De zwaaipalen van Nysted.
Fred Udo
Maart 2006
Inleiding.
In juli 2004 bezochten wij met onze boot het stadje Nysted aan de zuidkust van Denemarken. De Oostzee is daar betrekkelijk smal: Fehmarn aan de overkant is duidelijk te zien, dus daar is al eeuwen druk pontverkeer tussen Duitsland en Denemarken. Het is daar ook de plek waar de trekvogels het liefst de Oostzee oversteken. De trekroute loopt van Falsterbo in Zweden via de Deense eilanden naar Duitsland. Het was niet de eerste keer, dat wij in die buurt waren, maar het was voor het eerst, dat wij daar met het grootste windpark ter wereld geconfronteerd werden.
Windmolens en vogels.
Het Nysted windmolenpark is in 2003 gebouwd en bestaat uit 72 molens van 2,3 MWatt geplaatst op 24 km2 zee ten zuiden van het Deense stadje Nysted. In totaal is hier 165.6 Mwatt elektrisch vermogen geïnstalleerd.
In Nysted verwierf ik een boekje over al dat moois, maar daarin staat geen woord over trekvogels, hoewel er in hoogtijdagen van de trek tienduizenden van die beesten juist daar de Oostzee proberen over te komen. Buiten het boekje is er ook een website. De site geeft geen antwoord op de vraag hoeveel vogels er door de wieken gedood worden, hoewel er eindeloos veel pagina's milieustudies opgelepeld worden. In Nederland zijn er tellingen verricht en daaruit blijkt, dat er door een kleine molen van 100 kW er tussen de 3 en 20 vogels per jaar sneuvelen afhankelijk van de locatie. Het is van groot belang of een molen op een trekroute ligt, want standvogels kennen de gevaarlijke plekken in hun omgeving wel. Trekvogels trekken voor een groot gedeelte s'nachts en vliegen liefst met de wind mee. Voor het Nystedpark komt de "normale" sterfte op ongeveer 2000 per jaar. Dit getal zal in dit geval een veelvoud zijn, omdat daar tijdens het trekseizoen tot 50 000 vogels per dag voorbij komen. Speciaal gedurende de nacht zien de vogels dit kilometers brede en 100 meter hoge obstakel niet. Daar draaien dan 216 messen van 60 meter lang met snelheden tot 200 km per uur door de nacht. In Nederland is in verband met dit probleem geopperd om de molens gedurende de trek dan maar stil te zetten, maar daar heb ik in Nysted niets van vernomen. Is een dergelijke vogelslachting plus het in beslag nemen van 24 km2 zee met bijbehorende horizonvervuiling echt gerechtvaardigd door de zegeningen van windenergie? In het jaar 2000 heeft Halkema (ref 1) daar al een antwoord op gegeven, maar geldt dat nog steeds voor de moderne giganten zoals opgesteld bij Nysted en gepland bij Egmond?
De eenheden gebruikt in dit artikel zijn:
1 MW = 1 megawatt = 1000 kW = 1000 kilowatt
1 GW = 1 gigawatt = 1000 megawatt
1 GWh = 1000 megawatt gedurende een uur.
De eenheid “huishouden” zal hier niet gebruikt worden, omdat deze eenheid zinloos is en alleen in propaganda voor windmolens gebruikt wordt.
De productiefactor.
Een vermogen van 165 megawatt levert dus theoretisch 1445 GWh per jaar van 8760 uur.De jaarlijkse elektriciteitsproductie van de molens is 595 GWh volgens de brochure, maar op de website is dit bijgesteld tot 500 GWh.
Dit betekent, dat de molens dus bijna nooit het geïnstalleerde vermogenleveren. Dit kan ook niet, want zonder wind geen elektra. De productiefactor is de verhouding van de werkelijk geleverde energie per jaar en de theoretische energie berekend uit het geïnstalleerde vermogen.De productiefactor werd dus eerst op 595/1445 = 41% geschat, maar is later naar 35% teruggebracht.
De gerealiseerde productie was
2004: 577GWh (39,7%)
2005: 547GWh (37,7%)
Hieruit blijkt, dat de hoge opstelling op zee zijn vruchten afwerpt.
1.De windsterkte.
Er bestaan uitgebreide gegevens over de windsterkte per maand op de Noordzee en de Oostzee. (4). Deze gegevens komen van weerschepen en van de koopvaardij over de laatste 100 jaar.
De masten van deze schepen zijn lager dan de ashoogte van de grote windmolens.
Deze maandgegevens zijn vermenigvuldigd met het verloop van de productie met de windsterkte en geven zo een productiefactor voor elke maand. Hieruit kan worden afgeleid, dat de maximum haalbare productiefactor gemiddeld over een jaar op de Noordzee 36% en op de Oostzee 32% is.
De gerealiseerde productie ligt hier boven, dus het hoogteeffect is aanzienlijk.
Er is onderzoek gedaan in Delft naar de invloed van de oppervlakte van de wieken op het stromingprofiel rond de wieken en het vermogensverlies ten opzichte van het theoretische vermogen. Dit kan in sommige gevallen oplopen tot 30%. Het gemiddelde verlies zal in de orde van 15% zijn. Het verslag is te vinden in het proefschrift van G.P.Corten (ref 7)
Ter illustratie: de gemiddelde productiefactor van alle Nederlandse molens in 1999 was 18%.
Begin November 2004 heb ik een mail gestuurd met een aantal technische vragen over de prestaties van het Nysted park, maar na twee maanden heb ik nog geen antwoord mogen ontvangen, dus de gerealiseerde productie in het eerste jaar is kennelijk niet bevorderlijk voor de PR. De website geeft een lijstje persberichten, maar het laatste is van januari 20
4. De windmolenindustrie is in het algemeen zeer zwijgzaam over gerealiseerde productie, daarom is het voorbeeld dat hieronder geciteerd wordt al zes jaar oud, maar de wind is nog steeds dezelfde en die bepaalt toch grotendeels het resultaat.
Een eerlijke presentatie van de prestaties van een windmolen wordt gegeven in een rapport over een demonstratie project geleverd in 1997 door de Denen aan Kaliningrad. Het is een 600 kW molen gesitueerd aan de kust van de Oostzee ten N van Kaliningrad.
De variatie is soms een factor dertig van de ene dag op de andere.
De maximum opbrengst van de molen is 600x24 = 14400 kWh in het geval dat de windsnelheid de hele dag ongeveer 13m/sec zou zijn, maar op de beste dag (28 oct 1998) komt de productie niet hoger dan 10 000 kWh.
Gemiddeld over de jaarproductie komen wij tot 2740 kWh per dag met variaties tussen 300 en 10 000 kWh, dus de productiefactor over het hele jaar is 19%.
Het is duidelijk, dat de oude centrale het licht moet laten branden in Kaliningrad.
2. Het reserve vermogen.
De brochure stelt, dat de molens beginnen te draaien bij een windsnelheid van 3 m/sec, maar uit het bovenstaande is af te leiden, dat er dan geen energie opgewekt wordt. Niemand wil dat op dagen met weinig wind het licht uitgaat, dus moet er een andere centrale zijn, die de productie kan overnemen.
Voor elke windmolen moet dus een klassieke centrale standby staan om de productie over te nemen of aan te vullen. Het gevolg is, dat het Nysted windmolenpark een kleine klassieke centrale kan stilzetten als het hard waait, maar deze nooit kan vervangen. Elke investering in windmolens komt bovenop de investering in klassieke of kerncentrales. Tot nu toe is hiermee geen rekening gehouden in de kosten voor windmolens, omdat de variaties in de (tot nu toe) kleine opgestelde vermogens gemakkelijk door het bestaande net opgevangen kunnen worden. Dit wordt anders wanneer met wind een aanzienlijk deel van het totaal gevraagde vermogen opgewekt zou worden. In dit geval zal de variatie in de windsterkte de energiestroom in het totale net ernstig gaan verstoren. Dit wordt onbalans genoemd. In Nederland hangt er een prijskaartje aan het veroorzaken van onbalans: 10 euro per megawatt onbalans.In Denemarken is deze toestand met het installeren van het Nysted en het even grote Horn Rev windpark nu bereikt. Met veel wind in de daluren (nacht) moeten de Denen elektriciteit exporteren naar de buren, die er ook niet op zitten te wachten. De prijs daarvoor is dan ook fors lager dan de marktprijs.In het omgekeerde geval moet elektriciteit geïmporteerd worden tijdens de piekuren tegen een zeer hoge prijs. Dit betekent, dat de Denen nu een hoge prijs betalen om zich erop te kunnen beroemen het land met de meeste windmolens te zijn.
3. De CO2 balans.
Het bovenstaande is niet afdoende om de plaatsing van windmolens tegen te houden, want volgens de voorstanders is er een onschatbaar voordeel aan windenergie: De CO2 uitstoot is zoveel minder dan voor klassieke opgewekte elektriciteit.
Hoeveel is die winst?
De uitstoot van een kolengestookte centrale is 975 gC02/kWh elektriciteit, maar doen we het met gas, dan is de uitstoot niet meer dan 500 g/kWh. Een warmte-kracht gekoppelde centrale produceert maar 250 gram CO2 per kWh.In Europa wordt een mix van deze technieken gebruikt, dus gemiddeld stellen we de CO2 productie op 600 gram/kWh. Dit brengt de winst van het park voor de jaarproductie van 500 GWh naar: 500x600 = 300 000 ton CO2 per jaar. Men zal tegenwerpen, dat de wind bij voorkeur de productie van een kolencentrale zal verminderen, zodat de winst van de molens dan groter is.
(Noot anno 2015: Dit blijkt in de praktijk niet te werken)
4. De levensduur en CO2.
Het bouwen van een molen kost energie en produceert dus CO2.In het boek "Before the wells run dry" (zie ref. 6) worden de resultaten van analyses van verschillende opwekkingsmethoden vergeleken. Dit betekent, dat men kijkt hoeveel CO2 het kost om een centrale te bouwen. Daarna wordt de hoeveelheid CO2, die gebruikt is voor het bouwen van de installatie uitgesmeerd over de totale elektriciteitsproductie gedurende de levensduur van de installatie.Het best komt de kernenergiecentrale uit de bus met een CO2 uitstoot van 3% van de klassieke centrale.Wind staat met 3,5% op de tweede plaats, maar ik ben bang, dat daar getallen als de bovengenoemde 595 GWh per jaar als basis gebruikt zijn met bovendien een levensduur langer dan tien jaar. In verschillende publicaties op het Web wordt 20 jaar genoemd, maar volgens mij bedraagt de levensduur van molens in het algemeen 10 jaar of minder.Hiervoor heb ik mijn eigen observatie van het park bij Lelystad, dat na 10 jaar geheel vernieuwd is.In een symposiumverslag van Skepsis wordt gesteld, dat de Deense molens in de Noordzee na zeven jaar vervangen moeten worden. Dit heeft geleid tot vragen in het Duitse parlement of het plaatsen van molens in de Noordzee echt wel zo'n goed idee is. Dergelijke vragen over het Nederlandse project bij Egmond heb ik nog niet gehoord.Gezien deze argumenten stel ik de CO2 uitstoot van een windmolen op 10% van die van een kolengestookte centrale met dezelfde productie. Dit komt dus neer op 0,1 ton per MWh, dus voor een jaarproductie van 500 GWh moet dus 50 kiloton gerekend worden. Dit vermindert de nettowinst tot 300 - 50 = 250 kiloton.De eenheden van de uitstoot per land zijn in megaton (een miljoen ton), dus de besparing in deze eenheden is 0,25 megaton.
5. Het effect op de totale uitstoot van CO2.
Voor het jaar 2005 is de totale uitstoot van CO2 in Nederland becijferd op 184 megaton per jaar, waarvan de totale elektriciteitsproductie ongeveer 68 megaton voor zijn rekening neemt.
grootste windpark van Europa levert dus een besparing op van 0,4% van de CO2 uitstoot van onze elektriciteitscentrales, maar niet meer dan 0,16% vergeleken met de totale uitstoot van Nederland. Deze uitstoot is met 1,4% per jaar gestegen tussen 2000 en 2005. De verwachting is, dat dit tot 2010 zal doorgaan.
Bron: Energieverslag Nederland. Te vinden op: www.energie.nl
6. Conclusie:
In Nederland hebben we negen van deze parken per jaar nodig om de CO2 uitstoot constant te houden bij ongewijzigd beleid. Niettemin: alle beetjes helpen, maar hoeveel kost het? De kranten staan vol van de verkoop van CO2 emissierechten, dus er is geld te beuren, als we echt veel CO2 besparen.
De kosten van het Nysted park.
De stichtingskosten bedroegen €270 Miljoen.
Hieruit kunnen de volgende jaarlijkse kosten worden afgeleid:
Rente - 4%€10,8 M.
Afschrijving - 10% €27.0 M.
Onderhoud - 4% €10,8 M.
Subtotaal : €47,6 M.
Hierbij moet bijgeteld worden de extra kosten veroorzaakt door het niet optimaal kunnen inzetten van het reservevermogen, dat voor 75% de stroomlevering voor zijn rekening moet nemen ( de onbalans van het net}. Dit kost 1 eurocent per kilowattuur extra of 5 miljoen euro. Dit brengt het kostentotaal op 52,6 miljoen euro per jaar.
Met een productie van 500 GWh komt de kilowattuurprijs op 10,5 eurocent.
De marktprijs van elektriciteit is 3 eurocent per kilowattuur af centrale, dus de Denen leggen er per kilowattuur ruim 7 eurocent bij. Dit is zonder de prijs van de dure hulp uit het buitenland te rekenen, als de molens het af laten weten.
Tegenover de kosten van €52,6 miljoen staan dus inkomsten van de opgewekte elektriciteit tegen de marktprijs van 3 eurocent = €15 miljoen, dus de netto kosten van het park zijn €36,6 miljoen. per jaar.Hiermee wordt 0,3 megaton CO2 bespaard, dus de besparing kost 36,6/0,3 = €122 per ton CO2.
Na Kyoto is de handel in CO2 emissierechten op gang gekomen. De prijs ligt tussen de 10 en 23 dollar per ton.
Dit park is dus wel een erg dure manier om CO2 emissie te verminderen.
De auto.
De huidige middenklasser produceert ongeveer 270 gram CO2 per kilometer, dus bij 15000 km per jaar produceert elke auto in Nederland (en in Denemarken) ruim 4 ton CO2 per jaar.Het hele windpark bespaart dus de emissie van 75000 auto's. Op een totaal wagenpark van 5 miljoen personenauto's betekent dit, dat deze besparing ook te halen is als iedereen in Nederland 1,5% of 220 kilometer per jaar minder rijdt.Het resultaat is, dat de besparing van 220 kilometer een zelfde effect heeft als het bouwen van een gigantisch windpark, namelijk een besparing van 0,3 megaton CO2 per jaar.De subsidies van het park zijn per jaar 36,6 miljoen euro, maar 220 kilometer per jaar minder kost alleen een beetje milieubewustzijn meer en spaart de import van 80 000 ton benzine per jaar.Het milieueffect is in de twee gevallen hetzelfde, maar de winst voor de economie is zeker 100 miljoen euro per jaar, als we die ene rit naar oma met de trein zouden doen of als we de kinderen met de fiets naar school zouden brengen.
(Noot 2015: Het verbruik is nu de helft, maar de conclusie blijft dezelfde)
Bronnen:
1. Ir J.A.Halkema "Windmolens Ficties en Feiten" (2000)
2. Info folder opgehaald in Nysted in juli 2004
3. Website: www.nystedwindfarm.com
4. Climatological and Oceanographic atlas for mariners, Washington 1959
5. Stichting Heidelberg Appeal Nederland: www.stichting_HAN.nl
6. " Before the wells run dry" by R Douthwaite (editor) Green Books
7. G.P. Corten "Flow Separation on Wind Turbine Blades". Utrecht 2001.
8. B. Lange "Estimation of the 10 m wind field behind the proposed windfarm
Rodsand" Riso Nat. Lab. Roskilde 2000.
9. Discussie met productiemanagers van een groot electriciteitsbedrijf.