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.

Neemt de stroomproductie van windturbines op zee door slijtage razendsnel af?

Korte antwoord: nee

Opgebakken verhaal uit Brits krantenartikel uit 2012

Afgelopen week werd op twitter een verhaal uit 2012 opgebakken dat windturbines veel sneller slijten dan verwacht. Dat ze daardoor al snel minder stroom zouden produceren, waardoor de kostprijs van windenergie zou verdubbelen en windparken al na 12 jaar vervangen zouden moeten worden. De bron voor dit verhaal is een krantenartikel uit de Britse ‘Telegraph’ uit 2012 waarin staat dat door slijtage de stroomproductie van windturbines op land in 15 jaar met meer dan 50% zou dalen. En dat de stroomproductie van windturbines op zee in Denemarken in 10 jaar zelfs met meer dan 60% zou dalen. Als dat zou kloppen, zou er niemand meer investeren in windenergie. Tijd om naar de productiecijfers van windturbines te kijken. Ik heb me daarbij beperkt tot windparken op zee omdat ik daar het meeste van weet.

Stroomproductie Deense windparken op zee op hoog niveau

Het Deense energie agentschap houdt een register bij met de stroomproductie voor alle (meer dan 6000) windturbines in Denemarken. Daarmee is het verhaal hierboven vrij makkelijk te controleren. De productiecijfers van Deense windparken op zee (zie de grafiek hieronder) laten zien dat het verhaal over snel afnemende stroomproductie voor deze windparken absoluut niet klopt. De stroomproductie van de windparken varieert per jaar, maar er is geen duidelijke trend zichtbaar van afnemende stroomproductie. Laat staan dat de stroomproductie in 10 jaar met meer dan 60% daalt zoals de Telegraph beweerde. Het eerste windpark op zee ter wereld ‘Vindeby’ (uit 1991) stroom heeft 25 jaar op vrijwel constant niveau stroom geproduceerd. De cijfers  laten zien dat de stroomproductie voor de nieuwe windparken hoger is dan voor de oudere. Dit komt door de ontwikkeling van de windturbines: ze worden hoger, krijgen meer vermogen en grotere wieken waardoor ze meer wind vangen. De capaciteitsfactor van de nieuwste windparken op zee in Denemarken (Anholt uit 2013 en Horns Rev 2 uit 2009) ligt rond de 50%. Meer over de achtergrond van de grafiek staat in een aparte blog.

capaciteitsfactor deense windparken op zee 2002-2017 simpel

In Denemarken komen er komende jaren meerdere windparken op zee bij

In 2018 was windenergie in Denemarken goed voor 41% van het totale elektriciteitsverbruik. Op dit moment zijn in Denemarken drie nieuwe windparken op zee in aanbouw of voorbereiding (Horns Rev 3, Vesterhav Nord en Syd, Kriegers Flak). En ondertussen zoekt de Deense overheid naar de beste locatie voor volgende windpark op zee van 800 MW. Er is dus geen sprake van dat Denemarken stopt met windenergie zoals sceptici in het verleden regelmatig beweerden.

De kostprijs van windenergie op zee is afgelopen jaren juist spectaculair gedaald

Het Zweedse bedrijf Vattenfall won de tender voor Kriegers Flak in 2016 met een bod van 4,99 eurocent per kilowattuur (exclusief het netwerk op zee). Ter vergelijking: elektriciteit uit een nieuwe gas- of kolencentrale kost in de orde van 6 tot 7 eurocent per kilowattuur. De scherpe prijs voor het Deense windpark op zee past in snelle daling van de kostprijs van windenergie op zee die in alle landen zichtbaar is. De grafiek van de Algemene Rekenkamer hieronder laat zien hoe de kostprijs van windenergie op zee de afgelopen jaren daalde in Nederland.

kostendaling wind op zee in nl volgens rekenkamer 2018

Britse windparken voldoen aan verwachtingen over opbrengst

De Britse ‘Crown Estate’ is verantwoordelijk voor de zeebodem in het Verenigd Koninkrijk en verzamelt gegevens over de Britse windparken op zee. Er is op dit moment geen land ter wereld waar zoveel windparken op zee staan als het VK. In het jaarlijkse rapport van de Crown Estateuit 2017 over de prestatie van de windparken op zee staat ook onderstaande grafiek. Deze grafiek laat zien hoe de gemeten elektriciteitsproductie van alle Britse windparken op zee zich verhoudt tot de verwachte productie. U ziet dat de daadwerkelijke productie in de periode 2011-2017 tussen de 96,5% en 101,5% van de verwachte productie lag. De belangrijkste tegenvallers waren problemen met stroomkabels in 2013 en 2015. Ook de Britse windparken op zee voldoen dus behoorlijk goed aan de verwachtingen.

UK offshore wind farm performance.PNG

Steeds meer landen bouwen windparken op zee

Er is kortom geen sprake van dat de stroomproductie van windenergie op zee tegenvalt. In tegendeel, windparken op zee produceren veel stroom en zijn daarom een uitstekende mogelijkheid om veel duurzame energie te produceren. De kostprijs van windenergie op zee stijgt niet zoals op twitter beweerd werd, maar is juist spectaculair gedaald. Steeds meer landen besluiten dan ook om windparken op zee te bouwen. Behalve Denemarken en Nederland onder andere ook het Verenigd Koninkrijk, Duitsland, België, de Verenigde Staten en Taiwan.