaan van elektriciteit zwaaipalen de Nederlandse samenleving niets te bieden hebben.

Naschrift

De toekomst met 100% groene energie.

Udo4

Een nog te verschijnen artikel getiteld: “Burden of Proof” analyseert 24 toekomstscenario’s met 100% hernieuwbare energie. De auteurs komen tot de conclusie, dat geen van de toekomstbeelden voldoet aan de eisen, die een moderne samenleving stelt aan zijn energievoorziening.

Aldus Fred Udo.

(Wordt vervolgd.)

Voor mijn eerdere bijdragen over klimaat en aanverwante zaken zie hierhierhierhier en hier.