Windenergie. Algemene informatie

Transcriptie

1 Windenergie Algemene informatie Windenergie is altijd belangrijk geweest voor Nederland. In onze geschiedenis betekende de wind een onmisbaar hulpmiddel om ons over het water voort te bewegen. De zeilvloten van de VOC en Michiel de Ruyter werden voortgestuwd door deze onuitputtelijke bron van energie. Wind werd ook gebruikt om land te winnen: een aanzienlijk deel van Holland is met windenergie drooggemalen. Het waait niet overal even hard op aarde. Boven open zee of uitgestrekte vlakten waait het harder dan boven stad of bos. Obstakels zoals bomen, huizen of gebouwen remmen de wind af, maar dit effect is minder merkbaar op grotere hoogte. Daarnaast hangt de hoeveelheid wind natuurlijk ook af van grootschalige weersystemen. Nederland ligt wat wind betreft vrij gunstig. Windrijke depressies ontstaan boven de Atlantische oceaan en de Noordzee en trekken via een zuidwestelijke stroming regelmatig over ons land. Bovendien zijn met name de kustprovincies erg vlak en open. Nederland is bijzonder geschikt om met windturbines elektriciteit op te wekken. Ontstaan van wind De zon verwarmt de lucht op aarde. Warme lucht is lichter dan koude lucht. Omdat de aarde ongelijkmatig wordt verwarmd, ontstaan er dichtheids- of drukverschillen. Drukverschillen veroorzaken samen met de draaiing van de aarde een grillige stroming van de lucht: wind.

2 HOE WERKT EEN WINDTURBINE? Het belangrijkste onderdeel van een windturbine is het rotorblad. Door de uitgekiende vorm van het blad wordt de energie van de langsstromende lucht omgezet in een draaiende beweging. De rotorbladen zitten vast aan de hoofdas of naaf, waarvan de draaiende beweging wordt versneld in een tandwielkast. De sneldraaiende, uitgaande as van de tandwielkast drijft op zijn beurt een generator aan die elektriciteit opwekt vergelijkbaar met de werking van een fietsdynamo. Assen, tandwielkast en generator zijn ondergebracht in de gondel bovenop de mast. Bron: 'Wind werkt', Novem 1996 Tegenwoordig worden er ook windturbines geproduceerd zonder tandwielkasten. Deze direct drive turbines hebben speciale vermogenselektronica en een grote ringgenerator, die bij het relatief lage toerental van de rotor elektriciteit met de gewenste netfrequentie levert. De windvaan op de gondel meet de windrichting. Zodra de windrichting verandert, zorgt een kruimotor ervoor dat de gondel weer recht op de wind wordt gericht. Grootte De energie-opbrengst neemt toe naarmate de rotordiameter toeneemt. Ook neemt de opbrengst toe naarmate de hoogte van de turbine toeneemt. Hoge bomen vangen veel wind, luidt Ashoogte Rotorblad Mast het gezegde en dat geldt ook voor windturbines. De grootte van een windturbine kan met behulp van verschillende kenmerkende afmetingen worden Rotordiameter aangeduid. De rotordiameter is de middellijn van de cirkel die de uiteinden van

3 de rotorbladen beschrijven. De ashoogte geeft de hoogte aan van de hoofdas ten opzichte van de grond. Ook het elektrisch generatorvermogen van de turbine wordt gebruikt om de grootte van de windturbine aan te duiden. De ontwikkeling is dat windturbines steeds groter worden. Momenteel worden veel projecten gepland waarbij de turbine een vermogen heeft van rond de kilowatt (= 1,5 megawatt). De bijbehorende rotordiameter is 60 tot 70 meter en de ashoogte kan oplopen tot wel 100 meter. OPBRENGST De elektriciteitsopbrengst hangt sterk af van de hoeveelheid wind op een locatie. Langs de kust heerst een hogere windsnelheid dan in het binnenland. En in een vlakke, weidse polder waait het harder dan boven een dicht bos. Een klein verschil in de gemiddelde windsnelheid veroorzaakt een groot verschil in de opbrengst. Om te voorkomen dat windturbines elkaars opbrengst beïnvloeden moeten ze dan ook op een bepaalde minimale afstand van elkaar staan: gemiddeld zesmaal de rotordiameter. Toch is het zo dat op een locatie van een gegeven grootte, een klein aantal grote windturbines meer opbrengst geeft dan een groot aantal kleinere windturbines. Vermogenskarakteristiek Percentage van het geïnstalleerde vermogen 100% 75% 50% 25% Windsnelheid (meter/seconde) (Bron: 'Wind werkt', Novem 1996) De elektriciteitsopbrengst hangt af van de grootte en het type van de turbine. Een karakteristiek die de opbrengst bepaalt is hierboven afgebeeld. Bij lage windsnelheden levert de turbine geen vermogen. Vanaf windkracht 2 (3 meter per seconde) begint de turbine te draaien en rond windkracht 6 (12-13 meter per seconde) wordt het maximale vermogen van de turbine geleverd. Bij windsnelheden boven de 25 meter per seconde (windkracht 10) wordt de windturbine om overbelasting te voorkomen stilgezet. Op een goede locatie levert een gemiddelde turbine jaarlijks een elektriciteitsopbrengst van zeker 850 kilowattuur (kwh) per vierkante meter rotoroppervlak. Ter vergelijking: een gemiddeld huishouden verbruikt jaarlijks 3250 kwh elektriciteit. Als rotor-

4 oppervlak en generatorvermogen goed op elkaar zijn afgestemd, dan geldt als vuistregel: aantal huishoudens stroom = 0,6 à 0,7 maal het generatorvermogen in kilowatten. Dus een 750 kw windturbine is goed voor het verbruik van zo'n vijfhonderd huishoudens. KOSTEN De kostprijs van windenergie is erg afhankelijk van de locatie van de windturbines. Per locatie zijn het windaanbod en de kosten voor o.a. de aansluiting op het elektriciteitsnet verschillend. Bij commerciële exploitatie (exploitatiebegroting en afschrijving over 10 jaar) varieert de kostprijs van 5 cent per kwh op goede windrijke locaties tot zo'n 8 cent per kwh landinwaarts. Ter vergelijking: de kostprijs van elektriciteit uit fossiele brandstoffen zoals gas en steenkool bedraagt circa 4 cent per kwh. De vergoeding voor de geleverde kwh's bestaat uit vermeden brandstofkosten, productiesubsidie MEP en een deel dat door de markt voor duurzaam opgewekte stroom wordt bepaald. De gemiddelde investering voor een windturbineproject bedraagt tussen de 900,- en 1200,- per kilowatt geïnstalleerd vermogen. Behalve voor de windturbine zelf zijn bij de investering kosten gemoeid voor o.a. de planontwikkeling, het bouwrijp maken van de locatie, de fundatie en de netaansluiting. Bovendien moeten leges worden betaald. Tijdens de exploitatie zijn o.a. kosten gemoeid met het gebruik van het elektriciteitsnet, onderhoud en verzekeringen. Een gemeente heft over het algemeen onroerende-zaakbelasting over een windturbine. WAAROM WINDENERGIE? Beschikbaarheid van elektriciteit vinden we vanzelfsprekend. We staan er niet vaak bij stil dat productie van elektriciteit uit aardgas of steenkool blijvende schade toebrengt aan ons leefmilieu. Bij de verbranding van deze brandstoffen komen schadelijke gassen vrij. Eén daarvan is het broeikasgas CO 2 dat bij doorgroeiende uitstoot zelfs tot een verandering van ons klimaat kan leiden. Vrijkomende stikstofoxiden en zwaveloxiden veroorzaken zure regen. Ook zullen de voorraden ooit opraken. Afhankelijkheid van deze bronnen maakt de energievoorziening kwetsbaar. Windturbines stoten geen schadelijke gassen uit. En wind zal altijd blijven waaien; de energiebron is dus onuitputtelijk en duurzaam. BELEID Doelstelling De algemene doelstelling van de Nederlandse overheid is dat in % en in % van onze energiebehoefte wordt opgewekt uit duurzame bronnen. Windenergie zal hier een grote bijdrage aan moeten leveren met 1500 MW opgesteld vermogen op land en 6000 MW op zee. Voor het eerste windpark op zee is inmiddels een locatie gekozen.

5 BLOW Om de ontwikkeling van windenergie op land te stimuleren is in juli 2001 de Bestuursovereenkomst Landelijke Ontwikkeling Windenergie (BLOW) ondertekend. Deze overeenkomst is afgesloten door het rijk, de provincies en de Vereniging van Nederlandse Gemeenten (VNG). De partijen zijn overeengekomen dat op 31 december 2010 op provinciaal ingedeeld territoir, inclusief provinciaal ingedeelde grote wateren, 1500 MW windvermogen zal zijn opgesteld. Hiertoe is per provincie een taakstelling vastgelegd. Deze taakstelling ziet er als volgt uit: Prov Gr Fr Dr Ov Ge Fle Utr NH ZH Ze NB Li MW Financiële stimulering Door de overheid worden fiscale stimuleringsregelingen en subsidies ter beschikking gesteld ter bevordering van de plaatsing en exploitatie van windturbines. Voorbeelden zijn energie-investeringsaftrek (EIA) en groen beleggen. Per 1 juli 2003 geldt de regeling Milieukwaliteit Elektriciteitsproductie (MEP). Met deze subsidieregeling wordt de binnenlandse productie van duurzame elektriciteit gesubsidieerd. Meer informatie over de MEP is te vinden in het informatieblad Financiële stimuleringsregelingen. Garanties van Oorsprong Elektriciteit uit windenergie kan worden verkocht als groene elektriciteit. Iedereen kan bij het energiebedrijf naar keuze een contract voor de levering van elektriciteit afsluiten. Om klanten de zekerheid te geven dat de elektriciteit die zij kopen ook daadwerkelijk groen geproduceerd is, bestaat het Europese systeem van Garanties van Oorsprong (GO). Producenten van groene elektriciteit, zoals windexploitanten, kunnen hun productie aanmelden bij de door de overheid aangewezen uitgifte-instantie, CertiQ. Deze geeft elektronische documenten, GO s, uit, die garanderen dat een bepaalde hoeveelheid elektriciteit duurzaam geproduceerd is. De stroomproducenten verkopen de GO s aan stroomleveranciers, zoals energiebedrijven. Wanneer de elektriciteit als groene elektriciteit is verkocht aan afnemers moeten de leveranciers de GO s weer inleveren bij de CertiQ. Meer informatie over garanties van oorsprong: STAND VAN ZAKEN Volgens voorlopige cijfers van het CBS (juli 2004) stonden er eind windturbines. Het totale vermogen ervan bedroeg 884 MW. De turbines produceerden gezamenlijk 1302 GWh. Onderstaande grafiek geeft de reële ontwikkeling weer tot eind De totale elektriciteitsproductie is niet alleen afhankelijk van het opgestelde vermogen, maar ook van het windaanbod. Zoals hieronder te zien is was 2002 een matig windjaar.

6 MWe GWh/jaar opgesteld vermogen (Mwe) productie (Gwhe/jaar) Bron: CBS VERGUNNINGEN Voor het plaatsen van windturbines is minimaal een bouwvergunning nodig; afhankelijk van de omvang en aard van een gepland windenergieproject moet eerst een milieuvergunning worden aangevraagd. Gemeenten kunnen beide aanvragen tegelijk behandelen om tijd te besparen. Voor projecten kleiner dan 15 megawatt is, mits aan bepaalde voorwaarden wordt voldaan, geen milieuvergunning nodig. Die voorwaarden staan beschreven in het Besluit voorzieningen en installaties milieubeheer. Bij windparken groter dan 10 megawatt of meer dan tien turbines, geldt dat het bevoegd gezag (de overheid die met een ruimtelijk plan de plaatsing van de windturbines mogelijk maakt: gemeente of provincie) een beoordeling maakt of een milieu-effectrapportage (m.e.r) noodzakelijk is. In de eventueel uit te voeren m.e.r. worden voor- en nadelen van het windpark afgewogen tegen mogelijke alternatieven. De grens voor de m.e.r.-beoordelingsplicht zal door het ministerie van VROM worden opgetrokken naar 15 megawatt. Gemeenten zijn door de wet en binnen de beleidskaders van de provincie bevoegd een eigen beleid te voeren. Het beleid ten aanzien van het afgeven van vergunningen en de criteria die men daarvoor hanteert, verschillen dus per gemeente. Naast de benodigde bouw- en (soms) milieuvergunning, kan op veel plaatsen een verklaring van geen bezwaar, ontheffing of vergunning van andere (semi) overheden of instanties nodig zijn. Zo is Rijkswaterstaat de toetsende instantie bij plaatsing langs snel- of waterwegen en het ministerie van LNV bij plaatsing in of bij natuurgebieden voorzover provinciaal beleid dat toelaat. Vliegvelden, spoorlijnen en gebieden met gas- en pijpleidingen zijn voorbeelden van andere plaatsen waar mogelijk ontheffingen van de beherende instanties nodig zijn. LOKALE EFFECTEN VAN WINDENERGIE Windturbines kunnen plaatselijk hinder veroorzaken. Zorgvuldigheid tijdens het planproces kan deze hinder tot een minimum beperken. Bij het selecteren van locaties dient men dan ook veel partijen te betrekken. Hieronder staan enkele effecten kort beschreven. Zie ook het informatieblad 'Geschikt in het landschap'.

7 Vogels Vogels kunnen op verschillende manieren hinder ondervinden van windturbines. Het geluid van de turbines kan de vogels verjagen uit hun leefgebied. De aanwezigheid van de windturbines kan ertoe leiden dat vogels moeten omvliegen en daardoor foerageerplaatsen links laten liggen. Ook kunnen vogels tegen windturbines aanvliegen of door de wervelingen achter de rotor gegrepen worden. Bij het bepalen van locaties voor windturbines moet rekening worden gehouden met trekroutes en met zogeheten vogelrichtlijngebieden. In deze gebieden is de Europese Vogelrichtlijn van kracht, die als doel heeft het beschermen van in het wild levende vogels en het in stand houden van hun leefgebieden. Nederland telt 79 vogelrichtlijngebieden. Nieuwe activiteiten in deze gebieden mogen geen verstoringen opleveren. Daarom wordt plaatsing van windmolens in een vogelrichtlijngebied vaak niet toegestaan. Geluid Windturbines produceren geluid. De rotor maakt een zoevend geluid en ook de generator en de tandwielkast kunnen hoorbaar zijn. Zorgvuldig ontworpen rotorbladen, een niet al te hoog toerental en een goede geluidsisolatie van tandwielkast en generator zorgen voor beperking van de geluidsemissie. Door voldoende afstand tot woonbebouwing of andere geluidsgevoelige plaatsen te bewaren wordt geluidshinder voorkomen. Schaduw Als de zon schijnt veroorzaakt een draaiende rotor bewegende schaduwen. Bij een lage winterzon kan dat hinderlijk zijn wanneer die zogeheten slagschaduw bijvoorbeeld door een raam naar binnen in een woonkamer valt. Een juiste oriëntatie van windturbines ten opzichte van woningen is voldoende om dit probleem te voorkomen. Als per jaar slechts een klein aantal uren hinder van de schaduw wordt ondervonden, dan kan de windturbine op die momenten worden stilgezet zonder al te veel opbrengstverlies. Landschappelijke inpassing Windturbines zijn markante elementen in het landschap. Voor de inpassing kan bijvoorbeeld worden verkozen turbines in een lijnopstelling langs een dijk of vaart te plaatsen. Er wordt dan rekening gehouden met de lijnen in het landschap. Uit draagvlakmetingen is gebleken dat clusteropstellingen eerder worden geaccepteerd indien omwonenden duidelijk is geworden dat daarmee een grote opbrengst wordt gegenereerd. Of een windturbine-opstelling uiteindelijk wel of niet mooi gevonden wordt, blijft een kwestie van smaak. De absolute hoogte van een windturbine in het landschap blijkt overigens moeilijk te schatten. Belangrijker voor de aanblik is de verhouding van ashoogte en rotordiameter en ook het toerental van de rotor; grotere rotoren draaien langzamer en worden daardoor als rustiger ervaren.

8 MEER INFORMATIE Neem voor meer informatie over windenergie of andere vormen van duurzame energie contact op met het Informatiecentrum Duurzame Energie. Andere uitgaven over windenergie Windenergie geschikt in het landschap Informatieblad over omgevingseffecten en regelgeving Windenergie op maat voor agrariërs Praktijkgericht informatieblad voor particuliere initiatiefnemers Windturbines Overzicht van windturbines op de Nederlandse markt Kleine windturbines Overzicht van turbines voor de gebouwde omgeving De Windwijzer Uitgebreide adressenlijst van instanties op het gebied van windenergie Windenergie: Handleiding participatie Over de mogelijkheden van participatie in windparken Handboek Risicozonering windturbines CD-rom: Leidraad voor de toetsing van veiligheidscriteria (Novem) Informatie over andere vormen van duurzame energie Aardwarmte Bio-energie Energie-opslag Groene elektriciteit Warmtepompen Waterkracht Zonnestroom Zonnewarmte Projectbureau Duurzame Energie, september 2004 Tekst: PDE. Foto's: Hans Pattist. Illustraties: Novem. Overname door derden van (delen van) dit informatieblad is slechts toegestaan na schriftelijke toestemming van PDE. Dit informatieblad is met de grootste zorg samengesteld. Aan de inhoud kunnen echter geen rechten worden ontleend. WE001/