Hoeveel CO2 kost al dat staal van een windmolen eigenlijk?

In discussies over windenergie komt regelmatig de vraag naar voren hoeveel CO2 er wel niet uitgestoten wordt bij de productie van windmolens. Er is inderdaad flink wat staal nodig voor een moderne windturbine. En bij de productie van staal komt CO2 vrij. Daar staat tegenover dat een windturbine geen brandstof nodig heeft om stroom te produceren. Over de hele levenscyclus van een windturbine wordt er per geproduceerde kilowattuur (kWh) elektriciteit circa 10 gram CO2 uitgestoten. Dat is veel lager dan voor kolenstroom (ca. 1000 gram CO2/kWh) of elektriciteit uit aardgas (ca. 450 gram CO2/kWh). Over de hele levenscyclus gerekend is de CO2-uitstoot van stroom uit een windturbine dus ongeveer 100 keer lager dan van stroom uit een kolencentrale.

Hoeveel metaal zit er in een windturbine?

In een 3 MW windturbine op land zit ruim 300 ton staal en ijzer. Daarnaast zit er ruim 8 ton aan andere metalen in. Voor de fundering is ook nog eens 900 ton beton nodig. Zie de infographic van het Internationale Energieagentschap IEA hieronder. De cijfers komen uit een rapport over een windpark met Vestas windturbines. Voor andere windturbines zijn de cijfers vergelijkbaar (zie bijvoorbeeld dit rapport over de 8 MW offshore windturbine van SiemensGamesa of deze rapporten voor groot aantal verschillende windturbines van Vestas).

windmolen terugverdientijd IEA

CO2-uitstoot van een windpark over de hele levensduur

Als alle materialen, de bouw en installatie, het onderhoud en de ontmanteling van een windpark van 100 MW (33 windturbines van 3 MW) worden meegenomen (zie het schema hieronder), dan is de totale CO2-uitstoot 50.000 ton. Dat is de totale CO2-uitstoot over een levensduur van 20 jaar.

life cycle stages windturbine

Dat lijkt een flinke hoeveelheid, maar laten we het eens vergelijken met de CO2-uitstoot van stroom uit een kolencentrale. We maken het ons even gemakkelijk en kijken alleen naar de directe CO2-uitstoot door het verbranden van kolen. Voor elke kilowattuur (kWh) stroomproductie zijn kolen nodig. Bij een moderne kolencentrale is dat ongeveer 300 gram steenkool per kWh. Dat leidt tot een CO2-uitstoot van ongeveer 750 gram per kWh (zie bijvoorbeeld de milieueffectrapportage van een van de nieuwe kolencentrales op de Maasvlakte).

CO2-uitstoot van een kolencentrale ongeveer 100 keer zo hoog

Het windpark van 100 MW uit de hierboven genoemde studie produceert in 20 jaar tijd 7,5 miljard kWh elektriciteit. Bij de productie van dezelfde hoeveelheid elektriciteit stoot een moderne kolencentrale 5.625.000 ton CO2 uit (7,5 miljard kWh x 750 gram/kWh). Hierboven zagen we dat de CO2-uitstoot van het windpark over de hele levensduur 50.000 ton was. De totale CO2-uitstoot van de kolencentrale is dus voor dezelfde hoeveelheid elektriciteitsproductie circa 100 keer zo hoog als uit het windpark.

De CO2-uitstoot van het windpark uit de genoemde studie is over de hele levenscyclus 7 gram per kWh. De directe CO2-uitstoot van een kolencentrale is 750 gram per kWh.

Ik zal binnenkort een aparte blog schrijven over CO2-uitstoot van een windpark op zee over de hele levenscyclus. Heel kort door de bocht: voor een windpark op zee is meer staal nodig (met name voor de funderingen). Doordat het op zee gemiddeld harder waait produceert een windturbine op zee meer elektriciteit. De CO2-uitstoot over de hele levenscyclus van een windpark op zee is daardoor vrijwel gelijk aan dat van een windpark op land.

CO2-uitstoot over de hele levensduur van elektriciteit uit verschillende bronnen

Er is een hele tak van wetenschap die zich bezig houdt met het berekenen van de milieubelasting van producten, de zogenaamde levenscyclusanalyse. Daarbij wordt de milieubelasting van elke stap nauwkeurig in kaart gebracht. Hieronder een grafiek uit een rapport van het IPCC. Daarin zijn tientallen studies meegenomen over de uitstoot van broeikasgassen over de hele levenscyclus van elektriciteitsproductie uit verschillende bronnen. In die studies is voor elke energiebron nauwgezet het gebruik van alle materialen voor alle stappen meegenomen: vanaf de winning van de ruwe grondstoffen tot en met het opruimen van de installaties aan het einde van hun levensduur.

IPCC lifecycle GHG footprint electricity sources high res

Het overzicht laat zien dat de uitstoot van broeikasgassen van windenergie (~10 gram CO2/kWh) een van de laagste is van alle elektriciteitsbronnen. De uitstoot van zonne-energie is iets hoger (~50 gram CO2/kWh), maar beide zijn vele malen lager dan van fossiele bronnen zoals kolen (~1000 gram CO2/kWh) of gas (~450 gram CO2/kWh). De grafiek laat ook zien dat de CO2-uitstoot van kernenergie ook veel lager (~10 gram CO2/kWh) is dan van fossiele bronnen.

Windenergie vergeleken met kolenstroom

Hieronder een vergelijking van de CO2-uitstoot over de hele levensduur per kilowattuur elektriciteit uit windenergie (~10 gram CO2/kWh) en uit kolen (~1000 gram CO2/kWh). De uitstoot zit bij windenergie vooral in de fabricage van de windturbine en de materialen die daarvoor nodig zijn en de bouw van het windpark.  Bij een kolencentrale komt het grootste deel van de CO2-uitstoot (meer dan 98%) uit het verbranden van de steenkool. De figuur is afkomstig uit een samenvattend overzicht van het Amerikaanse onderzoeksinstituut NREL.

LCA comparison windenergie en kolen.PNG

Conclusie

Er is voor de productie van een windturbine inderdaad een flinke hoeveelheid staal nodig. De CO2-uitstoot daarvan valt echter in het niet vergeleken bij de CO2-uitstoot van verbranding van fossiele brandstoffen in een conventionele elektriciteitscentrale.