Windenergie – Page 8 – Weblog Bernard Gerard

Mogelijke energie-opwekking en -opslag in Eindhoven-Acht

De “thuisbatterij van Tesla” als aanleiding …..
Op 1 mei 2015 kopte de NRC “Tesla wil na de auto ook de energiemarkt vernieuwen”.
Er is vaker gesproken tussen elektrotechnische bedrijven en de autowereld. ABB heeft met General Motors gepraat en BMW met Vattenfall. Na verloop van tijd gaan de accu’s in elektrische auto’s achteruit. Als er nog maar zo’n 80% van de capaciteit over is, krijgt de auto een nieuwe accu. De vrijgekomen accu’s kunnen echter in principe nog een hele tijd dienst te doen in statische opstellingen, bijvoorbeeld als buffer voor zonne- en windenergie.
De stap die Tesla-topman Elon Musk zet is in zoverre nieuw, dat hij rechtstreeks batterijen voor statische opstellingen aanbiedt. En omdat Musk een redelijk krachtdadig type is, kan dat wat worden. Hij is in elk geval bezig om in Nevada zijn ‘Gigafactory’ te bouwen, die de wereldproductie aan lithium-ion batterijen moet geen verdubbelen. Je kunt bij Musk voor 3500 dollar (nu ca €3200) een 10kWh-accu kopen. 10kWh is ongeveer het gemiddelde dagelijkse stroomverbruik van één Nederlands huishouden.

… en hoe dat in praktijk uit zou zien in Eindhoven-Acht
Eindhoven wil in 2045 energieneutraal zijn. Dat is een heftige ambitie en de tijd moet het leren, maar het is in elk geval een goed streven. Daartoe is veel onderzoek nodig.
De TU/e neemt daarvan een deel voor zijn rekening. Het is handig als je een overzichtelijke woonwijk hebt om je modellen op los te laten. Daarvoor gebruikt de TU/e o.a. de woonwijk Acht (zonder de bedrijventerreinen).

Let wel: het betreft hier pure Gedachtenspielerei, geen feitelijk voorstel!

Twee studenten aan de TU/e deden er afstudeeronderzoek aan. Hun professor Bauke de Vries noemde hun werk tijdens de Energy Day op de TU/e van 2 okt 2014.

De productie van duurzame energie
Acht telt 1359 percelen, goed voor 8.605.254kWh/y (dat is jaargemiddeld 982kW). De zon levert er jaargemiddeld 117W/m2 en het waait er jaargemiddeld 4,83 m/sec. De wijk heeft een oppervlakte van 104 hectare (ha).

Student Saleh Mohammadi rekent met 100kW–turbines (ashoogte 35m) en met panelen met een rendement van 15%. Hij rekent over een technische levensduur van 25 jaar. Zie http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029614001790

Als je de bestaande elektriciteitsvraag in Acht jaargemiddeld wilt opvangen met alleen zonne-energie, moet je 5,6ha zonnepaneel kwijt in de goede orientatie t.o.v. de zon. Bij 1300 percelen is dat 43m2 of 26 panelen per perceel. Mohammadi’s financiele aannames leiden tot een (ongesubsidieerde) kWh-prijs van 16,6 €cent.

De energievraag valt jaargemiddeld ook op te vangen met vijf windturbines. Waarschijnlijk echter zijn dergelijke molens niet in de buurt van Acht toegestaan vanwege het vliegveld – weer een voorbeeld van economische schade die het vliegveld aanbrengt).

Een combi met 60% zon – 40% wind vereist 3,35ha goed gesitueerd paneel en virtueel twee windturbines van 100kW. Als je bovendien €100/m2 paneel subsidie veronderstelt (dus bij elkaar €3,35 miljoen), wordt de kWh-prijs van zonne-energie 13€cent/kWh en van wind 10€cent/kWh.
De kale kostprijs van grijze stroom op dit moment is ca 5 cent/kWh.

Er valt wel wat af te dingen op de uitkomsten (maar dat was niet de taak van Mohammadi).
Inwoners van Acht gebruiken per huishouden ruim 6300kWh/y (zijnde 8605254/1359), dat is bijna het dubbele van het landelijk gemiddelde van 3500kWh/y. Een fors energiebesparingsprogramma lijkt in Acht mogelijk en zeer gewenst.
Verder: er worden voor zonnepanelen fors hogere rendementen voorspeld dan de huidige 15%-standaard, maar ze zullen dan per m2 ook wel duurder zijn. Tot welke financiële gevolgen dat gaat leiden, valt nog niet te zeggen.

De opslag van duurzame energie
Student Hieu Doan studeerde in aug 2014 af op Energy Storage Technologies in Residential Areas, opnieuw zijnde Eindhoven-Acht. Hij bekeek wat een zinvolle toedeling van accu’s zou zijn in allerlei mogelijke scenario’s. Zie http://alexandria.tue.nl/extra2/afstversl/bwk/Doan_2014.pdf

Het ‘combined scenario’ leidt tot (zie onder).

De mogelijke plaatsing van accu's in Acht — De mogelijke plaatsing van accu’s in Acht

Elk stipje stelt een accu voor. Nadere gegevens –> gegevenstabel_opslag_Acht.
Er zijn samen 104 accu’s, voor 1079 huishoudens, totaal beschikbaar 6288kWh, maximaal collectief op/ontlaadtempo 1641kW. De laatste twee cijfers moeten met een korrel zout genomen worden.

Het is van belang enkele uitgangspunten aan te stippen, omdat deze een politiek karakter hebben:
–              dit systeem veronderstelt een variabele elektriciteitsprijs,
bijvoorbeeld variërend per uur. Deze wordt kort van tevoren bekend gemaakt.
–              Bij slim gedrag kan dit ook buiten de accu om tot individuele consumentenvoordelen leiden
–              Opslag is vooralsnog slechts te betalen bij een collectieve aanpak. Als 1079 huishoudens elk hun eigen accu willen, schiet de kosten-batenanalyse 12 miljoen in de min, misschien ook nog wel met Tesla-
prijzen
–              de truc is dat de accu oplaadt als het goedkoop is en ontlaadt als het duur is. Het accu-systeem kan dan rendabel draaien

Baten (na aftrek van kosten) en kosten. De laatste kolom is het gekozen scenario.

– Acht is jaargemiddeld 982kW. Maar wind en zon kunnen op een goede dag ongeveer 10* zoveel opleveren. Het maximale opslurptempo van de accu’s (dat in praktijk bij lange na niet gehaald wordt) wordt dan ver overschreden. Het accu-systeem is nooit groot genoeg om op zichzelf alleen de lokale productiepieken op te vangen. Daarnaast is ook gedragsaanpassing en koppeling met het grotere elektriciteitsnet nodig.

Brabantse energiebalansen en de vertaling van het SER-akkoord naar Brabant (vs2)

Het kan geen kwaad om discussies over duurzame energie in onze provincie te voeden met cijfers over de Brabantse energiebelans. Als regel ontbreekt het daaraan wanneer mensen meningen debiteren over biomassa of zonne-energie.
Ik beperk mij in dit artikel tot een schatting van energiehoeveelheden in Brabant. Ik zal in een apart artikel ingaan op wat ik van het (recent verschenen) Brabants Energie Akkoord vind.

Begripsomschrijvingen en de nationale getallen

Dit is de Energiebalans van Nederland in 2013 (Compendium voor de Leefomgeving)

Ik zal de CBS-balans uit 2006 gebruiken om eerst de begrippen uit te leggen.

Eerst even wat een PJ is. Dat is een eenheid van energie (10¹⁵J, oftewel ongeveer 278 miljoen kWh).

Het is handig om Nederland (cq Brabant) als een ‘black box’ te zien. Ik tel alleen mee wat de black box in gaat (in de vorm van gas, kolen, wind, etc), dus geen export en doorvoer. Dit heet het Primair Binnenlands Verbruik (PBV). In 2006 was dat 3233PJ en hierboven in 2013 is het 3255PJ.

In de black box wordt de inkomende energie omgezet (bijv. in elektrische energie+warmte) en herverdeeld over drie hoofdbestemmingen.
Hoofdbestemming één zijn de eindverbruikers (huizen, kantoren, auto’s etc). Die energie wordt gemeten met gas- of kWh-meters of hoeveelheden benzine etc. Dit heet het Finaal Energetisch Verbruik (FEV). In 2006 bedroeg deze post 2172PJ (67% van het PBV).
Hoofdbestemming twee bestaat uit producten, voor de vervaardiging waarvan energie nodig is (bijv. plastic of aluminium). Deze “onzichtbare” energie heet het finaal niet-energetisch gebruik (FNEV). In 2006 bedroeg dit 579PJ (idem 18%).
Hoofd’bestemming’ drie is afvalwarmte (AW). Warmte wordt zowel bedoeld geproduceerd (bijv. in CV-installaties en stadsverwarmingssystemen) als onbedoeld (bijvoorbeeld in motoren). Warmte die geloosd wordt zonder eerst een nuttige bestemming gepasseerd te zijn, heet afvalwarmte AW. In 2006 was dat op nationale schaal 482PJ (idem 15%).

Nu geldt: PBV = FEV + FNEV + AW.
In 2006 betekent dat 3233PJ = 2172 + 579 + 482 , oftewel 100% = 67% + 18% + 15%.
In 2013 betekent dat 3255PJ = 2166 + 648 + 441 (Comp. Leefomg.)

In het Nationale SER Energie Akkoord staat een jaarlijks percentage besparing, namelijk 1,5% van het Finaal Energetisch Gebruik (FEV) (in 2006 zou dat dus van 2172PJ geweest zijn). Ik schat in dat je dan ook 1,5% op het PBV moet besparen.
Bij het percentage duurzame energie (14% in 2020, 16% in 2023) staat er in het SER-akkoord niet bij van wat dit een percentage is. Logisch is om ook hier het Primair Binnenlands Verbruik (PBV) te nemen (in 2006 dus van 3233PJ).

De Brabantse getallen
Het is moeilijker om Brabantse getallen te vinden dan nationale.
De TELOS-studie ‘Energiek Brabant’ ( Energiek_Brabant_2040_scenario ,2006) noemt getallen. Je kunt ook redeneren dat de Brabantse bevolking 15% van de Nederlandse is en aannemen dat de verdeling 100/67/18/15 ongeveer dezelfde blijft. Deze twee methodes komen in 2006 redelijk op hetzelfde neer. Dit leidt tot
In 2006 is in Brabant 485PJ = 325 + 87 + 73
In 2013 is in Brabant 488PJ = 325 + 97 + 66

Als naar analogie van het nationale SER-Energieakkoord ook in Brabant jaarlijks 1,5% van 488PJ bespaard moet worden (jaarlijks ca 7PJ) tussen 1 jan 2014 en 1 jan 2020, dan geldt:
In 2020 is in Brabant 444PJ = analoog verdeeld

Het Telos-rapport haalt de besparing van 1,5%/y overigens niet. Wat je o.a. mist is een bespreking van het nuttig gebruiken van tot dan toe onnuttige warmte.

De duurzame energie-taakstelling voor 2020
Volgens Telos was in 2006 29PJ duurzaam (15 biomassa, 8 afval, 6 de rest). 29PJ is 6,0% van 485PJ .
Volgens het SER-akkoord moet in 2020 14% van 444PJ duurzaam zijn, dat is 62PJ.

Dus t.o.v. 2006 moet de hoeveelheid duurzame energie in Brabant stijgen van 29PJ naar 62PJ, dus met 33PJ.

Hiervan zal windenergie na realisatie van de 470 MW – taakstelling in 2020 3,1PJ leveren. Dit was 0,3PJ in 2006, dus een bijdrage van 2,8PJ aan de taakstelling.

Het Telos-rapport (blz 66) verwacht dat 8,4PJ door verbranding van afval gerealiseerd kan worden, waarvan ca 8PJ in 2006 al benut werd. Dus een bijdrage van 0,4PJ aan de taakstelling.
Zo ook verwacht dit rapport dat er een realistische taakstelling is van 21,6PJ beschikbaar is voor de gezamenlijke vormen van biomassa, waarvan in 2006 al 15PJ benut werd. Dus een bijdrage aan de taakstelling van 6,6PJ.

Van de overige energievormen in Brabant levert alleen de zon een substantiële bijdrage. Dus moet de zon in 2020 ongeveer 23PJ meer leveren (33-2,8-0,4-6,6) dan in 2006 en in 2006 was het bedrag ongeveer 1PJ.

Wat kan de zon in Brabant?
Een ECN-studie uit 2004 ( potentials and costs for renewable electricity production_ECN_feb2004 ) citeert een IEA-studie uit 2001, die taxeert dat voor Nederland als geheel 357km² effectief dakoppervlak de meest realistische waarde is. Voor Brabant, 15% van Nederland, betekent dat 54km² dak. Volledige benutting hiervan bij de huidige PV-panelen, die bij een rendement van 16% 15W/m² jaargemiddeld leveren, leidt tot ca 25PJ per jaar.
Zou men dezelfde oppervlakte volzetten met zonneboilers, dan geeft dat (bij 1,5PJ/km²*y) ongeveer 80PJ in de minder nuttige warmtevorm. Men kan spelen met combinaties van beide technieken.

Conclusie
Het bovenstaande is een redelijke orde van grootte – schatting. De slotsom is dat de taakstelling voor duurzame energie in 2020 gehaald kan worden als men de nogal drastische gevolgen accepteert: volledige uitvoering van het windprogramma, een flink deel van wat organisch is verbranden of vergisten, en elk dak dat maar een beetje de goede kant op wijst volzetten met boilers of panelen. De berekening biedt namelijk weinig reserve.

Het lijkt verstandig om reservemogelijkheden te verzinnen. Dat lukt alleen bij zonne-energie. Ik zie twee uitwijkmogelijkheden:

Hopen op een hoger rendement van zonnepanelen. Dat zal ongetwijfeld gaan gebeuren, maar de vraag is of het voor 2020 al in praktisch haalbare en betaalbare hoeveelheden gaat lukken
Zonnepanelen ontkoppelen van de gebouwde omgeving en ze in het weiland neerzetten, eventueel in combinatie met windturbines. Ik heb hiervoor wel ideeën, waarover later meer.

Let wel dat het in dit verhaal steeds om jaargemiddeldes gaat. De waarden van moment tot moment kunnen geheel anders zijn. Vroeg of laat worden er extra maatregelen nodig om het elektriciteitsnet beter te beheersen. Dat is stof voor een ander artikel.

Windpark Kabeljauwbeek Ossendrecht aanvaardbaar plan – tweede update

De PS-fractie van de SP kreeg een oproep toegestuurd van de milieu-
vereniging Namiro om zich te keren tegen het windmolenplan Kabeljauwbeek. Ik heb aangeboden dit af te wikkelen. Ik heb het plan bekeken en volgens mij was het een goed plan. Ik heb een artikel geschreven voor de website van de provinciale SP. Hieronder de tekst.
————————————-———————

De gemoederen lopen soms een beetje op bij het plannen van nieuwe windparken. De SP meent dat het verstandig is om eerst naar het grotere belang te kijken en daarna naar de afzonderlijke projecten. Windpark Kabeljauwbeek is een goed voorbeeld.

Er zijn drie goede strategische redenen om over te gaan op duurzame energie: fossiele brandstoffen raken op binnen enkele tientallen tot honderden jaren en voor die tijd gaat de prijs al omhoog; de fossiele brandstoffen die er zijn, zitten vaak bij verkeerde mensen als meneer Poetin en de Saoedische sjeiks; en de verbranding van fossiele brandstoffen verandert het klimaat.
Het heeft te lang geduurd voor dit besef in Nederland tot consistent beleid leidde. In september 2013 is het Energieakkoord afgesloten, op basis waarvan het percentage duurzame energie in 2023 16% moet zijn (dat is nu 4%). In het akkoord is bevestigd wat in de aanloop ertoe al afgesproken is, namelijk dat er in 2020 6000 MW windenergie op het land moet staan.

Die taak is over de provincies verdeeld. Brabant moet 470 MW wegzetten, waarvan het merendeel in West-Brabant. “Moet” betekent echt “moet”, want anders neemt het Rijk de uitvoering over.
De gemeenten in West-Brabant hebben op deze situatie geanticipeerd (2011) door zelf met een bod te komen van 2*100 MW (100 verspreid en 100 langs de A16) . Dat is daarna afgekaart.

Het project Kabeljauwbeek, voorgedragen door de gemeente Woensdrecht, draaide eerst niet mee in de taakstelling omdat de windmolens op die locatie de defensieradar van Woensdrecht zouden storen. Dat probleem is in juli 2011 softwarematig opgelost, waardoor het Woensdrechtse plan alsnog aan het pakket is toegevoegd. Ook dat is in 2011 politiek afgekaart.

Zoals wel vaker werden de hoofden heter toen de feitelijke uitvoering van het plan naderbij kwam. “Kabeljauwbeek” betekent vijf hoge turbines van samen 10 tot 12,5 MW. Ze zijn inderdaad hoog: de ashoogte wordt 100 tot 105 m.
Ze staan vlak langs het Schelde-Rijn kanaal dat hier de grens met Belgie vormt. Aan de andere kant van het kanaal begint het Antwerpse havengebied en aan de Nederlandse kant ligt een dunbevolkte polder. De woonkernen liggen aan de andere kant van de A4 op minstens 2 kilometer afstand van de meest oostelijke van de vijf molens.
Voor dit soort projecten is een Milieu Effect Rapport nodig (MER). Die is uitgevoerd en staat met bijlagen op de site van de gemeente Woensdrecht. De boodschap is dat er geen probleem is. Er worden niet op grote schaal vogels en vleermuizen vermoord en om de schaarse woningen in de buurt niet met teveel slagschaduw op te zadelen, worden drie van de vijf molens 40 uur per jaar stilgezet. Het geluid reikt juridisch tot ca 500 m en voor die tijd is de A4 al een grotere geluidsbron.

Zakelijk beschouwd is het enige probleem met de turbines dat men er tegen aan kijkt, vanuit Nederland met het Antwerpse havengebied op de achtergrond.

De SP is het dan ook niet eens met de milieuvereniging Namiro en heeft moeite met een toonzetting als “windmolens zijn gehaktmolens die op grote hoogte dieren vermorzelen”. Verder meent Namiro in het hoofd van de kolgans te kunnen kijken – “een van de algemeenste in Nederland overwinterende ganzen” aldus de Vogelbescherming. Die zouden door de turbines gaan verkassen naar het veldje van de buren.

Het vogelverhaal is niet waar. Dat is wetenschappelijk uitgezocht.
Als je goed zoekt, vind je wel eens een dode vogel onder een windturbine. Meestal niet en in elk geval geen stapels lijken.
Integendeel. Als alle fossiele centrales door windturbines zouden kunnen worden vervangen, zou dat wereldwijd 70 miljoen vogels het leven redden. Uit een studie van Mike Barnard in Renew Economy:” Jaarlijks sterven wereldwijd 100 miljoen of meer vogels door tegen ramen te vliegen, onze lieve huiskatten zijn goed voor 500 miljoen dode vogels per jaar, hoogspanningsdraden voor 174 miljoen, pesticiden voor minstens 74 miljoen en auto’s voor 60 miljoen. Windmolens kosten, wereldwijd, waarschijnlijk 150.000 vogellevens (=0,15 miljoen)”.
Barnard heeft nog meer cijfers, grafieken en verwijzingen naar oorspronkelijke onderzoeksrapporten op http://reneweconomy.com.au/2012/want-to-save-70-million-birds-a-year-build-more-wind-farms-18274 .

De SP meent dat individuele windenergieprojecten op een zakelijke manier bekeken moet worden. De gangbare MER-procedure is daartoe het middel.
Verder meent de SP dat de financiele afwikkeling met de omwonenden afdoende geregeld moet zijn. Een eventuele planschadeprocedure moet niet kleingeestig aangepakt worden en omwonenden moeten in de gelegenheid gesteld worden financieel te participeren in het project, waarbij de coöperatieve vorm bij de SP een streepje voor heeft.

Er valt niet aan te ontkomen dat je tegen de windturbines aankijkt. De beste insteek is een goede ruimtelijke ordening met aandacht voor landschapsarchitectuur.

Update:
De milieuorganisaties Namiro en Benegora hebben bij de Raad van State bezwaar aangetekend tegen de turbines. Dat hebben ze gewonnen. Op 16 september 2015 heeft de Raad van State het besluit van de gemeente Woensdrecht op formele gronden vernietigd.
De reden is dat de provinciale Verordening Ruimte deze locatie niet genoemd had als mogelijke windenergielocatie. Dat kwam omdat ten tijde van de vaststelling van deze Verordening de defensieradar van Woensdrecht gestoord zou worden door de turbines. Nadien is dat probleem opgelost, maar toen was de Verordening al klaar. De provincie heeft vervolgens met een truc geprobeerd om de turbines toch mogelijk te maken. Dat keurde de Raad van State af. De provincie moet nu de Verordening Ruimte aanpassen. Dat is een tijdrovend proces. Men verwacht dat dat minstens het najaar van 2016 wordt.Wethouder De Waal van Woensdrecht was zeer teleurgesteld door de uitspraak. “Wij willen uiteindelijk allemaal groene energie en uitgerekend de natuur- en milieuverenigingen gaan dan in beroep en frustreren de procedure. Op deze manier halen we de norm voor 2020 zeker niet.” Waarop Jim de Blank van deze organisaties niet beter wist te zeggen als dat hij de turbines te hoog vond, een puur subjectief argument (Internetbode Woensdrecht 21 sept 2015).

Tweede update:
uiteindelijk heeft het eindeloze getraineer van de twee natuurorganisaties niet geholpen en gaat windpark Kabeljauwbeek in 2020 stroom leveren. Op www.eneco.nl/over-ons/Wat-we-doen/In-de-praktijk/Windpark-Kabeljauwbeek/ is te zien wat het wordt. Het gaat 46.272 MWh leveren (167TJ).
Het park krijgt gezelschap van een park in de naburige Zeeuwse gemeente Reimerswaal, en van de park in de nabije Antwerpse haven.