Hoe ontwikkelt de stroomproductie van Deense windparken op zee zich als ze ouder worden?

In mijn vorige  blog legde ik uit waarom een oud verhaal uit een Brits krantenartikel niet klopt. Namelijk dat de stroomproductie van windturbines snel zou afnemen door slijtage. In het krantenartikel stond dat door slijtage de stroomproductie van windturbines op zee in Denemarken in 10 jaar met meer dan 60% zou dalen. Een onzinverhaal dat vorige week als nieuwe ontdekking werd opgebakken op Twitter.  Dat het artikel niet alleen over Britse, maar ook over Deense windturbines ging maakt het leuk. De Denen houden namelijk een gedetailleerd register bij met de stroomproductie van de duizenden windturbines in het land. Daardoor is het vrij makkelijk om te controleren of dit soort verhalen kloppen. In deze blog duiken we daarom dieper in de stroomproductie van de Deense windparken op zee. De stroomproductie daarvan blijkt mooi op peil te blijven, ook als ze ouder worden.

Deense energieagentschap houdt de stroomproductie van alle windturbines in het land bij

Het Deense energie agentschap houdt een register bij met de maandelijkse en jaarlijkse stroomproductie voor alle (meer dan 6000) windturbines in Denemarken, zie de illustratie hieronder.

Deense register windturbines.PNG

De aanpak die ik gebruikte is gebaseerd op de mooie website EnergyNumbers.info met analyses van de stroomproductie windparken op zee in Denemarken, het Verenigd Koninkrijk, Duitsland en België. De website was in de kerstvakantie offline en daarom maakte ik zelf een vergelijkbare analyse.

Stroomproductie Deense windparken blijft op peil

Uit het Deense register haalde ik de gegevens over de stroomproductie van de windparken op zee. De grafiek hieronder laat de jaarlijkse stroomproductie per windturbine zien voor de 6 grootste windparken op zee in Denemarken.

deense windturbines jaarlijkse stroomproductie

Wat opvalt in deze grafiek:

  1. De stroomproductie per windturbine is voor de nieuwe windparken hoger dan voor de oudere. Dit komt doordat de windturbines groter worden: ze worden hoger, krijgen meer vermogen en grotere wieken waardoor ze meer wind vangen. Ze staan overigens ook verder van de kust op plekken waar het harder waait.
  2. In het eerste jaar is de productie voor alle windparken fors lager dan in de jaren daarna. Dat komt omdat de windturbines in het eerste jaar nog maar een deel van het jaar operationeel zijn. Vaak worden ze in de zomer geïnstalleerd en dan leveren ze in hun eerste jaar dus maar een paar maanden stroom.
  3. Van jaar op jaar varieert de stroomproductie (vooral doordat het in het ene jaar meer waait dan in het andere).
  4. In de jaarlijkse stroomproductie is geen duidelijke afname te zien. Ook niet voor de oudste windparken in deze grafiek: Middelgrunden van 17 jaar oud,  Horns Rev 1 van 15 jaar oud en Nysted van 14 jaar oud.

Toen ik een andere versie van deze grafiek op twitter zette, viel het Peter Verbeke op dat de productie van Horns Rev 2 in 2015 een flinke dip vertoont. Dat klopt. Ik denk dat dat kwam door een storing in de stroomkabel van netbeheerder Energinet.dk die de stroom van het windpark naar land brengt. Het duurde volgens dit artikel ongeveer 2 maanden voordat de kabel gerepareerd was.

Terug naar het Engelse krantenartikel uit 2012

Terug naar het krantenartikel uit de Britse ‘Telegraph’ uit 2012 dat de basis is voor het verhaal op twitter dat de stroomproductie van windturbines snel zou dalen. In het artikel gaat het over de jaarlijkse capaciteitsfactor van windturbines. Dat is de daadwerkelijke stroomproductie van een windturbine gedeeld door de maximale productie van een turbine met dat vermogen  (zie onderaan deze blog voor verdere uitleg).

In het krantenartikel staat dat de capaciteitsfactor van windturbines op zee in Denemarken zou dalen van 39% in hun 1e jaar naar 15% na 10 jaar. Om te deze stelling uit de Telegraph te kunnen controleren heb ik voor de 6 grootste Deense windparken de jaarlijkse capaciteitsfactor berekend op basis van de jaarlijkse productiegegevens uit de grafiek hierboven. Het vermogen van de windturbines staat ook uit het nationale register. Dat levert de grafiek hieronder op. Ik heb daarbij voor alle windparken het eerst jaar van productie weggelaten omdat in dat jaar de stroomproductie nog laag is doordat de windturbines maar een deel van dat jaar draaien.

capaciteitsfactor deense windparken op zee 2002-2017 simpel

Capaciteitsfactor van de nieuwste Deense windparken ligt rond de 50%

De grafiek laat zien dat de capaciteitsfactor van de Deense windparken op zee van jaar tot jaar varieert, maar min of meer rond hetzelfde niveau. De capaciteitsfactor van de nieuwste windparken op zee in Denemarken (Anholt uit 2013 en Horns Rev 2 uit 2009) ligt rond de 50%. Goed om te onthouden als er weer ergens iemand roept dat windturbines op zee weinig stroom produceren.

Engelse krant baseerde zich op omstreden rapport

Het is uit de grafiek hierboven duidelijk dat de capaciteitsfactor van Deense windparken op zee niet daalt met 60% in 10 jaar tijd zoals de Telegraph in 2012 suggereerde. Waarop baseerde de Telegraph het gewraakte artikel dan? De bron blijkt een rapport  van Gordon Hughes uit 2012 zijn. Al vrij snel na het verschijnen van het rapport kwam er stevige kritiek dat de statistische aanpak in het rapport niet deugde. En dat de schattingen voor de ontwikkeling van de capaciteitsfactor van Engelse windparken op land niet te rijmen waren met de gebruikte data. Ik ga hier verder niet op die discussie in omdat het in deze blog gaat over de windparken op zee. De kritiek past wel bij mijn indruk dat er in de databewerking in het rapport iets vrij grondig misgegaan moet zijn, zoals we hierna zien voor de Deense windparken op zee.

De onderstaande figuur komt uit het rapport van Hughes (2012). De blauwe lijnen voor ‘Offshore’ komen inderdaad overeen met de snelle afname van de capaciteitsfactor waar de Telegraph over schreef (van 39% in het 1e jaar naar 15% na 10 jaar voor de curve ‘Offshore-capacity’).

Hughes-2012 curve for capacity factor of aging Danish offshore wind farms.PNG

In werkelijkheid blijft de stroomproductie van Deense windparken op zee mooi op peil

Om te illustreren hoe de curve van Hughes (2012) zich verhoudt tot de daadwerkelijke ontwikkeling van de capaciteitsfactor van Deense windparken op zee, heb ik ze hieronder in één grafiek gezet. Daarbij heb ik de leeftijd van de windparken op zee gerekend vanaf het eerste jaar waarin ze stroom produceerden.

Capaciteitsfactor Deense windparken op zee vs Hughes-2012.PNG

U ziet dat de curve van Hughes (2012) totaal niet past bij de daadwerkelijke ontwikkeling van de stroomproductie van de 6 grootste windparken op zee in Denemarken. Hughes dacht dat de capaciteitsfactor van Deense windparken op zee in 10 jaar tijd met 60% daalt. In werkelijkheid blijft de stroomproductie van de Deense windparken op zee mooi op peil, ook als ze ouder worden.

================================================================

Achtergrond: Wat is de capaciteitsfactor van een windturbine?

De capaciteitsfactor wordt berekend door de daadwerkelijke stroomproductie van een installatie te delen door de (theoretische) productie als een installatie de hele periode op maximaal vermogen had gedraaid. Een windturbine draait nooit het hele jaar op vol vermogen omdat het niet altijd (hard genoeg) waait en haalt daarom nooit een capaciteitsfactor van 100%. Voor het vermogen van de installatie wordt het vermogen gebruikt dat door de fabrikant is opgegeven (zogenaamde ‘nameplate capacity’). 

Voorbeeld: Een windturbine met een vermogen van 2 megawatt (=2000 kilowatt) kan in een jaar theoretisch maximaal een stroomproductie halen van 17,52 miljoen kilowattuur. Dan zou de installatie namelijk 8760 uur op vol vermogen draaien (365 dagen x 24 uur per dag = 8760 uur) en produceert de windturbine 2000 x 8760 = 17.520.000 kilowattuur.

Als deze windturbine in een bepaald jaar bijvoorbeeld 8,76 miljoen kilowattuur (kWh) elektriciteit produceert, dan is de capaciteitsfactor van die windturbine in dat jaar 50%. De daadwerkelijke stroomproductie van 8,76 miljoen kWh is namelijk precies 50% van de maximale (theoretische) productie van 17,52 miljoen kWh.