< Inhoud > Brandstof besparing door windstroom in het Verenigd Koninkrijk Fred Udo 18 december 2016 Inleiding. De nominale brandstof- of CO2 besparing door het inzetten van windstroom wordt in het algemeen berekend door de gemiddelde CO2 uitstoot per kilowattuur van het net te vermenigvuldigen met het aantal kWh geproduceerde windstroom.De gemiddelde uitstoot is in Europa ongeveer 500 gram per kWh behalve in Frankrijk en Noorwegen. Daar is de uitstoot een factor tien lager door het inzetten van kernenergie en waterkracht. Deze simpele berekening van de brandstofbesparing door windstroom wordt in Nederland al jaren bestreden door enkele gepensioneerde lieden met vrij hoge kwalificaties op technisch en wetenschappelijk gebied. Deze auteurs proberen zich te beperken tot conclusies gebaseerd op praktijkgegevens. Het beste voorbeeld is de publicatie in Energy and Environment [1] en een eerdere publicatie in Europhysics News [2]. De websites van de hoofdschuldigen Kees le Pair [3] en Fred Udo [4] bevatten daarnaast nog veel materiaal. Windstroom is aanbod gestuurd en opslag van elektriciteit in grote hoeveelheden is alleen mogelijk met waterkracht, dus de inpassing van windstroom in een distributienet, dat op elk moment aanbod en vraag in evenwicht moet houden, legt een last op de bestaande centrales met als gevolg rendementsverlies. De praktijkanalyses als genoemd in noten 1 en 2 wijzen op rendementsverliezen, die de nominale besparing althans voor het Nederlandse net doen afnemen met een factor 3. De repliek van de verantwoordelijke bewindspersonen luidt onveranderlijk, dat de verliezen maar een paar procent zijn. Om dit te bewijzen worden soms lachwekkende argumenten gebruikt. In [5] wordt beschreven hoe een minister plechtig zijn voorkeur uitsprak voor modellen in plaats van praktijkgegevens. Een publicatie, die uit de praktijk laat zien, dat zwaaipalen wel degelijk veel brandstof besparen, zal in die kringen dan ook meer dan welkom zijn. Deze maand verscheen een artikel [6], dat een poging doet om uit praktijkgegevens van het Engelse distributienet te laten zien, dat de besparing zelfs groter is, dan uit de officiële cijfers van DECC (Department of Energy and Climate Change) zou blijken. De naam doet al vermoeden, dat de DECC cijfers bepaald niet pessimistisch zullen zijn voor windstroom, dus hier wordt een bewijs gepresenteerd dat windstroom in Engeland zelfs meer brandstof bespaart, dan volgt uit de eenvoudige berekening zoals beschreven in de aanhef van dit artikel. Het artikel berust op een analyse van marktgegevens, waarbij die generatoren werden geïsoleerd, die ingezet werden om variaties in windstroom op te vangen. Uit het artikel blijkt, dat er 11% meer CO2 bespaard wordt dan de nominale besparing berekend door DECC. Dit klinkt ongeloofwaardig en dat blijkt het ook te zijn, want bij nader inzien blijkt er veel mis met de berekening van Thomson cs. A. De gegevens Het eerste en belangrijkste bezwaar is, dat het artikel alleen de gegevens gebruikt van de Engelse windstroomproductie tussen 2009 en 2014. Deze productiegegevens worden vreemd genoeg in het artikel niet vermeld, dus tabel 1 is overgenomen uit Wikipedia: Tabel 1 Uit de tabel blijkt, dat gedurende de hele periode 2009 – 2014, waarover het artikel gaat de windstroomproductie minder is dan 10% van het totale verbruik. De helft van de tijd was de productie zelfs minder dan 5% van het totaal. Beneden een aandeel van 10% windstroom is het besparingseffect van wind vrijwel onmeetbaar door de variaties in CO2 uitstoot door veranderingen in de inzet (dispatch) van traditionele centrales. De ruis is groter dan het signaal. B. Dieselgeneratoren De laatste jaren worden er in Engeland veel dieselgeneratoren geïnstalleerd juist om stroomtekorten bij weinig wind op te vangen. Deze generatoren vallen niet binnen de grenzen van de stroommarkt, dus zij tellen per definitie niet mee in de CO2 uitstootberekening. C. Statische vermogenskarakteristieken De verliezen worden berekend met de statische verbruikskarakteristieken van centrales. In een publicatie over het Ierse stroomnet [7] blijkt, dat het verwaarlozen van extra brandstofverbruik van centrales door regeling en het gebruik als draaiende reserve een onderschatting van 7% geeft voor het brandstofverbruik. De grafiek in het naschrift van dit artikel illustreert dit verschijnsel. D. Biomassa Een gedeelte van de kolencentrales wordt nu gestookt met hout. Ondanks de bezwaren tegen deze onbeholpen manier om kolen te vervangen wordt in het artikel de CO2 uitstoot van houtstook op nul gezet. Het rendementsverlies telt dus ook niet mee in de CO2 balans. Dit is een redenering ingegeven door de politiek. Dit soort benaderingen horen niet thuis in een artikel, dat pretendeert een objectieve berekening te geven. E. Alle jaren worden meegeteld De extra CO2 besparing wordt bepaald door de besparingen van alle jaren op te tellen. Ter illustratie staat hier tabel 5 uit het artikel. Zelfs elementaire rekenfouten worden ons niet bespaard. Kolom 2 geeft de nominale besparing. Kolom 3 (MGF) geeft de besparingen berekend volgens het artikel met een foutengrens. Hier staat dus, dat de CO2 besparing van 1,99 Mton ten gevolge van de inzet van 2% windstroom in 2009 bepaald wordt met een nauwkeurigheid van 11%. De ruis door variaties in het net is groter dan de besparing zelf, dus hoe kan de opgegeven foutenmarge tienmaal kleiner zijn? Door vergelijking van kolom 2 en 3 zien wij, dat in alle jaren een grotere besparing wordt berekend dan gegeven door de nominale besparing, behalve in 2014. In dat jaar is de nominale besparing (10,45Mton CO2) meer dan de besparing die berekend wordt in het artikel (10,21 Mton CO2) Dit is wel het jaar met de meeste windstroom, dus 2014 is het jaar met het best zichtbare effect…. Door de optelling van de jaarresultaten in de derde kolom wordt het resultaat van het jaar 2014, waar de berekening juist minder oplevert dan de nominale besparing, geneutraliseerd. Dit is toewerken naar het gewenste resultaat, want alleen op deze manier is de besparing berekend door Thomson 11% groter dan de nominale besparing berekend door DECC (35,8 miljoen ton versus 32,37 miljoen ton). In kolommen 3 en 4 worden de fouten lineair opgeteld. Dit geeft weinig vertrouwen in de kwaliteit van het overige rekenwerk. Conclusie. Thomson et al zijn er niet in geslaagd te bewijzen, dat zwaaipalen in Engeland meer brandstof besparen, dan de nominale besparing berekend door DECC. Integendeel, het resultaat voor 2014 met de hoogste bijdrage van windstroom wijst op het tegengestelde. Dit artikel geeft geen argumenten tegen de conclusies van de bestaande literatuur, dat de effectieve besparingen door grote bijdragen windenergie niet meer dan een derde zijn van die gegeven door de nominale besparing. Energy Policy is een tijdschrift met “Peer Review”. De laatste tijd is er veel discussie over Peer Review tot in de dagbladen aan toe [8]. Dit artikel is een voorbeeld van het falen van dit instituut. Naschrift Onlangs is weer een publicatie [9] verschenen over windstroom in Ierland. In dit land zijn de effecten groot, omdat de Ieren relatief veel windstroom opwekken. Een citaat: Ireland increased it’s wind generation by 1,11 between 2012 and 2013. This resulted in additional gas savings of 7%, a saving of 360 m3 of gas per MW of wind installed during 2013. Between 2013 and 2015 wind generation increased by a factor 1,44. This resulted in additional gas savings of 16%, 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. Einde citaat. Hier zijn de effecten groot en duidelijk af te lezen uit de statistieken. Een grafische illustratie van de effecten van windstroom in Ierland komt uit een andere analyse [10] van dezelfde gegevens: Hier zien wij de gegevens van Ierland over de CO2 uitstoot per kWh. Het verschil tussen de blauwe en de rode lijn is, dat de blauwe lijn is afgeleid uit de gegevens over de gebruikte brandstof, terwijl de rode lijn is berekend met behulp van de statische rendementscurves. De dip bij 2011 is te wijten aan het in gebruik nemen van een grote nieuwe CCGT, terwijl de piek in 2012 komt door de lage prijs van kolen. De rode pijl geeft aan het nominale effect van 16% windstroom. Het effect van 16% windstroom is in deze grafiek niet waarneembaar. Noten. 1. F. Udo, C. le Pair, K. de Groot , A.H.M. Verkooijen and C. van den Berg Energy and Environment 26 no 8 2015. http://www.clepair.net/windbesparing.html 2. C. lePair, F. Udo & K. de Groot EuroPhysics News April 2012. 3. http://www.clepair.net/ 4. http://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/Titelpagina.html Hoe minister Kamp water kookt. Zie hier op deze site. 6. R. Camilla Thomson⁎, Gareth P. Harrison, John P. Chick Marginal greenhouse gas emissions displacement of wind power in Great Britain Energy Policy 101(2017)201 7. Analysis 2012 SEAI report http://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/SEAI_report_2012.html NRC 16 december 2016. Owen Martin http://irishenergyblog.blogspot.ie/2016/05/new-report-gas-savings-2013-to-2015-due.html 10. Fred Udo and Patrice d’Oultremont http://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/SEAI_report

Brandstof besparing door windstroom in het Verenigd Koninkrijk

Fred Udo

18 december 2016

Inleiding.

De nominale brandstof- of CO2 besparing door het inzetten van windstroom wordt in het algemeen berekend door de gemiddelde CO2 uitstoot per kilowattuur van het net te vermenigvuldigen met het aantal kWh geproduceerde windstroom.De gemiddelde uitstoot is in Europa ongeveer 500 gram per kWh behalve in Frankrijk en Noorwegen. Daar is de uitstoot een factor tien lager door het inzetten van kernenergie en waterkracht.

Deze simpele berekening van de brandstofbesparing door windstroom wordt in Nederland al jaren bestreden door enkele gepensioneerde lieden met vrij hoge kwalificaties op technisch en wetenschappelijk gebied. Deze auteurs proberen zich te beperken tot conclusies gebaseerd op praktijkgegevens. Het beste voorbeeld is de publicatie in Energy and Environment [1] en een eerdere publicatie in Europhysics News [2]. De websites van de hoofdschuldigen Kees le Pair [3] en Fred Udo [4] bevatten daarnaast nog veel materiaal.

Windstroom is aanbod gestuurd en opslag van elektriciteit in grote hoeveelheden is alleen mogelijk met waterkracht, dus de inpassing van windstroom in een distributienet, dat op elk moment aanbod en vraag in evenwicht moet houden, legt een last op de bestaande centrales met als gevolg rendementsverlies. De praktijkanalyses als genoemd in noten 1 en 2 wijzen op rendementsverliezen, die de nominale besparing althans voor het Nederlandse net doen afnemen met een factor 3. De repliek van de verantwoordelijke bewindspersonen luidt onveranderlijk, dat de verliezen maar een paar procent zijn. Om dit te bewijzen worden soms lachwekkende argumenten gebruikt. In [5] wordt beschreven hoe een minister plechtig zijn voorkeur uitsprak voor modellen in plaats van praktijkgegevens.

Een publicatie, die uit de praktijk laat zien, dat zwaaipalen wel degelijk veel brandstof besparen, zal in die kringen dan ook meer dan welkom zijn.

Deze maand verscheen een artikel [6], dat een poging doet om uit praktijkgegevens van het Engelse distributienet te laten zien, dat de besparing zelfs groter is, dan uit de officiële cijfers van DECC (Department of Energy and Climate Change) zou blijken. De naam doet al vermoeden, dat de DECC cijfers bepaald niet pessimistisch zullen zijn voor windstroom, dus hier wordt een bewijs gepresenteerd dat windstroom in Engeland zelfs meer brandstof bespaart, dan volgt uit de eenvoudige berekening zoals beschreven in de aanhef van dit artikel.

Het artikel berust op een analyse van marktgegevens, waarbij die generatoren werden geïsoleerd, die ingezet werden om variaties in windstroom op te vangen.

Uit het artikel blijkt, dat er 11% meer CO2 bespaard wordt dan de nominale besparing berekend door DECC. Dit klinkt ongeloofwaardig en dat blijkt het ook te zijn, want bij nader inzien blijkt er veel mis met de berekening van Thomson cs.

A. De gegevens

Het eerste en belangrijkste bezwaar is, dat het artikel alleen de gegevens gebruikt van de Engelse windstroomproductie tussen 2009 en 2014. Deze productiegegevens worden vreemd genoeg in het artikel niet vermeld, dus tabel 1 is overgenomen uit Wikipedia:

Tabel 1

Uit de tabel blijkt, dat gedurende de hele periode 2009 – 2014, waarover het artikel gaat de windstroomproductie minder is dan 10% van het totale verbruik. De helft van de tijd was de productie zelfs minder dan 5% van het totaal. Beneden een aandeel van 10% windstroom is het besparingseffect van wind vrijwel onmeetbaar door de variaties in CO2 uitstoot door veranderingen in de inzet (dispatch) van traditionele centrales.

De ruis is groter dan het signaal.

B. Dieselgeneratoren

De laatste jaren worden er in Engeland veel dieselgeneratoren geïnstalleerd juist om stroomtekorten bij weinig wind op te vangen. Deze generatoren vallen niet binnen de grenzen van de stroommarkt, dus zij tellen per definitie niet mee in de CO2 uitstootberekening.

C. Statische vermogenskarakteristieken

De verliezen worden berekend met de statische verbruikskarakteristieken van centrales. In een publicatie over het Ierse stroomnet [7] blijkt, dat het verwaarlozen van extra brandstofverbruik van centrales door regeling en het gebruik als draaiende reserve een onderschatting van 7% geeft voor het brandstofverbruik. De grafiek in het naschrift van dit artikel illustreert dit verschijnsel.

D. Biomassa

Een gedeelte van de kolencentrales wordt nu gestookt met hout. Ondanks de bezwaren tegen deze onbeholpen manier om kolen te vervangen wordt in het artikel de CO2 uitstoot van houtstook op nul gezet. Het rendementsverlies telt dus ook niet mee in de CO2 balans. Dit is een redenering ingegeven door de politiek. Dit soort benaderingen horen niet thuis in een artikel, dat pretendeert een objectieve berekening te geven.

E. Alle jaren worden meegeteld

De extra CO2 besparing wordt bepaald door de besparingen van alle jaren op te tellen.

Ter illustratie staat hier tabel 5 uit het artikel. Zelfs elementaire rekenfouten worden ons niet bespaard.

Kolom 2 geeft de nominale besparing.

Kolom 3 (MGF) geeft de besparingen berekend volgens het artikel met een foutengrens.

Hier staat dus, dat de CO2 besparing van 1,99 Mton ten gevolge van de inzet van 2% windstroom in 2009 bepaald wordt met een nauwkeurigheid van 11%. De ruis door variaties in het net is groter dan de besparing zelf, dus hoe kan de opgegeven foutenmarge tienmaal kleiner zijn?

Door vergelijking van kolom 2 en 3 zien wij, dat in alle jaren een grotere besparing wordt berekend dan gegeven door de nominale besparing, behalve in 2014. In dat jaar is de nominale besparing (10,45Mton CO2) meer dan de besparing die berekend wordt in het artikel (10,21 Mton CO2)

Dit is wel het jaar met de meeste windstroom, dus 2014 is het jaar met het best zichtbare effect….

Door de optelling van de jaarresultaten in de derde kolom wordt het resultaat van het jaar 2014, waar de berekening juist minder oplevert dan de nominale besparing, geneutraliseerd. Dit is toewerken naar het gewenste resultaat, want alleen op deze manier is de besparing berekend door Thomson 11% groter dan de nominale besparing berekend door DECC (35,8 miljoen ton versus 32,37 miljoen ton).

In kolommen 3 en 4 worden de fouten lineair opgeteld.

Dit geeft weinig vertrouwen in de kwaliteit van het overige rekenwerk.

Conclusie.

Thomson et al zijn er niet in geslaagd te bewijzen, dat zwaaipalen in Engeland meer brandstof besparen, dan de nominale besparing berekend door DECC. Integendeel, het resultaat voor 2014 met de hoogste bijdrage van windstroom wijst op het tegengestelde.

Dit artikel geeft geen argumenten tegen de conclusies van de bestaande literatuur, dat de effectieve besparingen door grote bijdragen windenergie niet meer dan een derde zijn van die gegeven door de nominale besparing.

Energy Policy is een tijdschrift met “Peer Review”.

De laatste tijd is er veel discussie over Peer Review tot in de dagbladen aan toe [8].

Dit artikel is een voorbeeld van het falen van dit instituut.

Naschrift

Onlangs is weer een publicatie [9] verschenen over windstroom in Ierland.

In dit land zijn de effecten groot, omdat de Ieren relatief veel windstroom opwekken.

Een citaat:

Ireland increased it’s wind generation by 1,11 between 2012 and 2013. This resulted in additional gas savings of 7%, a saving of 360 m3 of gas per MW of wind installed during 2013.

Between 2013 and 2015 wind generation increased by a factor 1,44. This resulted in additional gas savings of 16%, 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.

Einde citaat.

Hier zijn de effecten groot en duidelijk af te lezen uit de statistieken.

Een grafische illustratie van de effecten van windstroom in Ierland komt uit een andere analyse [10] van dezelfde gegevens:

Hier zien wij de gegevens van Ierland over de CO2 uitstoot per kWh.

Het verschil tussen de blauwe en de rode lijn is, dat de blauwe lijn is afgeleid uit de gegevens over de gebruikte brandstof, terwijl de rode lijn is berekend met behulp van de statische rendementscurves. De dip bij 2011 is te wijten aan het in gebruik nemen van een grote nieuwe CCGT, terwijl de piek in 2012 komt door de lage prijs van kolen. De rode pijl geeft aan het nominale effect van 16% windstroom. Het effect van 16% windstroom is in deze grafiek niet waarneembaar.

Noten.

1. F. Udo, C. le Pair, K. de Groot , A.H.M. Verkooijen and C. van den Berg

Energy and Environment 26 no 8 2015.

http://www.clepair.net/windbesparing.html

2.C. lePair, F. Udo & K. de Groot

EuroPhysics News April 2012.

3. http://www.clepair.net/

4. http://fredudo.home.xs4all.nl/Zwaaipalen/Titelpagina.html