Windmolens

Duurzaam Ontwikkelings Doel nr. 7

Windmolens zijn duurzaam…klopt dat wel?

Gebruik van windmolens, om mechanische energie te oogsten, is in de lage landen al bekend sinds de 12^e eeuw, maar maakte echt opgang in de 16^e eeuw. We kennen ze allemaal: de rijen molens in Kinderdijk (Noord Holland) voor het droogmalen van de polders.

***weetje***

Sinds bemaling in Noord Holland is de grond al zo’n 600 cm gezakt, dus zo’n 1,5 cm per jaar. Dat vinden we dus al 400 jaar geen probleem. En de verwachtte zeespiegelstijging van 1 cm per jaar is nu ineens wel een probleem?

***weetje***

In de 18^e eeuw werden de molens gaandeweg ook steeds meer ingericht voor andere gemechaniseerde toepassingen, zoals het malen van graan (hiervan hebben we, alleen al in de provincie Drenthe,  nog 35 werkende exemplaren), maar ook voor het  zagen van hout, het slaan van olie enzovoorts.

Met de opkomst van de  industrialisatie werden de windmolens verdreven door stoom, elektriciteit en oliemotoren. Die laatsten hadden het voordeel dat ze op afroep energie konden leveren.

Het nadeel van de windmolen, die dat natuurlijk niet kon, is nu, een paar honderd jaar later, nog steeds zeer actueel.

Voordat we iets vertellen over de moderne windmolens – we noemen ze windturbines vanaf nu, om het verschil met de klassieke molens aan te geven – iets over ons elektriciteitsnet en elektriciteit.

Ons electriciteitssysteem bestaat uit centrales voor de opwekking, hoogspanningsnetten voor de distributie in het land, schakel- en transformatorstations op verschillende niveaus om uiteindelijk zogenaamde laagspanning (230 volt enkelfase, 400 volt 3-fase) bij ons in huis te brengen.

Hierbij laten we de hoogspanningskoppelingen aan het buitenland buiten beschouwing.

Het bijzondere aan dit systeem is dat het altijd precies opwekt, wat nodig is. Dus als u de wasmachine aanzet, gaat ergens een centrale een beetje ‘harder’ draaien en evenzo, als de waterkoker afslaat, moet op dat moment een centrale ergens dat beetje afschakelen.

Gemeten over meerdere jaren hebben de elektriciteitsbeheerders natuurlijk een goed ervaringsbeeld gekregen van ons gedrag: ‘maandag, wasdag’, licht aan als ’t donker wordt, kachels aan bij koude enzovoorts. De centrales konden anticiperen op deze fluctuaties.

Daarnaast was elektriciteitsvoorziening aanvankelijk door de overheid geregeld: het was een nutsbdrijf: ten algemene nutte. In die tijd werkten er voor de overheid (op allerlei gebied) technische deskundigen, die de materie goed begrepen en plannen maakten voor de lange termijn (25+ jaar).

Hoe anders is het nu? De betrokken partijen zijn (grotendeels) commercieel , gehouden aan minimum standaarden en georiënteerd op winst voor hun aandeelhouders, dus met een horizon van hooguit enkele jaren.

Bovendien is, met de nadruk op duurzame energie, een groot aantal onvoorspelbare energiecentrales aan het netwerk toegevoegd: windturbines en zonneparken.

Daarnaast stimuleert de overheid afbouw van gas voor verwarming door middel van warmtepompen voor (voornamelijk) particulieren.

Wat is het gevolg?

Het gevolg op het hoofdnet is dat de kleinere, voorspelbare fluctuaties die de centrales vroeger prima aan konden, nu zijn veranderd in grote fluctuaties, die zeer lastig zijn te beheersen: als er een wolkenpartij boven een zonnepark schuift gaat de opbrengst van maximaal ineens naar (bijna) nul – de centrales moeten dan alles uit de kast halen om ons net stabiel te houden. En andersom natuurlijk ook: als de zon dan ineens weer volop schijnt, wordt meteen ook weer veel vermogen aan het net toegevoegd. Waar kan dat heen?

Aan de laagspanningskant zien we dat in bestaande infrastructuur (~90%), de capaciteit voor de energie slurpende warmtepompen niet aanwezig is. Het ontwerp van deze infrastructuur stamt veelal nog uit de jaren 1990…

In de meeste steden en dorpen is het huidige laagspanningsnet dat in de grond ligt, absoluut ontoereikend om alle woningen aan te kunnen sluiten op warmtepompen, die tussen de 3 kW en 7 kW aansluitwaarde hebben.

Hoe gaan de centrales en netwerkbeheerders hiermee om?

Onze elektriciteitsvoorziening is wisselspanning met een frequentie van 50 Hertz (de polen wisselen van + naar – 50 keer per seconde). Deze frequentie is erg belangrijk om stabiel gehouden te worden: het bepaalt veel klokgestuurde processen, draaisnelheid van elektromotoren enzovoorts.

De enige mogelijkheid die deze bedrijven dus hebben om extra (of minder) elektrisch vermogen te reguleren, is het laten oplopen (of afnemen) van de spanning: wettelijk mag dit variëren met +/- 10%; als u uw stopcontact meet, dat 230 volt zou moeten zijn, kan het alles zijn tussen 207 volt en 253 volt.

Dus als er ineens een groot zonnepark stroom gaat leveren, zal de netwerkbeheerder de spanning laten oplopen, om op die manier het elektrisch vermogen kwijt te kunnen.

Door de hogere spanning, zal uw apparaat dus wat meer energie opnemen (en afgeven).

Dit is op zich niet zo erg: uw wasje zal wat sneller draaien of het water zal eerder koken, maar…veel apparaten vinden een hogere spanning over langere tijd niet leuk en zullen eerder kapot gaan.

Over de noodzakelijke verzwaring van het laagspanningsnet in de grond is weinig te vinden: de politiek zwijgt erover (gebrek aan kennis en begrip?) Wie het zich wel realiseert, rekent op ‘innovatie’ en ‘de markt’ om het probleem op te lossen. En bij wie komt uiteindelijk ook díe rekening? Bij diegenen die het geld hebben: de belasting betalende burgers.

In de jaren 1980 kon je op elk moment de spanning op je stopcontact meten en dan kwam je altijd op 220 volt uit. Misschien eens één volt minder. In 1989 is dat verhoogd naar 230 volt.

Als u nú gaat meten, vooral in de zomer met de zonneparken en -panelen, vindt u van alles tussen 215 en 245 volt…

De tijden van een stabiele stroomverzorging zijn voorbij, en het wordt niet beter met het toevoegen van meer duurzame (lees: onvoorspelbare) bronnen.

Dan nog even iets over spanning, stroom, vermogen…

Op uw nutsrekening staat een aantal kWh, prijs per kWh en totaal bedrag in Euro.

We laten dag/nacht tarieven, belastingen en leveringskosten even buiten beschouwing

1 kWh = 1 kiloWatt-uur. De h staat voor hour=uur.

I kiloWatt is 1000 Watt.

1 MegaWatt = 1000 kiloWatt = 1.000.000 Watt

Watt is een eenheid van energie, genoemd naar de Schotse ingenieur James Watt (1736-1819).

Op elk apparaat staat een plaatje met o.a. opgenomen vermogen.

Een waterkoker is bijvoorbeeld 1000 Watt, oftewel 1 kiloWatt. Als u die waterkoker nu 1 uur laat water koken, hebt u dus 1 uur x 1 kW = 1 kWh verbruikt.

Een lamp van 60 Watt (= 0,06kW) die de hele nacht brandt, zeg 8 uur, verbruikt dus 0,06 x 8 = 0,48 kWh.

Spanning wordt uitgedrukt in volt. Vergelijk het met druk op de waterleiding. De eenheid is genoemd naar de Italiaanse natuurkundige Alessandro Volta (1745-1827).

Stroom wordt uitgedrukt in Ampère. Vergelijk het met het stromen van water door een buis. De eenheid  is genoemd naar de Franse fysicus André-Marie Ampère (1775–1836), 

Vereenvoudigd is het zo dat stroom x spanning = vermogen oftewel ampère x volt = watt.

Terug naar de windturbines.

We kennen ze allemaal, de Drentse Monden staan er vol mee.

Hoe duurzaam is zo’n turbine?

De wind is gratis en de stroom dus ook, als je eenmaal zo’n turbine hebt geplaatst.

Maar hoeveel energie kost het om zo’n turbine te maken?

En wat doen we ermee als die na zo’n 25 jaar afgebroken moet worden?

Er wordt gepraat over terugverdientijd (net zoals met zonnepanelen), maar wat is dat en is dat een goede maatstaf?

Alle 12 Nederlandse provincies zijn verplicht hun deel van windturbines te plaatsen. Dat klinkt eerlijk, maar is dat zo?

We gaan proberen deze vragen van overwegingen te voorzien, zodat u zelf de antwoorden kunt formuleren.

Om te beginnen is het logisch dat je een windmolen plaatst waar het liefst veel en hard waait.

De KNMI houdt deze gegevens al tientallen jaren bij en hebben dit kaartje voor Nederland: