Windenergie op land goedkoopste bron duurzame elektriciteit

Vandaag (6 februari 2016) schreef Martin Sommer in de Volkskrant een kritisch stuk over windenergie (Blendle €0,25). Hij stelt daarin onder andere dat de kosten van windmolens buitensporig hoog zijn en klaagt tegelijk dat windmolens alleen maar groter worden. Dat is een misvatting en een paradox in één. Windenergie op land is in Nederland de goedkoopste bron van duurzame elektriciteit en de kosten dalen juist doordat de windturbines groter worden.

Sommer stelt: “Klimaatopwarming, tot uw dienst, ik denk ook dat er wat moet gebeuren. Maar windmolens blijven een slecht idee. De kosten zijn nog altijd buitensporig.” 

Windenergie op land is in Nederland verreweg de goedkoopste bron van duurzame elektriciteit. De onderstaande grafiek laat dat zien op basis van het jaarlijks overzicht van de kostprijs van duurzame energie-opties in Nederland. Nieuwe technieken voor duurzame elektriciteit zoals getijde-energie en ‘blauwe energie’ -die af en toe gepresenteerd worden als alternatief voor windenergie- zijn nog een aantal keer zo duur. Dat is logisch voor nieuwe technologieën en het verschil zal komende jaren ongetwijfeld kleiner worden.

kostprijs duurzame elektriciteit NL 2016 alle opties

Als we in de grafiek hieronder inzoomen op de 4 belangrijkste opties voor duurzame elektriciteitsproductie in Nederland, dan blijkt dat windenergie op land ook aanzienlijk goedkoper is dan biomassa bijstoken in kolencentrales, windenergie op zee en zonne-energie.

kosten duurzame elektriciteitsproductie NL 2015-16 ECN beter leesbaar

De kosten van zonne-energie zijn de afgelopen jaren meer dan spectaculair gedaald. Toch is windenergie op land in Nederland nog aanzienlijk goedkoper dan zonnestroom. Wie zegt dat windenergie op land te duur is, schrijft daarmee feitelijk alle duurzame elektriciteitsbronnen in Nederland af.

Bij realistischer CO2-prijs kan wind op land als een van de eerste zonder subsidie

Maar waarom is er dan subsidie nodig voor windenergie op land, zult uw wellicht vragen. Dat komt omdat de milieuschade van conventionele energieproductie (kolen, olie, gas) niet of nauwelijks in rekening wordt gebracht. De CO2-prijs is de afgelopen jaren ruim onder de €10 per ton CO2, terwijl de schattingen van de schade door klimaatverandering op lange termijn een veelvoud daarvan zijn. De noodzaak van een realistischer CO2-prijs wordt steeds breder gedeeld, van Greenpeace tot de VVD en van GroenLinks tot Shell. Als er een meer realistische CO2-prijs komt en de vervuiler dus gaat betalen, dan is windenergie op land een van de eerste opties die zonder subsidie kan.

Over de technologische ontwikkeling van windenergie schrijft Sommer:  “Met de techniek gaat het niet de goede, maar de verkeerde kant op. Technische ontwikkeling leidt meestal tot kleinere, subtielere apparaten; nee hoor, windmolens worden alleen maar groter.”

Zeker bij windenergie op land begrijp ik de behoefte aan kleine -liefst onzichtbare- apparaten. Het plaatsen van windmolens is hoe je het wendt of keert een grote ingreep in het landschap. Als je een minuscule windmolen zou kunnen bouwen, dan was die ingreep in het landschap niet meer nodig. Helaas zal een minuscule windmolen ook een minuscule hoeveelheid energie opleveren. De hoeveelheid stroom die je kunt produceren hangt namelijk af van de hoeveelheid wind die je weet te ‘vangen’. Hoe groter het oppervlakte van het apparaat waarmee je de wind vangt, hoe groter de energieopbrengst. Daarom krijgen windturbines steeds grotere wieken (dat dat kan is een enorme technische prestatie, daarover een andere keer meer).

Hoge molens vangen veel wind

Hoger in de lucht waait het meestal ook harder. Dicht bij de grond wordt de wind afgeremd door begroeiing, gebouwen en andere obstakels. Grotere windturbines profiteren dus niet alleen van een groter oppervlakte waarmee ze meer wind vangen, maar ook van de hogere windsnelheid op grotere hoogte. Vandaar het oud-Hollandse spreekwoord ‘hoge bomen vangen veel wind’.

De foto hieronder laat de windmolens langs de dijk van de Noordoostpolder zien. De grote windturbines van 7,5 MW die er net geplaatst zijn produceren elk net zoveel elektriciteit als de 50 ‘kleine’ waarvan er op de voorgrond een aantal te zien zijn. Het nieuwe windpark zal dus vele malen meer duurzame energie produceren dan het oude.

Windpark-Noord-Oost-polder-Enercon

De grafiek hieronder laat zien hoe spectaculair de kosten van windenergie op land sinds de jaren ’80 gedaald zijn (de oranje lijn, de grafiek komt uit een Amerikaanse studie).

kostendaling wind op land VS 1980-2010 en verder

De absolute kostendaling is in de begintijd het grootst, maar gaat -na een korte stijging tussen 2004 en 2009- ook in de afgelopen jaren verder door.

Ook een recente Duitse studie is te zien dat de kostendaling van windenergie op land doorzet. Onderstaande grafiek laat de kosten van stroom uit windenergie zien in 2012/113 (de grijze lijn) en in 2016/2017 (de blauwe lijn). De kosten per kilowattuur dalen in die periode met ongeveer 15%. De grafiek laat ook zien dat de kosten lager zijn naarmate de gemiddelde windsnelheid ter plaatse hoger is (hier op de x-as uitgezet als ‘Standortqualität’).

kosten windenergie op land Duitsland 2012-2016

Windenergie op land zal hier voorlopig de goedkoopste duurzame stroombron blijven

De kostendaling van windenergie op land werd juist mede bereikt door de technische ontwikkeling die steeds grotere windturbines mogelijk maakte. Windenergie op land is daardoor nu verreweg de goedkoopste duurzame elektriciteitsbron in Nederland en dat zal voorlopig nog wel even zo blijven.

 

Advertenties

23 thoughts on “Windenergie op land goedkoopste bron duurzame elektriciteit

  1. De zgn berekening van ECN klopt niet, want de kostprijs van stoom uit windmolens hangt sterk af van de vorm van financieren en wie eigenaar is.
    Huishoudens die een eigen stukje DEEL- windpark gekocht hebben, krijgen hun stroom al voor 2,5 cent
    De huidige rente is minimaal, dus oom investeerders krijgen het geld voor een windpark bijna gratis, tenzij de overheid met regelgeving allerlei risico’s introduceert .

    Ik denk dat die overheid met zijn regelgeving het grootste deel van de ECN schattign bepaald, niet de windmolen fabrikant, of de windpark bouwers.

    En laten we niet vergeten dat dezer ECN scahtting komt van de afdeling beleidsadviezen van ECN, dat zijn geen wetenschappers, maar ambtenaren van EZ zelf.

    • In het rapport van ECN staat precies uitgelegd welke aannames er gedaan zijn over de financiering.
      Als iemand voor 2,5 cent per kilowattuur stroom kan produceren, kan heel rijk worden, want dat is minder de de stroomprijs op de groothandel.

  2. Airbourne wind energy lijkt binnen een paar jaar realiteit te worden. Met veel minder visuele impact, meer opbrengst in dezelfde ruimte en veel lagere kosten. Denkt u niet dat we spijt krijgen van die enorme molens?

    • Airbourne windenergie (vliegers etc.) zijn absoluut een interessante ontwikkeling. Voor mij is het nog de vraag op welke schaal het toepasbaar zal zijn en tegen welke kosten. Uitzicht op nieuwe technologie is geen reden nu niet te investeren in de bestaande duurzame energietechnologieen. We zullen ook verschillende technologieën nodig hebben om over te schakelen op duurzame energie. In Nederland betekent dat in ieder geval wind, zon en biomassa.

  3. Dank je voor het interessante stuk. Kun je de prijsontwikkeling van windenergie vanaf 2000 verklaren? Volgens de grafiek in je stuk dalen de prijzen niet echt meer (stijgen zelfs een beetje), terwijl de molens wel groter worden.

    • Het Amerikaanse rapport beschrijft inderdaad een kostenstijging tussen 2004 en 2009 en noemt als oorzaken daarvoor: zwakke dollar, hogere loonkosten, hogere winstmarge en hogere garanties en hogere kosten van grondstoffen (vooral staal denk ik). Sinds 2009 zijn de kosten voor windenergie op land in de VS weer flink gedaald door de omkering van deze trends en meer concurrentie tussen leveranciers van windturbines.

  4. Jasper, windenergie mag dan misschien (onder voorwaarde van hoge molens) het goedkoopst zijn uit energieopwekkend oogpunt … er is meer dan dan de kostprijs …. getijdeenergie is misschien duurder maar overall meer milieuvriendelijk. Waarom altijd focussen op kostprijs?

    • Helemaal eens dat er meer is dan de kostprijs. De inpassing van duurzame energie is absoluut een belangrijk punt en het is duidelijk dat windparken op land tot veel discussie leiden en dat daar zorgvuldig mee omgegaan moet worden.
      Waarom zou getijde-energie milieuvriendelijker zijn dan windenergie?
      Geen enkele energiebron kan in onze volledige energiebehoefte voorzien. Daarom goed dat er op een brede mix van duurzame energiebronnen wordt ingezet: niet alleen windenergie, maar ook biomassa en zonne-energie. En ook technologieën die nog meer aan het begin van hun ontwikkeling staan zoals getijde-energie en ‘blauwe energie’ (energie uit verschil tussen zoet en zout water. Overigens is totale potentieel van getijde-energie in Nederland beperkt.

  5. Interessant en goed artikel. Ik betwijfel echter of windenergie de oplossing is, en dan heb ik het niet over (a) het kostenplaatje en (b) het feit dat veel mensen liever geen windmolens willen zien in hun omgeving.

    Nederland heeft een totaal oppervlak van 41.543 km2 (vierkante kilometer). Met een bevolking van 17 miljoen mensen komt dit neer op ongeveer 2.450 m2/p (vierkante meter per persoon). Laten we voor het gemak aannemen dat we dit volledige oppervlak per persoon gebruiken voor windenergie. Verder is bekend dat het energieverbruik in Nederland ongeveer 160 kWh/d/p (kilo Watt uur per dag per persoon) is. Dit getal bevat alle activiteiten: transport, eten, verwarming, etc etc.

    Het vermogen dat een windmolen kan genereren is evenredig met het kwadraat van zijn diameter ‘d’ en evenredig met de derde macht van windsnelheid ‘v’, d.w.z. het vermogen is evenredig met d^2*v^3. Echter, in een windpark bestaande uit vele windmolen, moeten de windmolens op een afstand staan van ongeveer 5 maal hun diameter (om te zorgen dat de ene windmolen niet de schaduw staat van de ander). Dit betekent dat één windmolen een oppervlak nodig heeft van (5*d)^2=25 d^2. Het vermogen per windmolen per vierkante meter is dus evenredig met v^3*d^2/(25 d^2) = v^3/25. Hier zien we dus dat het vermogen van een windmolen park niet afhangt van de grootte van de windmolens. OK, dit is niet helemaal waar. Een windmolen met een grotere diameter is ook hoger, en vangt daardoor wat meer wind dan een kleinere. Dit laatste argument, samen met het feit dat grotere windmolens economischer zijn (zoals dit blog laat zien), zijn de voornaamste redenen om grote windmolens te bouwen.
    Als we aannemen dat de gemiddelde windsnelheid in Nederland ongeveer 6 m/s is, dan kan een park van windmolens (op basis van bovenstaande argumenten) ongeveer 2 W/m2 (Watt per vierkante meter) aan vermogen leveren. (De volledige berekening laat ik hier niet zien.)

    Vermenigvuldigen we 2 W/m2 met het beschikbare oppervlak per persoon, dan resulteert dit in een vermogen van 2W/m2 * 2.450 m2/p = 4900 W/p = ±120 kWh/dag/p. Een Nederlander verbruikt ongeveer 160 kWh/dag (zie boven), dus we zien dat zelfs wanneer we Nederland helemaal volzetten met windmolens, we nog niet ons verbruik kunnen evenaren. Daarnaast is er helemaal niet 2450 m2 per persoon beschikbaar (zoals ik eerder had aangenomen), daar 50% van het oppervlak van Nederland al bestaat uit bebouwing, bossen en recreatiegebieden. Daar wil/kan men toch niet aan tornen?! Wellicht dat 10% haalbare kaart is. Dan kunnen windparken 12 kWh/dag/p opleveren….een fractie van wat nodig is.

    We moeten zeker doorgaan met het installeren van windparken. Maar we zullen op deze manier nooit 100% duurzaam kunnen worden.

    • Je herhaalt twe vaak gemaakte denkfouten.

      1) Die 160 kWh/d/p is niet in beton gegoten. We gaan nog steeds ongelofelijk inefficiënt met onze energie om. Door bijvoorbeeld oude huizen beter te isoleren is er al er veel te winnen.

      2) Die 160 kWh/d/p betreft het primaire energiegebruik, dwz die energie die in de brandstoffen zit die voor transport of elektriciteitsopwekking gebruikt wordt. Windenergie levert direct (hoogwaardige) elektriciteit, terwijl bijvoorbeeld de energie in kolen met een efficiëntie van hoogstens 60% (meestal minder) in elektriciteit wordt omgezet. Daarnaast kun je met elektriciteit dingen veel efficiënter doen dan met fossiele brandstoffen. Elektrische auto’s zijn vele malen efficiënter dan explosiemotor exemplaren en warmtepompen kunnen inefficiënties van 500% of meer bereiken*.

      Als je dus je niet beperkt tot alleen het plaatsen van windmolens is dus veel meer mogelijk dan je achterkant-van-de-envelop berekening suggereert.

      *Voordat je over de eerste wet van de thermodynamica begint: Een klassike verwarming maakt warmte uit chemische energie en kan ten hoogste een efficiëntie van 100% bereiken**. Een warmtepomp maakt geen warmte, maar pompt ze van een lagere naar een hogere temperatuur. Wat hier mogelijk is wordt door de tweede

      **De beste ketels hebben een nominale efficientie van net boven de 100%, maar dat is een definitie artefact: onder de streep wordt daar de condensatiewarmte niet meegeteld.

      • Dank voor uw reactie. Laat ik allereerst stellen dat ik vóór duurzame oplossingen ben. Ik probeer niet windenergie oplossingen de grond in te boren. Ik vraag me echter af of het haalbare kaart is. M.b.t. uw reactie:

        1) Zeker, 160 kWh/d/p is een schatting. We gaan inderdaad inefficiënt met onze energie om. Maar zelfs als we dit verbruik kunnen halveren zonder onze levensstijl te veranderen (lijkt me lastig te realiseren) komen we, op basis van mijn simpele doch op fysica gegronde berekening, er niet met enkel windmolens. (Dat het verbruik per persoon omlaag kan door gebruik te maken hoogwaardige energie, zeker, maar dit verlaagt mijn schatting niet met een factor tien. Het is dus overigens eerder een schattingsfout dan een denkfout.)

        2) Ja, in de 160 kWh/d/p schatting zit energieverbruik uit laagwaardige energiebronnen. Ik begrijp wat u zegt: door efficiëntere elektrische apparaten, elektrische auto’s, etc te gebruiken verlagen we het energieverbruik en is mijn schatting dus te hoog. Punt 2 komt dus neer op punt 1: een schattingsfout. Laat het (toekomstige) verbruik 80 kWh/d/p zijn, dan komen we er nog niet met alleen windenergie.

        2bis) Windmolens zijn niet veel efficiënter dan kolencentrales. Het maximale rendement, onafhankelijk van de windsnelheid, is 59% (de windenergiewet van Betz). Dit is hetzelfde maximale rendement als kolencentrales (door u hierboven genoemd). Het enige verschil is dat er geen uitstoot is, en dat er “altijd” wind zal zijn…

        Naast deze punten is er de variabiliteit in de windsterkte, en de benodigde opslag van windenergie (de opgewekte energie kan niet altijd direct het elektriciteitsnet op, zeker niet wanneer windparken grootschalig energie gaan leveren).

        Het energieprobleem is lastig. De crux is, denk ik, het vinden van een acceptabele duurzame bron met een hoog vermogen per vierkante meter. Zijn windmolenparken of “airborne” windenergie de juiste bronnen? Wellicht, maar er zullen andere ook andere bronnen nodig zijn.

        Ik raad u (en anderen) het volgende boek aan: “Sustainable Energy – without the hot air” van David JC MacKay.

    • Airborne windenergie met name op zee heeft een grote toekomst. Het haalt (veel) meer energie uit de wind per m2 dan de huidige windmolens o.a. omdat het veel hoger komt (450 m mogelijk 600) waar het harder waait. Bovendien kunnen de powerplanes uiteindelijk dichter op elkaar gebruikt worden als de windmolens. Daarnaast lagere kosten door ongeveer 80 % minder materiaalgebruik. Geen enorme funderingen nodig en in diepere zee toepasbaar. De verwachte kosten zijn rond de huidige prijs voor kolenstroom. Kijk op https://www.ampyxpower.com/nl/ en ophttp://www.google.com/makani/.

      • Ik zal blij zijn als we met wind op land 20% van het huidige verbruik kunnen dekken. Wind op zee 30%. Zonneenergie 10% uit zonnepanelen hier en 10% import uit concentrated solar uit warme landen. En dan nog 40% besparen. De extra 10% gebruiken om uit water en CO2 gas te synthetiseren om energie te bufferen. Zo zou het kunnen lukken, maar of dit alles op tijd op grote schaal te realiseren valt? Misschien komt er een tijd dat we een ons moeten behelpen. Ook niet erg!

  6. Zou het niet nuttig zijn nog eens uit te leggen dat er geen sprake is van subsidie (vooraf) maar van een afgesproken beloning oid achteraf als er geproduceerd is. Zeker op land is sprake van enorm ‘afbraakrisico’. Zie de talloze niet gerealiseerde plannen, mede door zwalkend overheidsbeleid en politieke draaikonterij. Hoeveel plannen zijn er gecanceld door behandeling te kort voor verkiezingen van gemeenten en provincies?

    • Het klopt dat er alleen subsidie wordt gegeven als er daadwerkelijk duurzame energie wordt geproduceerd. Risico ligt daarmee (terecht) bij de ontwikkelaar van een duurzame energieproject en niet bij de overheid. En daar is inderdaad nogal eens misverstand over.

  7. Jasper,

    Kosten van hernieuwbare energie vergelijken met fossiele energie vind ik erg triviaal. Hernieuwbare energie kan alleen existeren in concubinaat met betrouwbare en goedkope fossiele energie. Betrouwbaar en goedkoop. Dat zijn juist de allesbepalende meerwaardes die hernieuwbaar nooit zal kunnen leveren. Zelfs bij een opschaling naar 100%. Als je hernieuwbaar en fossiel vergelijkt op basis van gelijkwaardigheid, reken je dan ook bijvoorbeeld de maatschappelijke schade mee van stroomuitval bij gebrek aan wind of zon ? In die zin heeft hernieuwbaar opgewekte energie altijd een minderwaarde, door zijn wisselvalligheid en onbeheersbaarheid. Het meerwaarde argument van CO2 reductie is immers een illusie. Zo komt misschien ook de subsidiering van fossiele energie in een beter daglicht te staan.

  8. Beste Japer Vis,
    Het verhaal zal inhoudelijk wel kloppen, maar er wordt vergeleken vanuit kosten/prijs/geld. Waar het volgens mij om gaat is: hoeveel energie kost de productie van een windmolen in totaal. Zet dat eens af tegen de de hoeveelheid energie die een windmolen opbrengt. Daar zul je nog van staan te kijken.

  9. Beste Jasper,
    Je argumenten dat windenergie op land voorlopig de meest aantrekkelijke vorm van schone energie is en dat die tendens zich nog wel verder zal doorzetten, zijn gewoon ijzersterk. Dat andere vormen van schone energieopwekking als windenergie op zee en zonne-energie grote vorderingen maken, maar windenergie op land, qua prijsstelling, niet snel zullen inhalen lijkt mij ook evident. Meer windenergie en trouwens ook meer zonne-energie gaat wel ook een grotere afhankelijkheid van het weer betekenen en meer onregelmatige schommelingen tussen vraag en aanbod. Die schommelingen worden weliswaar voor een deel opgevangen door de nieuwe kabelverbindingen, maar in de discussie mis ik wat te doen met de grote verwachte onregelmatige overschotten en tekorten. Met name om de kansen die er Nederland liggen om de nieuwe variabele snelheid turbine/pomptechnologie en de gunstige bodem en kennisomstandigheden van “Hydro Power Storage” beter te benutten, hoor ik weinig geluiden. Er wordt gewerkt aan tientallen opslagsystemen, maar water lijkt mij toch voorlopig het goedkoopst. Als je na 2020 jaarlijks in Nederland alléén al 5TWh tijdelijk niet kwijt kan en met een slimme inpassing in de bestaande overheidsplannen en inpassing binnen andere overheidsambities er geweldige kansen liggen, die meer aandacht verdienen. Bovendien bieden de kabels ook export en importkansen om energie goedkoop tijdelijk op te slaan. Recente sommen laten zien dat een commerciële kostprijs, excl. subsidies, onder de € 50/MWh voor dag-nacht peak shaving mogelijk is, met de dagelijkse variaties in aanbod en vraag kan die prijs nog verder omlaag. Graag zou ik daar een keer met Dong over willen doorpraten.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s