Netto vermogen van windmolens véél lager dan aangenomen (opinie)

Het is een zwarte maand aan het worden voor de voorstanders van windenergie.Vorige week kwam dr. Kees le Pair met een baanbrekende studie “Brandstofbesparing bij de Nederlandse elektriciteitsvoorziening”.

Hieruit blijkt dat het effect van de bouw van windparken op energiebesparing en CO2-uitstoot in de periode van 1998 tot 2010 minder dan 1/3 was van de aangenomen 23 procent, als je kijkt naar de cijfers over het werkelijke brandstofgebruik in die periode.

Door Theo Wolters | Directeur eigenaar Fabrique Invent bv | In samenwerking met EnergieExpert, de online community voor wie werkt in, met of voor de energiesector.

Een windmolen in het Nederlandse landschapBlack August

Al met al is het een zwarte maand aan het worden voor de voorstanders van windenergie. Eerder behandelde ik een CIEP-rapport dat op zich al de nodige reserves maakte ten aanzien van windenergie en wees ik al op de daarin zwaar onderschatte verliezen door inpassing.  De VVM-bijeenkomst hierover bevestigde mijn kritiek. Op hetzelfde moment komt Le Pair met het harde bewijs. Tot overmaat van ramp stelt VVD-kamerlid René Leegte, naar aanleiding van mijn analyse van de studie, ook nog eens kamervragen over het rendement van windmolens.

Berekenen…

Le Pair en andere experts, zoals Udo en Kouffeld, proberen al enige jaren om met behulp van berekeningen te bepalen wat de inpassingsverliezen zijn van grillige energiebronnen, zoals wind en zon. Deze berekeningen wezen al op sterk toenemende verliezen van de totale keten bij een groeiend windaandeel. Hun werk had echter geen harde voorspellende waarde, omdat er twee variabelen ontbraken:

  • Het gedrag van de backup-capaciteit qua efficiëntie in wisselende deellast en qua energieverliezen tijdens opstarten en op- en afregelen.
    De producenten van centrales willen deze informatie niet vrijgeven.
  • Het effect van inpassing van wind op de samenstelling van het productiepark.
    Worden er relatief trage CCGT’s (Combined Cycle Gas Turbines – efficiëntie 61 procent) of snel schakelende OCGT’s (Open Cycle Gas Turbines – efficiëntie 35 procent) bijgebouwd als gasgestookte backup? En welke centrales worden in de praktijk ingezet om de grilligheid van het windaanbod te compenseren?

…of meten: praktijkstudies

Toen verschenen er rapporten met een geheel andere aanpak: gewoon meten wat er gebeurt als er grote windparken in een goed gedocumenteerde praktijksituatie worden bijgeschakeld. De belangrijkste was het Bentek-rapport, dat aantoonde dat bij de ingebruikname van een groot windpark in Colorado amper een meetbare netto brandstofbesparing was opgetreden. Voor Ierland verscheen er een vergelijkbaar rapport.

Ook dit soort onderzoeken kennen een beperkte geldigheid: de gevolgen van inpassing van windparken zijn specifiek voor een bepaalde samenstelling van de productiemiddelen van een regio, en het gedrag van de beheerders daarvan. Dat de besparingen in een bepaalde situatie nihil zijn, wil nog niet zeggen dat die in een beter geregelde omgeving niet veel positiever zouden kunnen uitpakken.

Analyse CBS-data

Zowel de berekende als de gemeten lage netto bijdrage van wind aan de brandstofbesparing kunnen gezien worden als een sterke indicatie, maar vooralsnog vormden ze geen hard bewijs.

Le Pair kwam op het idee om voor het effect van wind op brandstofbesparing CBS-cijfers te analyseren over de energievoorziening van Nederland tussen 1998 en 2010. Er is immers inmiddels een dermate groot aandeel van wind dat dit significant  in de statistieken naar voren zou moeten komen. Daarbij kwam hij niet alleen tot de bovenstaande conclusie, maar analyseert hij ook waar deze uit voortkomt.

Wind en backup in Nederland

Om te beginnen blijkt dat er in Nederland in de door Le Pair beschouwde periode, aanmerkelijk CCGT- én OCGT-vermogen is bijgebouwd. De CCGT-installaties hebben een steeds hogere efficiëntie en worden de laatste tijd veel flexibeler. Siemens prijst zijn nieuwste CCGT zelfs aan als ideale backup voor windparken. Mocht de wind echter toch grilliger zijn dan de CCGT aankan, dan hebben we blijkbaar voldoende extra OCGT’s om ook dat op te vangen.
Dan hebben we in Nederland ook nog een enorme hoeveelheid decentraal opgestelde warmtekrachtinstallaties, die ook breed ingezet worden voor het opvangen van snelle variaties in vraag en aanbod.

Deze productiemix is ideaal als backup-vermogen voor wind en wereldwijd, voor zover ik weet, uniek. Ondanks dat de afwezigheid van waterkracht als opslagmedium, is er in Nederland dus een optimale infrastructuur dat inpassingsverliezen zou moeten minimaliseren. Als de metingen er dan op wijzen dat inpassing van wind desalniettemin leidt tot slechts maximaal 8 procent netto bijdrage van het nominale vermogen, dan kunnen hieruit harde conclusies getrokken worden.

Rendement CCGT-installaties

De belangrijkste constateringen die Le Pair in mijn ogen in zijn analyse doet, vindt u op pagina 12 en volgende. Hier wordt getoond dat het rendement van CCGT’s over het hele jaar bezien cirxa 20 procent lager was dan bij vollast.

Verder bleef, ondanks de installatie van steeds efficiëntere CCGT-installaties (hier STEG genoemd), het elektrische rendement ervan in de beschouwde periode gelijk en daalde het rendement inclusief warmtegebruik zelfs sterk.

Dit suggereert dat de functie als backup voor wind het rendement van CCGT-installaties sterk negatief beïnvloedt. Dit verklaart minstens ten dele de zo lage brandstofbesparing door de bijschakeling van de windturbines.

Helaas zijn de CBS-cijfers niet dermate ver opgesplitst dat de optredende verliezen nauwkeuriger terug te leiden zijn tot de bron dan in de analyse van Le Pair. Er is dus niet vast te stellen waar precies de verliezen optreden en of die inderdaad (alleen) het gevolg zijn van de inpassing van wind.

Het kostenaspect

Aan de backup-functie voor wind van de CCGT’s hangen overigens drie stevige prijskaartjes:

  1. Een CCGT is een complexe en dure installatie.
    Die wil je eigenlijk continu op vollast laten draaien om een redelijk rendement op je investering te kunnen halen. Als je dure investering de helft van de tijd op wind staat te wachten, verdubbelt je terugverdientijd.
  2. Door het op- en afregelen slijt de installatie sneller. Je moet dus vaker de turbine uit elkaar halen en de schoepen en andere onderdelen vervangen. Dat kost heel veel geld, maar ook vaker een lange periode dat de centrale niet gebruikt kan worden en dus niet rendeert.
  3. De centrale draait met aanmerkelijk lager rendement, dus er wordt meer gas per kWu gebruikt.

Deze drie aanzienlijke kostenposten dienen bij de toch al veel te hoge prijs van de windenergie opgeteld te worden om een eerlijk en reëel beeld te geven!

Aanbevelingen

De overheid rekent voor het behalen van de 2020-doelstellingen met de bruto geleverde energie, te weten een windcapaciteit van circa 23 procent van het nominale vermogen. Dat is volgens de conclusie van Le Pair dus bijna drie keer te hoog.

Moeten we dus voor het behalen van onze duurzame doelstellingen dan maar driemaal zoveel windmolens neerzetten als tot nu toe werd aangenomen? Met een zelfde verhoging van het kostenplaatje?

Nee, stelt Le Pair. De verliezen op de inpassing worden groter naarmate het windaandeel groeit. Wanneer het geplaatste windvermogen groeit tot boven 20 procent van het verbruik (is nu 15 procent), zal er volgens zijn berekeningen (dit volgt dus niet direct uit de CBS-cijfers) geen netto besparing van fossiel meer optreden. Alle geplaatste windmolens leveren dan samen niets meer op.

Een meer dan marginale besparing van 8 procent op brandstofgebruik en CO2-uitstoot lijkt dus niet mogelijk met wind, hoeveel parken je ook aanlegt.

Over en uit met windenergie

Als Le Pair gelijk heeft en er, ondanks een ideale productmix voor back-up, niets aan de inpassingsverliezen te doen blijkt, is het over en uit met windenergie.
Echter, zowel de berekeningen van de groep rond Le Pair als de analyse van harde CBS-cijfers maken nog niet duidelijk waar en op welke wijze nu precies in Nederland een zo groot deel van de windenergie verloren gaat. Hiervoor is een diepgaande studie noodzakelijk, waarschijnlijk gekoppeld aan praktijkonderzoek. Alleen daarmee is vast te stellen of deze inpassingsverliezen onontkoombaar zijn.

Mijn oproep daartoe heeft dus inmiddels, via VVD-kamerlid René Leegte van de VVD, staatssecretaris Atsma bereikt.

Aan Atsma de zware taak om een objectief en deskundig instituut te vinden dat deze opdracht aan kan. Waarbij de groep om Le Pair uiteraard een prominente adviserende plaats dient te krijgen, aangezien hij over een duidelijke voorsprong aan kennis en inzicht in deze problematiek blijken te beschikken.

Wilt u reageren? Dit kan op www.energieexpert.nl

Foto copyright: Sinovel

Ontvang de nieuwsbrief van Groene Courant!