Energie in Jip en Janneke taal

Een bijdrage van Hugo Matthijssen.

De meeste mensen hebben wel een beeld van wat energie is. Het komt uit het stopcontact zoals thuis voor je verlichting, de TV of de wasmachine. Het is beschikbaar als je het nodig hebt. knop om licht aan.

Dat daarachter ook een netwerk zit met energieproductie dat, op het moment dat we allemaal het licht aan doen, meer stroom gaat leveren en in de nacht als veel mensen slapen ook weer minder stroom, is bij veel mensen niet in beeld.

Het net is vraaggestuurd: knop om licht aan of je wasmachine en dan ook meer stroomproductie. Rond 2 tot 4 uur ‘ s nachts is van de 24 uur de laagste productie.

Energie komt op veel manieren vrij. Er is een middel waarmee in heel korte tijd heel veel energie geleverd wordt, zoals een explosie. Dat kun je gebruiken om een oud flatgebouw op te blazen of meer gecontroleerd een kogel weg te schieten. De kogel zit in de loop en de lading daarachter. Bij het afvuren explodeert de aanvuurlading en de kogel wordt sterk versneld en komt met hoge snelheid uit de loop. Die bewegende kogel heeft de energie opgenomen in de vorm van beweging. Dat heet kinetische energie.

Je kunt ook pech hebben en te maken krijgen met een ongecontroleerde explosie zoals bij een gaslek. Wat altijd nodig is om energie te kunnen leveren, is een brandstof als energiedrager of kinetische energie in de vorm van een bewegende massa, zoals water uit een stuwmeer of bewegende lucht waar je een turbine in zet om de energie om te zetten in elektriciteit.

Bedenk daarbij dat het net vraaggestuurd is en je kunt die vraag volgen met waterkracht door de kraan open en dicht te draaien. Windenergie is echter aanbodgestuurd het waait voldoende, onvoldoende of niet.

Even terug naar de praktijk. Een auto met benzine motor, een keer tanken en met 35 liter kun je met een redelijk zuinige auto 500 km rijden. We hebben een auto met motor van bijvoorbeeld 50 kW, als je daarmee rustig rijdt op een plattelandsweg, dan is de snelheid relatief laag en lever de motor 15 kW. Trek je een caravan een helling op, dan moet je het totale vermogen aanspreken. Zolang er benzine in de tank zit, bepaalt de bestuurder hoeveel vermogen er nodig is en met een niet te hoge constante snelheid kom je het verst. Dan gebruik je ook minder brandstof per km. Maar ga je voluit op de Duitse autobaan, dan verbruik je zeker 2 x zoveel brandstof.

Wat we al gezien hebben dat kW vermogen betekent. Net als PK. Het zijn verschillende eenheden voor hetzelfde vermogen. Draait de motor een uur maximaal in dit geval een motor van 50 kW een uur, dan is dit vermogen x tijd en dat is energie, in dit geval 50 kWu.

Je kunt ook een lichte motor van bijvoorbeeld 25 kW 2 uur laten draaien om die 50 kWu te leveren.

Terug naar het stroomnet

Het net is vraaggestuurd. De energie die er in gaat, bijvoorbeeld van een centrale, kun je regelen. En op die manier kun je de vraag volgen.

En wat ook mooi is, is het feit dat de vraag dagelijks ongeveer hetzelfde patroon volgt. In de nacht is de vraag ongeveer 60% van de piekvraag overdag. Dat betekent dat je op een stroomnet een basislast kunt laten draaien van centrales, die continu doordraaien en een zeer hoog rendement halen. Als het ochtend wordt, neemt de vraag toe. In de avond neemt de vraag weer af. Dat kan worden opgelost door makkelijk regelbare centrales, waarvan het rendement gemiddeld genomen ⅔ is van de basislast centrales.

Nu gaan we wind als bron op het net zetten (weersafhankelijk)

Een windmolen is afhankelijk van de windsnelheid tot de 3e macht dat betekent dat bij een windsnelheid van 5 m/s de levering bepaalt wordt door het product 5 x 5 x 5 = 125.

Bij 8 m/s is dat 8 x 8 x 8 = 512. En neemt de snelheid toe tot 10 m/s, dan kom je uit op 10 x 10 x 10 = 1000. In dit geval betekent dit dat bij een verdubbeling van de luchtsnelheid van 5 naar 10 m/s een vermogenstoename van 125 naar 1000 (verhoudingsgetallen).

Dat betekent in de praktijk dat een gemiddelde windmolen tot windkracht 4 weinig tot niets levert. Bij windkracht 4 neemt het vermogen snel toe tot ongeveer windkracht 6. En dan bereikt de molen zijn maximum of opgesteld vermogen en moeten de wieken versteld worden om te voorkomen dat de zaak vastloopt.

Wind is aanbodgestuurd en afhankelijk van de actuele windsnelheid. En gezien die 3e macht komt die stroom in wisselende pieken op het net. Maar er zijn ook langere perioden met weinig tot geen wind.

Toch wil iedereen licht zien als je het knopje omzet, ook als het niet waait of veel te hard (dan levert de molen ook niet).

Een windmolen op het vraaggestuurde net betekent dat er stroom moet zijn als de vraag toe- of afneemt. En in het geval van wind moeten de centrales door op- en afregelen de wisseling in windkracht compenseren. En net als een auto die met wisselende snelheden meer brandstof gebruikt, gaan ook de centrales meer gebruiken bij het regelmatig op en afregelen.

En de problemen in de nacht bij weinig vraag zijn nog groter, omdat bij veel wind dan de basislast van het net gedrukt wordt. Die centrales kun je niet direct stilzetten en draaien dan ‘stationair’ als spinning reserve.

Naarmate het percentage wind toeneemt op het net, loopt het rendement aan de kant van fossiel terug.

Ook de locatie van de molen en de hoogte is bepalend voor de hoeveelheid stroom per jaar. Gemiddeld op het land betekent het hollen en stilstaan van windmolens dat er door het jaar heen 21% van het opgestelde vermogen x het aantal uren per jaar wordt geleverd.

En naarmate er lokaal gemiddeld door het jaar heen minder wind is, zoals bij Emmen, dan kom je op een productiefactor van ongeveer 11% uit. Bij de kust in de buurt van 35% en op zee 45%.

Dat is de productiefactor en dat betekent dat een opstelling van 10 MW windvermogen bij Emmen gemiddeld 1,1 MW x het aantal uren per jaar levert en 10 MW op zee 4,5 MW x het aantal uren per jaar.

Hier een filmpje hoe de stroomlevering wordt afgestemd op de vraag en wat het effect is als het niet waait. Zeer leerzaam: ‘Wat als het niet waait.’

Zelfs de ambtenaren die toch de regering moeten adviseren, gingen in 2010 van een onjuist beeld uit. En dat zie je nog regelmatig wat de vermeden CO2-uitstoot betreft. De ambtenaren berekenden de windproductie in kWu of MWu om in uitstoot van de fossiele kant. Dat kan niet 1 op 1, omdat door inzet van aanbodgestuurde stroom op het vraaggestuurde net de verliezen toenemen. Er is dan ook een grens aan dat aandeel. Daarboven is de inzet van wind contraproductief. Daarover had ik in 2011 een discussie met het ministerie. Maar helaas ging het hun kennis te boven of wilden ze het niet weten. Voor de liefhebber lees dit rapport eens door.

Nu zonnestroom

Een zonnepark van 1 ha zou toch veel stroom leveren is de gedachte. Er worden gigantische subsidiebedragen verstrekt, geld wat via de energierekening wordt opgehaald als toeslag duurzame energie.

De Universiteit Wageningen heeft daar een praktijkonderzoek naar gedaan met de vraag: ‘Wat levert een zonneakker per ha op.’

De gedacht is dat dat veel is en dat we daar energiedoelen mee kunnen halen. Het antwoord is schokkend: ‘stroom voor 150 huishoudens let wel stroom er staat niet energie. Zie deze link  (even de tijd nemen met deze link het duurt enkele seconden).

Laten we dat eens vertalen naar de waarden zoals kWu dan kom je uit op ongeveer 3500 kWu per huishouden (let op die maat is niet vastgelegd – er zijn ook berekeningen die van 3200 kWu uitgaan) maar goed 150 huishoudens x 3500 kWu = 525000 kWu per jaar of 525 MWu per jaar.

Nemen we een zonneakker van 10 ha dan komt er per jaar 5250 MWu uit. De Eemshavencentrale levert 1560 MW dat betekent dat een zonneakker van 10 ha per jaar net zoveel levert als de Eemshavencentrale in 3,4 uur kan leveren.

Omdat de zon alleen overdag levert met een grote piek in de zomer is de productiefactor van zonnepanelen in Nederland net 11% van het piekvermogen x het aantal uren per jaar. En de meeste stroom komt in de zomer in grote pieken op het net. Dat betekent forse inpassingsverliezen. Kijk maar eens naar een gemiddelde woning met 12 zonnepanelen die 280 Watt piek leveren, daarmee kom je op ongeveer 3200 kWu per jaar.

Ik ben dan ook van mening dat zonneakkers, waarvoor goede landbouwgrond wordt ingezet, verboden zou moeten worden.

En de kosten: 5,5 miljoen euro over 20 jaar voor een zonnepark van 6 ha (stroom voor 900 huishoudens).

Het gemeentelijke perceel waar het zonnepark komt is 6 hectare groot en het park moet er de komende twintig jaar staan. In totaal kost het project de gemeente 5,5 miljoen euro. In 2015 zocht de gemeente nog naar investeerders. Dat is nu niet meer nodig. De gemeente wil zelf de regie houden. ‘Er was zeker niet te weinig animo, maar de voordelen om het zelf te gaan doen waren groot genoeg.’ Zie hier.

Mag ik dat technische gezien waanzin noemen wie adviseert het kabinet ?

Deze kosten komen uiteindelijk bij de burgers terecht als opslag duurzame energie. En de piekbelasting in de zomer vergt ook nog eens een forse extra netwerkcapaciteit, die ook door de gebruikers betaald moet worden.

Conclusie wind en zon zijn weersafhankelijke energiebronnen, die op een vraaggestuurd net relatief weinig productie leveren en zorgen voor forse inpassingsverliezen.

Dat blijkt ook uit de productiecijfers. Zie de gegevens van het CBS.

Dan moeten we eerst de aangeven wat deze cijfers betekenen. Het landelijk energiegebruik wordt aangegeven in Petajoule en een PJ komt overeen met 277.777.778 kWu. Het jaarlijkse totale finale energiegebruik is 2100 PJ. daarvan is ongeveer 385 PJ elektriciteit.

Wind leverde in 2018 netto 36 PJ in grote pieken en dalen en perioden met weinig tot geen levering. Daar moeten de inpassingsverliezen nog van af. Zonnepanelen en warmte collectoren samen kwamen niet verder dan 13 PJ in 2019 kwam daar nog 6 PJ zon bij.

Wat we zien is dat miljarden van ons geld gedwongen bij huishoudens wordt opgehaald in de gedachte dat we daarmee een energietransitie kunnen doorvoeren. In de praktijk zijn deze middelen niet energie-intensief genoeg, de inpassingsverliezen worden nooit meegerekend en windparken zorgen ook nog eens voor een hoop ellende voor de mensen in de buurt. Na aftrek van de inpassingsverliezen mag de productie marginaal genoemd mag worden.

Wie dit bedacht heeft is de weg kwijt of is niet goed geïnformeerd.

En vervolgens willen ze vanuit den Haag het wagenpark elektrificeren. Maar zoals nu duidelijk is, is daar geen groene stroom voor. Dat betekent dat we dan centrales moeten bijbouwen of de prijs zover opvoeren dat alleen de allerrijksten kunnen blijven rijden.

Ook de 0 op de meter woning is een misvatting de zonnepanelen brengen grote pieken in de zomer op het net. In Duitsland zien die pieken nu al zo groot dat ze die niet meer kwijt kunnen. Dan is de stroom ook niets meer waard. Wij krijgen daar nu een deel van over de grens – soms zelfs tegen een negatieve prijs. Raken ze die stroom niet kwijt, dan gaat het licht uit. En in de winter als het weer eens een keer echt koud wordt, dan is er vrijwel geen wind- en zonnestroom beschikbaar. Dan moeten de warmtepompen ook op centrale stroom gaan draaien, terwijl de regering er van uit gaat dat er centrales gesloten kunnen worden.

De stroomprijs wordt door de schaarste in de tijd van de piekvraag dan zo hoog, dat mensen met een modaal inkomen in een wat oudere eigen woning, na meer dan 40.000 euro kosten, in de kou komen te zitten. Geen enkele stroomproducent zal centrale capaciteit gaan bijbouwen voor een mogelijke piekvraag in de winter.