< Inhoud > Het Belang van Windenergie Fred Udo Nov 2019 Inleiding. Gedurende de twintigste eeuw is onze samenleving steeds meer afhankelijk geworden van betrouwbare en betaalbare elektriciteit. Het feit, dat door het ontbreken van opslag van elektriciteit vraag en aanbod op ieder moment in evenwicht moeten zijn, maakt de leveringszekerheid van 99,99% tot een van de mooiste resultaten van het werk van generaties ingenieurs. De boven ons gestelden zijn van mening, dat zij de wereld moeten redden door ons land vol te zetten met windmolens. Hiermee wordt een nieuw element in het stroomnet geïntroduceerd namelijk aanbod gestuurde elektriciteit. Dit is een begrip dat aangeeft, dat er stroom geleverd wordt als er wind is, maar de hoogte van de productie hangt niet samen met de vraag naar stroom. Het product windstroom is verre inferieur aan de elektriciteit zoals wij die tot nu toe geleverd krijgen. De regering rekent in overeenstemming met EU-afspraken alsof elk kilowattuur windstroom de brandstof spaart van een kilowattuur fossiel opgewekte elektriciteit. Deze afspraak houdt in, dat windstroom altijd geheel in het net kan worden opgenomen zonder dat er rendementsverliezen optreden in de klassieke centrales. Men weigert onderscheid te maken tussen de twee soorten stroom. Het gelijkstellen van aanbodgestuurde windstroom aan vraaggestuurde klassieke stroom is een fundamentele fout, waarmee een realistisch debat over het nut van windenergie onmogelijk gemaakt wordt. Het idee om de elektriciteitsvoorziening te veranderen kan alleen ingang vinden als: A De verandering in staat is om een bepaald doel te bereiken. (CO2 uitstoot vermindering) B. De verandering tenminste de leveringszekerheid niet schaadt. C De verandering de betaalbaarheid van elektriciteit niet in gevaar brengt. Dit artikel toont aan, dat voor windenergie deze 3 vragen in negatieve zin beantwoord dienen te worden, als windstroom in onze stroomvoorziening wordt ingevoerd zonder een mogelijkheid tot grootschalige opslag van energie/elektriciteit. Rest het opvangen van de variaties van windstroom door het bijregelen van fossiele centrales. Deze optie wordt nu algemeen toegepast en leidt tot aanzienlijke, maar grotendeels verborgen systeemkosten. Dit artikel bespreekt deze systeemkosten van windenergie, die alle voortvloeien uit de grilligheid van de windsterkte. Hierbij wordt geen onderscheid gemaakt tussen molens op land en op zee. De indeling is als volgt: 1. De grilligheid van grootschalige windenergie 2. De inpassing in het net (curtailment) 3. Het rendementsverlies van klassieke centrales 4. De economische waarde van windstroom 5. De maatschappelijke gevolgen. 1. De grilligheid van windenergie Geen wind = geen stroom, maar het waait toch altijd wel ergens. Middelt de stroomproductie uit, als wij veel windturbines spreiden over een groot oppervlak? Verschillende publicaties [1,2} laten zien, dat dit niet zo is. In [3] is de productie van alle molens in NW Europa samen geanalyseerd Figuur 1 toont het verloop van de som van alle Europese windstroom in dec 2016 en jan. 2017. De promotors van windenergie zien de “waterstofeconomie” als oplossing van het opslag probleem, maar een nadere beschouwing van deze optie laat zien, dat in de transformatie van windstroom naar bruikbare stroom via waterstof twee derde van de windstroom verloren gaat. De kosten voor deze dubbele transformatie (stroom naar H2, opslag van H2 en H2 naar stroom) overtreffen de kosten van windstroom met een factor vier.[3,4] De Betz limiet. Moderne windturbines kunnen meer dan 40% van de aangeboden energie in de luchtstroom omzetten in elektriciteit. Dit is formidabel hoog als men weet, dat dit getal door de aerodynamica begrensd is tot 57% (De limiet van Betz). Op dit vlak is dus weinig winst te behalen. De enige factor die de opbrengst kan verbeteren is de hoogte van de molen en het daarbij behorende oppervlak dat door de wieken wordt bestreken. Groter en hoger dus. De grilligheid van de geproduceerde windstroom zal er niet door veranderen. [1] Euan Mearns Wind blowing nowhere http://euanmearns.com/wind-blowing-nowhere/ [2] Capell Aris Windpower reassessed Adam Smith Institute 2014  [3] Waterstofeconomie. https://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/Waterstof,_kort.html  [4] Groene waterstofeconomie: Panacee of ramp in wording? H. Matthijsen in ClimateGate.nl dd 16 juli 2018   2. De inpassing in het net (curtailment) In het klimaatakkoord is in 2030 minstens 20 Gigawatt (GW) aan windvermogen voorzien, maar de gemiddelde stroomvraag in Nederland is 14 GW. Ondanks het feit, dat er dan meer windvermogen staat, dan ooit door het net kan worden opgenomen bagatelliseert het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL) het niet in te passen aandeel windstroom tot 2% [5]. Wat zegt de praktijk hierover? Tot voor kort publiceerde Eirgrid een toegankelijke database met gegevens van de totale stroomvraag, de windstroom en de berekende CO2 uitstoot voor intervallen van 15 minuten. Daaruit was het mogelijk om de inpasverliezen te berekenen uit de praktijkgegevens van Eirgrid. De analyse is te vinden te vinden in [6] In figuur 2 is het resultaat van deze analyse weergegeven. Bij een windaandeel van 50% kan 30% van de windstroom niet ingepast worden in het net. Figuur 2 De curtailment als functie van het windaandeel. P.F. Bach laat op zijn website zien, dat de Deense stroomexport naar Zweden en Noorwegen direct samenhangt met de hoogte van de windstroomproductie [7]. In die landen vervangt de goedkope geïmporteerde windstroom de elektriciteit gewonnen uit waterkracht. De Deense export van windstroom draagt dus niet bij aan de zo gewenste CO2 besparing… Alleen door de export van elektriciteit is het mogelijk om in Denemarken veel windstroom te produceren. Figuur 2 geldt dus niet voor Denemarken, maar wel degelijk voor Nederland. De NordNed kabel met een capaciteit van 800 MW zal dit verloop niet essentieel veranderen. [5] PBL Doorrekening klimaatakkoord (maart 2019) [6]. Curtailment in the Irish power system. https://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/Curtailment.html [7] www.pfbach.dk Verschillende artikelen 3. Het rendementsverlies van klassieke centrales Het Ierse stroomnet was een dankbaar object van studie naar de effecten van windenergie, want het is een klein en redelijk geïsoleerd systeem, waarbij er bij de netbeheerder (Eirgrid) een zekere openheid over de resultaten van het inpassen van windstroom heerste. Deze openheid is na publicatie van drie analyses van de gegevens nu vrijwel verdwenen. De drie analyses zijn: a. Het rapport van de Sustainable Energy Authority of Ireland (SEAI) [8] SEAI heeft de brandstof besparing door windenergie berekend met behulp van het PLEXOS programma. Dit programma wordt wereldwijd gebruikt om stroomdistributie netwerken te optimaliseren. In het rapport van de SEAI wordt met dit programma berekend hoeveel brandstof de Ierse windturbines bespaard zouden hebben in 2012. Een analyse laat zien, dat op grond van de gegevens uit het rapport een bijdrage van 16,2% windstroom maar 6,5% brandstof bespaart. [9] Het rendement van 16,2% wind is dus 6,5/16,2 = 0,40 b. Besparing van gas berekend door Owen Martin. [10] De conclusies getrokken uit het SEAI rapport worden bevestigd door een analyse van het effect van toenemende hoeveelheden windenergie op het gasverbruik van de Ierse gascentrales. c. De analyse van Wheatly [11] Wheatly berekent voor 11% wind een brandstof besparing die 65% van de nominale besparing is. Op grond van praktijkcijfers van Spanje, Colorado en Ierland wordt in [12] berekend, dat meer dan 60% van de brandstofbesparing niet wordt gerealiseerd. Dit komt door rendementsverliezen in de fossiel gestookte centrales. De conclusie voor de inpassing van 15 tot 20% windstroom luidt als volgt: The effects of curtailment, grid accomodation losses and self-energy are discussed. It is shown from performance data, that these three factors reduce the fuel saving due to wind energy to less than 38% of the nominal saving. Dit resultaat is in goede overeenstemming met de conclusie van ref 9. Hiermee is aangetoond, dat de Brussel doctrine niet geldt voor windstroom gevoed in een fossiel gestookt elektriciteit netwerk. Stelling. Het inboeken van CO2 besparing door de geleverde windenergie te vermenigvuldigen met de specifieke CO2 uitstoot van klassieke centrales is grootschalige fraude. Hiermee worden honderden miljoenen verdiend in de CO2 emissiehandel en in de groene stroomhandel . Deze stelling is al in 2010 geponeerd in een voordracht voor de Groene Rekenkamer. https://groene-rekenkamer.nl/udo/ Tot op heden heb ik daar geen weerlegging van gezien. 8. Quantifying Ireland’s Fuel and CO2 Emissions Savings from Renewable Electricity in 2012. Energy Modeling Group May 2014. www.seai.ie/Publications/Statistics_Publications/ 9. Het SAEI rapport en de Nederlandse politiek https://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/SEAI_rapport_2012.html 10. Owen Martin The Reduction in Gas Savings due to Wind Energy http://irishenergyblog.blogspot.com/2016/05/new-report-gas-savings-2013-to-2015-due.html De samenvatting van dit artikel gaat als volgt: ¥ Ireland increased it’s wind generation by 11% between 2012 and 2013. ¥ This resulted in a saving of 360 m3 of gas per MW of wind installed during 2013. ¥ Between 2013 and 2015 wind generation increased by 44%. ¥ This resulted in a saving of 160 m3 per MW of wind installed during 2014 and 15. ¥ This means that over double the wind farms had to be installed during 2014 and 2015 to achieve the same fossil fuel savings as in 2013. 11. J.B. Wheatley: Quantifying CO2 savings from windpower; Energy Policy, 2013, vol. 63, issue C, pages 89-96. 12. Using Wind Energy to save fuel and reduce CO2 emissions. F. Udo, C. le Pair, K. de Groot , A.H.M. Verkooijen and C. van den Berg Energy and Environment 26 no 8 2015 https://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/Energy_and_Environment.html 4. De waarde van windstroom. 4A De “Energy Return on Energy Invested” Er is veel discussie over het energetisch rendement van windenergie of anders gezegd: Is een windturbine in staat om in redelijke tijd zijn eigen energie terug te verdienen? De “Energy Return on Energy Invested” of EROI is de verhouding tussen de totale energie die de generator oplevert en de energie nodig om de generator te bouwen, te bedrijven en af te breken. De windindustrie stelt de EROI van zijn turbines op 15 tot 20, maar de bekendste publicatie over dit onderwerp [13] reduceert deze waarde tot 3 door het meetellen van de benodigde buffering. Hierbij moet worden opgemerkt, dat wil een energieopwekking een nuttige bijdrage aan onze maatschappij kunnen leveren, de EROI minstens 7 moet bedragen. De EROI van verschillende systemen van energieopwekking (Overgenomen uit ref. 13) De berekening van EROI is notoir moeilijk, omdat de grenzen van de gebruikte energie en de waarde van de geleverde stroom niet vastliggen. Dit laatste volgt uit het feit dat de systeemkosten afhangen van de hoeveelheid windstroom die in het net wordt opgenomen. 4B De economische benadering. 􏰕􏰈􏰆Er zijn 2 oorzaken waarom bij een grote bijdrage van windstroom de opbrengst van windstroom lager is, dan de gemiddelde stroomprijs.􏰄􏰅􏰆􏰈􏰗􏰁􏰂 􏰐􏰄􏰄􏰗􏰆 A. De stroomprijs varieert met de vraag, maar het aanbod van windstroom volgt dit niet, dus er wordt relatief veel windstroom geproduceerd, wanneer de prijs laag is. Het PBL bedacht hier de naam profieleffect voor. B. Er staan nu twee stroomgenerator systemen, dus wanneer het hard waait is er een overaanbod van elektriciteit onafhankelijk van de actuele vraag naar stroom. De groothandelsprijzen op de Duitse stroommarkt zijn daarom in toenemende mate negatief􏰁􏰁􏰍 .􏰇􏰙􏰚􏰄􏰆􏰆􏰈􏰍􏰎 􏰃􏰄􏰍 􏰚􏰁􏰆 􏰴􏰈􏰍􏰄􏰍􏰙􏰈􏰶􏰂􏰁 􏰅􏰁􏰍􏰊􏰁􏰐􏰁􏰍􏰆 In 2012 bracht de OECD een rapport uit [14] waarin wordt berekend, dat bij een bijdrage van 30% wind in Duitsland de systeemkosten voor het opnemen van windenergie 30 euro per MWh bedragen. “At very low penetration levels (few percent of demand) marginal utilisation costs are small and could be positive or negative depending on the correlation between wind production and demand. For wind power at 30% penetration level, marginal utilisation costs are estimated at about EUR 30 per MWh for Germany, and between EUR 14 and 35 per MWh for North Western Europe.” Loc cit pag 87 Een berekening, die eenvoudiger is dan de berekening van de EROI en beter aansluit bij de dagelijkse praktijk is de economische terugverdientijd via investering in en opbrengsten van zwaaipalen met uitsluiting van subsidies en belastingvoordelen, die de regering zo gul uitstrooit over de windboeren. De berekening [15] maakt een schatting van de terugbetaaltijd van zwaaipalen in het Nederlandse stroomnet met 20GW windvermogen zoals geprojecteerd door het PBL in 2030. Dit is gedaan door de investering te vergelijken met de hoeveelheid en de kwaliteit van het product windstroom afkomstig van 20 GW windvermogen. Voor de eenvoud van de presentatie is afgezien van het bijtellen van alle bijkomende kosten, die in de loop van de levensduur van de zwaaipalen gemaakt worden. Uitgaande van een investering van 1,4 miljoen euro per MW windvermogen volgt, dat de terugverdientijd van een zwaaipaal op land 36,6 jaar is. Rekenen wij met de systeemkosten van €30 per MWh als berekend in het OCDE artikel, dan verdient de zwaaipaal zich nooit terug. Naar aanleiding van dit resultaat zijn kamervragen gesteld aan minister Wiebes. De antwoorden waren onrealistisch en ten dele onwaar, maar zelfs met de getallen van de minister verdient een zwaaipaal zijn geld niet terug. [16] 13. D. Weissbach et al Energy intensities, EROIs (energy returned on invested),  Energy 52 (2013) 210-221 14. The Full Cost of Electricity Provision (pdf 216 pag) OECD 2018. NEA no 7298 15. De economie van 20 GW windvermogen https://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/De_economie_van_windenergie.html 16. De antwoorden van de minister https://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/Antwoorden_van_de_minister.html 5. De maatschappelijke gevolgen. Het PBL gaat in de verkenning tot 2030 uit van het opstellen op land van 2500 molens van 4 MW elk. Wat betekent dit voor de bewoonbaarheid van ons land? In het voorgaande is aangetoond, dat het ongebreideld plaatsen van windturbines in de toekomst tot economische zelfmoord zal leiden, maar de schade aan de leefomgeving buiten de steden is nu al groot. De energiedichtheid van wind is klein, dus de installaties om deze energie te winnen moeten per definitie groot zijn. De molens, die nu worden geplaatst hebben een tiphoogte van meer dan 200 meter. Het Deense onderzoekscentrum Riso heeft de windschaduw achter een turbine gemeten en figuur 6 van dat rapport toont een resultaat. Na 9,6 wiek-diameters is de gemiddelde afname van de windsnelheid 13%. Dit vertaalt in een afname van de stroomproductie voor een molen op die positie van 40%. Molens op een kluitje zetten kan niet. De Vestas 4,2 MW machines hebben een wiek diameter van 147 meter en een masthoogte van minimaal 140 meter. De tiphoogte gaat dus ruim boven de 200 meter. De afstand tussen twee van deze monsters moet volgens de metingen van Riso minimaal 1400 meter bedragen. Een terrein met 2500 molens van 4 MW beslaat dus 5000km2 ofwel 20% van Nederland. Een vrije ruimte van 70 x 70 km2 bestaat niet in Nederland, dus moeten de molens over kleine clusters verdeeld worden. Dit maakt het ruimtebeslag aanzienlijk groter, omdat om een windterrein een bewoners vrije zone van minstens een kilometer moet worden aangehouden. Door het opsplitsen zal het ruimtebeslag vrijwel verdubbelen. De Nederlandse overheid vindt, dat een afstand van 400 meter tot de dichtstbijzijnde bewoning meer dan genoeg is zowel wat woonomgeving als het geluidsniveau betreft. De wet is doof voor het geproduceerde geluid, ongevoelig voor het gevaarlijke infrageluid en blind voor slagschaduw en horizonvervuiling. In Drente en Groningen zijn eerzame burgers al overgegaan tot sabotage en bedreiging van exploitanten. In een gebied waar honderden megawatts aan windvermogen worden gepland, is 85% van de bevolking fel gekant tegen de zwaaipalen. De voorzitter van een van de 136 locale actiecomités tegen zwaaipalen zei op 30 maart 2019 op NPO-radio 1, dat de bevolking in die regio alle vertrouwen in de rechtsstaat heeft verloren door het plaatsingsbeleid van windturbines. Hij verklaarde verder, dat de oude feodale verhoudingen weer waren teruggekeerd dank zij de zwaaipalen. De herenboeren krijgen de opbrengsten, de bevolking ziet de waarde van zijn huis rap dalen of zelfs onverkoopbaar worden. De doorrekening van het klimaatakkoord door het PBL waardeert de maatschappelijke effecten op nul euro. PBL is de afkorting voor: Plan Bureau voor de Leefomgeving (!). Het menselijk leven vóór de industriële revolutie was, zoals de filosoof Thomas Hobbes het beschreef: ‘eenzaam, armoedig, afschuwelijk, beestachtig en kort’. En na de groene revolutie?

shapeimage_1_link_0

shapeimage_1_link_1

shapeimage_1_link_2

shapeimage_1_link_3

shapeimage_1_link_4

shapeimage_1_link_5

shapeimage_1_link_6

shapeimage_1_link_7

shapeimage_1_link_8

shapeimage_1_link_9

shapeimage_1_link_10

shapeimage_1_link_11

shapeimage_1_link_12

shapeimage_1_link_13

shapeimage_1_link_14

shapeimage_1_link_15

shapeimage_1_link_16

shapeimage_1_link_17