Eindrapport IWT TETRA 090192

Eindrapport IWT TETRA 090192 Gebruik van microwindturbines voor het leveren van hernieuwbare energie aan particulieren en kleine bedrijven Mark RUNACRES (projectleider) Jochem VERMEIR (projectmedewerker) Tim DE TROYER (voorzitter gebruikerscommissie) Erasmushogeschool Brussel, 2012

Samenvatting In dit rapport beschrijven we de resultaten van het project Gebruik van microwindturbines voor het leveren van hernieuwbare energie aan particulieren en kleine bedrijven (IWT TETRA 090192). Als de conclusie van dit project in een zin samengevat moet worden, luidt deze: In tegenstelling tot wat vaak wordt beweerd zijn kleine windturbines rendabel, mits de turbine goed wordt gekozen en de plaatsing zorgvuldig gebeurt. In het kader van het project werd een exhaustief overzicht opgesteld van de windturbines met een nominaal vermogen kleiner dan 100 kw die thans op de markt zijn. Voor meer dan 700 turbines worden basisgegevens zoals cut-in en cut-out snelheden, geschatte jaarlijkse productie, kostprijs en indien beschikbaar een vermogenscurve opgelijst. In de meeste gevallen zijn de gegevens die betrekking hebben tot de opbrengst gegevens van de fabrikant, die veelal optimistische schattingen zijn. De enorme spreiding in het rendement van kleine windturbines is typisch voor een jonge markt die nog ver staat van maturiteit. De inventaris geeft een waardevol overzicht van deze markt, maar conclusies over de geschiktheid van een specifieke turbine kunnen pas getrokken worden indien er onafhankelijke prestatiemetingen bestaan. De nood aan testvelden en een vorm van certificering voor kleine windturbines is dan ook een van de aanbevelingen van dit rapport. Omdat het Windplan Vlaanderen betrekking heeft op windsnelheden op 75 m, kunnen de resultaten van dit Windplan niet rechtstreeks gebruikt worden voor kleine windturbines, waarvan de ashoogte beperkt is tot 15 m. Daarom werden in het kader van dit project windmetingen uitgevoerd in landelijke en eerder verstedelijkte gebieden. Om een zo compleet mogelijk overzicht te bekomen werden deze metingen uitgebreid met windmetingen van het Koninklijk Meteorologisch Instituut (KMI), het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI), Laborelec en Power-Link. Om een zo coherent mogelijk beeld te vormen van de windsituatie in Vlaanderen zijn er in de mate van het mogelijke data verzameld voor het jaar 2011. Het jaar 2011 kan algemeen beschouwd worden als een gemiddeld jaar wat betreft de windkwaliteit. De regelgeving voor de plaatsing van kleine windturbines in Vlaanderen wordt vergeleken met die van buurlanden en van de Verenigde Staten. In een marktstudie die in het kader van dit project is uitgevoerd, wordt gepeild naar de houding tegenover kleine windturbines van Vlaamse gemeenten, particulieren, en KMOs. Wellicht is de belangrijkste conclusie van dit marktonderzoek dat hoewel nagenoeg alle Vlaamse gemeenten vinden dat Vlaanderen meer gebruik moet maken van windenergie, en denkt dat windenergie aan belang zal toenemen, de meeste gemeenten terughoudend zijn om toekomstige aanvragen voor de plaatsing van microwindturbines gunstig te behandelen. Er bestaan verscheidene rekentools die op basis van gegevens over een windturbine en de lokale windcondities, een schatting geven van de de economische rendabiliteit van een kleine windturbine. In dit rapport is de rekentool ontwikkeld door Association pour la Promotion des Energies Renouvelables gebruikt en verbeterd. Onze belangrijkste aanpassingen aan deze tool zijn de uitbreiding van het aantal opgenomen meetstations van iv

v 8 naar 25 (toevoeging van voornamelijk Vlaamse stations), de berekeningswijze van de extrapolatie van de windmetingen naar ashoogte, en enkele wijzigingen van de verrekening op financieel vlak. Ook is de tool vertaald naar het Nederlands. Deze rekentool is beschikbaar via de projectwebsite www.microwindturbines.be en is in combinatie met de windmetingen gebruikt voor een schatting van de terugverdientijden van een aantal turbines op mogelijke locaties in Vlaanderen. Op basis van de in dit project berekende terugverdientijden kan men stellen dat met steunmaatregelen zoals de ecologiepremie kleine windturbines voor ondernemingen rendabel zijn, als ze geplaatst worden op een goede locatie, en als een geschikte turbine wordt gekozen. (Een geschikte turbine is een turbine waarvan onafhankelijke metingen een goed rendement voorspellen in windcondities vergelijkbaar met de site die wordt overwogen. Dergelijke turbines zijn beperkt in aantal. In het onderhavig project hebben we voornamelijk gebruik gemaakt van de Skystream 3.7 van Southwest Wind Power en de Fortis Montana). Geschikte locaties beperken zich niet tot een smalle kuststrook maar kunnen zo ver landinwaarts als Zaventem worden gevonden. De omgeving en in het bijzonder de aanwezigheid van gebouwen speelt in de economische rendabiliteit een cruciale rol. Een hoofdaanbeveling van dit rapport is dat het voor het plaatsen van microwindturbines sterk aangewezen is om een grondige analyse uit te voeren van de omgeving. De klassieke vuistregels voldoen enkel voor eenvoudig terrein. CFDsimulaties indien mogelijk aangevuld met windmetingen bieden een veel betrouwbaarder beeld. De beschikbaarheid van informatie over terrein en bebouwing in programma s als Google Earth heeft de kost van deze simulaties drastisch gereduceerd. Voor particulieren zijn windturbines thans minder rendabel. Het invoeren van steunmaatregelen kan hier verandering in brengen. In het kader van dit project werden twee windturbines aangekocht van Chinese makelij (met financiële steun van een EFRO-project). Deze windturbines worden ingezet in prestatiemetingen. Deze metingen zijn pas helemaal aan het einde van het project van start kunnen gaan, en bieden nog geen grond voor besluiten. Deze prestatiemetingen zullen gaandeweg beschikbaar gemaakt worden via de projectwebsite.

Inhoudsopgave Samenvatting Inhoudsopgave iv vi Inleiding 1 1 Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 3 1.1 Literatuurstudie meetsensoren......................... 3 1.2 Low-cost meetbox voor driedimensionale windsnelheidsmetingen..... 7 1.3 Beschrijving meetopstelling.......................... 9 1.4 Calibratie van de meetbox in de VUB windtunnel.............. 11 2 Werkpakket 2: Windmetingen 12 2.1 Inleiding..................................... 12 2.2 Verwerken windmetingen........................... 12 2.3 Eigen windmetingen.............................. 18 2.4 Windmetingen KMI.............................. 20 2.5 Windmetingen KNMI............................. 21 2.6 Windmetingen Laborelec............................ 22 2.7 Windmetingen Powerlink........................... 22 3 Werkpakket 3: Inventarisatie 23 3.1 Inventarisatie van de microwindturbines................... 23 3.2 Marktstudie over groene energie........................ 25 3.3 Inventarisatie van de stedenbouwkundige aspecten van microwindturbines 26 4 Werkpakket 4: Rekenschema 35 4.1 Inleiding..................................... 35 4.2 Rekentool.................................... 35 4.3 De jaarlijkse energieopbrengst......................... 35 4.4 Terugverdientijd................................ 41 4.5 Interne opbrengstvoet............................. 42 4.6 Subsidies.................................... 42 5 Werkpakket 5: Evaluatie 44 5.1 Installatie van microwindturbines....................... 44 5.2 Testen van de microwindturbines....................... 50 5.3 Verwerking van de gemeten resultaten.................... 56 5.4 Update en validatie van de rekentool..................... 59 6 Werkpakket 6: Optimalisatie 64 vi

vii 6.1 Optimale plaatsing van windturbine..................... 64 6.2 Technologische optimalisatie van de microwindturbine........... 70 6.3 Onderzoek naar innovatieve concepten voor microwindturbines...... 71 7 Werkpaket 7: Finalisering van de valorisatie 76 7.1 Ontwikkelen van de website www.microwindturbine.be........... 76 7.2 Integratie van de rekentool in de website................... 76 7.3 De prestatiemetingen en rekentool vormen de basis van overleg met de industrie..................................... 76 7.4 De totale output van het project wordt verzameld in een eindrapport... 77 Bibliografie 78 A Windmetingen 81 A.1 Windmetingen KMI.............................. 81 A.2 Windmetingen KNMI............................. 117 A.3 Eigen windmetingen.............................. 129 A.4 Windmetingen Power-Link : Oostende.................... 144 A.5 Windmetingen Laborelec : Linkebeek..................... 147 B Inventaris 151 C Testrapport 305 D Markstudie naar kleine windturbines in Vlaanderen 338 D.1 Gemeenten................................... 338 D.2 KMO s...................................... 346 D.3 Particulieren.................................. 354

Inleiding In Vlaanderen staan in 2011 iets minder dan 200 grote windturbines 1 (in het bereik van 0,5 5 MW), dat is ongeveer vier keer meer dan het aantal kleine windturbines (minder dan 100 kw). Nochtans is de investeringskost van een kleine windturbine in de orde van grootte van tienduizenden euro, daar waar grotere turbines vaak miljoenen euro kosten. De Vlaamse WindEnergie Associatie (VWEA) meent dat de markt van kleine windturbines vandaag gevangen zit in een vicieuze cirkel: Er is geen markt want technisch staat het niet op punt. En er wordt niet geïnvesteerd in het op punt stellen wegens het ontbreken van een markt. Het ruimtelijk beleid laat ook geen kleine windturbines toe, net omdat er geen op de markt zijn die landschappelijk en/of uit milieu-oogpunt geen extra belasting meebrengen. Nochtans tonen studies aan dat men in Vlaanderen voorstander is van windturbines, en dat men het belangrijk vindt te investeren in duurzame energievoorziening. Is de opbrengst van kleine windturbines in Vlaanderen dan echt onvoldoende? In dit project hebben we uitgezocht of het zinvol is om als particulier of als KMO te investeren in kleine windturbines. Aan de hand van windmetingen, windsimulaties, de opbrengst van kleine windturbines (gemeten en geïnventariseerd), mogelijke subsidies, en een ontwikkelde rekentool, kunnen we de terugverdientijd van kleine windturbines nauwkeurig voorspellen. In combinatie met een studie van de stedenbouwkundige aspecten geeft dit ons een duidelijk beeld van de haalbaarheid van kleine windturbines in Vlaanderen. In Werkpakket 1 beschrijven we de opbouw van de verschillende meetsystemen die we hebben gebruikt voor het uitvoeren van de windmetingen. Voor de meting van de 2Dwindsnelheid zijn voornamelijk de klassieke cup-anemometers gebruikt; 3D-metingen zijn uitgevoerd met ultrasone anemometers. Aangezien de ashoogte voor kleine windturbines in Vlaanderen beperkt is tot 15 m, zijn onze metingen vaak op deze hoogte uitgevoerd. Alle apparatuur is gecalibreerd volgens de vigerende IEC 61400-12-1 norm. Werkpakket 2 beschrijft hoe de windmetingen zijn uitgevoerd en verwerkt tot windrozen, energierozen, en Weibull-verdelingen. In de loop van het project hebben wij gemeten op vijf sites (Ranst, Anderlecht, Sint-Ulriks-Kapelle, Haacht, en Wachtebeke). Daarnaast hebben we gebruik gemaakt van windmetingen van het KMI (12 sites), het KNMI (4 sites), en van twee leden van de gebruikersgroep (Laborelec en Power-Link). Een belangrijke verwezenlijking van het project is het opstellen van de meest uitgebreide inventaris van kleine windturbines (< 100 kw) vandaag. Van meer dan 700 turbines zijn de kostprijs en technische specificaties verzameld. Werkpakket 3 beschrijft daarnaast ook de resultaten van een eigen marktstudie naar de interesse in kleine windturbines in Vlaanderen, zowel bij particulieren, KMO s, als bij gemeenten. Tenslotte 1 Bron: Vlaamse WindEnergie Associatie (VWEA), http://www.vwea.be/ 1

worden ook de stedenbouwkundige aspecten van kleine windturbines geïnventariseerd, voor Vlaanderen en de omliggende landen en regio s, en voor de Verenigde Staten. Om de projectresultaten in concrete vorm ter beschikking te stellen van iedereen is in Werkpakket 4 een rekentool ontwikkeld. Deze tool is gebaseerd op een bestaande rekentool die werd vertaald en uitgebreid. Met deze rekentool kan de jaaropbrengst en de terugverdientijd van een kleine windturbine worden voorspeld op basis van meetgegevens van naburige weerstations, omgevingsparameters, type windturbine, en de mogelijkheid tot fiscale voordelen en subsidies. Deze rekentool is beschikbaar via de projectwebsite ontwikkeld in werkpakket 7. In het kader van dit project zijn door de uitvoerders twee kleine windturbines (EC1000 W en HY5kW) aangeschaft en geïnstalleerd. Werkpakket 5 beschrijft de specificaties van deze windturbines, hun installatie, en de testwijze. Daarnaast werden de prestaties van turbines gemonitord bij bedrijven uit de gebruikerscommissie en daarbuiten. De verwerking van deze prestatiemetingen wordt gebruikt om de voorspellingen van de rekentool te testen en te valideren. Werkpakket 5 sluit af met een voorspelling van de terugverdientijd van twee goede kleine windturbines (Skystream en Montana) voor sites van het KMI en het KNMI, zowel voor particulieren als voor KMO s. Werkpakket 6 vat enkele belangrijke conclusies samen: zo is het voor de jaaropbrengst uitermate belangrijk om de turbine oordeelkundig in te planten. De optimale plaatsing van een turbine op een bepaalde site wordt ingeschat via een combinatie van windmetingen en numerieke simulaties (CFD-berekeningen). Verder worden aandachtspunten vermeld voor de technische optimalisatie van kleine windturbines, en een inschatting van enkele recente innovatieve concepten. In Werkpakket 7 worden de resultaten van het project verspreid aan de hand van de website www.microwindturbine.be, de rekentool, overleg met de industrie, en onderhavig rapport. 2

Hoofdstuk 1 Werkpakket 1: Ontwikkeling van een meetsysteem voor windsnelheidsmetingen 1.1 Literatuurstudie meetsensoren De verschillende types meetsensoren die worden gebruikt voor windsnelheidsmetingen zijn: Cup anemometer Propeller anemometer Ultrasone anemometer Thermische anemometer Schoepen anemometer Laser anemometer Cup anemometer Een cup anemometer (Wilson and Truppi, 2000) is een ronddraaiend molentje met een verticale as waarop 3 (of 4) verschillende halve bollen of cups zijn aangebracht. Omdat de halve bollen binnenin hol zijn, zullen deze meer wind vangen dan de bolle zijde. Hierdoor gaat het molentje rond de verticale as draaien. De beweging van de draaiende cups wordt via de as, optisch-elektronisch omgezet in een bloksignaal. De frequentie van dit bloksignaal is evenredig met het aantal rotaties van de anemometer, waardoor deze gelinkt kan worden aan de windsnelheid. In figuur 1.1 wordt een voorbeeld getoond van dit type anemometer. Deze anemometer wordt veel gebruikt voor windmetingen vanwege zijn goede prestaties op het vlak van nauwkeurigheid (<1%) en lage responstijd. Figuur 1.1: Thies first class cupanemometer 3

Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 4 Propeller anemometer Een propeller anemometer (Wilson and Truppi, 2000) bestaat uit een propeller met meestal drie of 4 bladen op een horizontale as. De as van de propeller is verbonden met een kleine generator. Deze genereert een sinusoidaal AC-signaal waarvan de frequentie afhankelijk is van het toerental. Een hogere windsnelheid zorgt dus voor een hoger toerental wat op zijn beurt zorgt voor een hogere frequentie van het elektrisch signaal. Op deze as staat ook een windvaan (of staartmechanisme) die ervoor zorgt dat de propeller steeds loodrecht op de luchtstroom staat. Het voordeel van het automatisch richten van de propelleras is dat de windrichting gemeten kan worden. Op de verticale as wordt een potentiometer geplaatst. Een vast elektrisch signaal wordt op de ingang van deze potentiometer geplaatst. Afhankelijk van de positie van de windvaan zal er dan een bepaald uitgangssignaal gemeten worden. Op basis van dit signaal kan de windrichting bepaald worden. In figuur 1.2 wordt een voorbeeld getoond van dit type anemometer. Belangrijke nadelen van deze anemometers zijn de lage nauwkeurigheid en de instabiliteit bij turbulente stromen. Figuur 1.2: R.M. Young model 05103 Ultrasone anemometer De snelheid waarmee geluidsgolven zich voortplanten staat in directe relatie met de windsnelheid. Een ultrasone anemometer (Ammann, 1994) is opgebouwd uit 2 (of 3) paren zender en ontvanger en maakt gebruik van dit principe (figuur 1.3). De zender en ontvanger worden recht tegenover elkaar geplaatst. De zender stuurt een referentiesignaal uit naar de ontvanger. Dit signaal zal door invloed van de windsnelheid en -richting versneld of vertraagd worden. De ontvanger meet het uitgezonden geluidssignaal en zet dit om naar een windsnelheid t.o.v de zender/ontvanger as. Door twee zender en ontvangerparen te gebruiken kan ook de windrichting worden afgeleid. In sommige gevallen gebruikt men drie paren, die elk loodrecht t.o.v. elkaar worden geplaatst. Op die manier kan de driedimensionale windsnelheid bepaald worden. Een voordeel van dit type anemometers is de lage bemonsteringstijd. Figuur 1.3: Werking ultrasone anemometer

Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 5 Thermische anemometer Thermische anemometers, ook wel hete draad anemometers (Higgins, 2005) genoemd, maken gebruik van een fijne draad (meestal wolfraam). De draad wordt elektrisch verhit tot een temperatuur boven de omgevingstemperatuur. De lucht die langs de draad stroomt heeft een koelend e ect op de temperatuur van de draad. Aangezien de elektrische weerstand van de meeste metalen afhankelijk is van de temperatuur van het metaal, kan de windsnelheid worden afgelezen door de elektrische stroom door de draad te meten. Deze elektrische stroom is immers afhankelijk van de weerstand. Er bestaan verschillende types van dit soort anemometers : CCA (constant current anemometer), CVA (constant voltage anemometer), CTA (constant temperature anemometer). Deze types onderscheiden zich door een specifieke variabele (stroom, spanning, temperatuur) constant te houden. In figuur 1.4 wordt een voorbeeld getoond van dit type anemometer. Figuur 1.4: Thermische anemometer Schoepen anemometer Deze anemometers (Kellerman, 2001) zijn eenvoudige apparaten die snel, betrouwbaar en nauwkeurig de windsnelheid kunnen meten. Dit is wel enkel wanneer het apparaat op de juiste manier georiënteerd wordt. Gezien de vorm van de schoepen moet het apparaat loodrecht op de richting van de luchtstroom geplaatst worden om een correct metingen te hebben. Deze anemometers zijn dan ook zo uitgevoerd dat ze makkelijk in de hand kunnen gehouden worden (figuur 1.5). Als de wind langs de bladen van de rotor blaast, beginnen deze rond hun as te draaien. De as is verbonden met een kleine generator die een elektrische stroom opwekt. Deze stroom is dan een maat voor de windsnelheid. Figuur 1.5: Schoepen anemometer

Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 6 Laser anemometer Een laser anemometer (Goldman, 1991) stuurt een lichtbundel (infrarood licht) naar een vast punt. Deze bundel wordt gebruikt als referentie. Na contact met de luchtdeeltjes wordt een deel van de lichtbundel weerkaatst en naar een ontvanger gestuurd. Het weerkaatste deel is de e ectieve meetbundel. Het bewegen van de luchtdeeltjes zorgt voor een verschil in frequentie tussen beide lichtbundels. De verandering van de frequentie wordt gerelateerd aan het Dopplere ect (waargenomen verandering van frequentie van geluid, licht of andere golfverschijnselen door een snelheidsverschil tussen de zender en ontvanger). Het verschil in frequentie is dan een maat voor de windsnelheid. Dit principe wordt weergegeven in figuur 1.6. Figuur 1.6: Werking laser anemometer Momenteel worden deze anemometers (Lidar: Light Detection And Ranging) veel gebruikt voor windmetingen voor grote windturbines. Het voordeel van dit soort anemometers is dat de lens aangepast kan worden zodat de windsnelheid tot op een hoogte van ongeveer 200 m bepaald kan worden. Bij deze toepassingen maakt men gebruik van een wig. Hierdoor zal de lichtbundel in bepaalde richting worden gedwongen. Als men deze dan laat roteren tegen een constante snelheid verkrijgt men een conische lichtbundel. De conische lichtbundel zorgt ervoor dat een groot deel (een schijf) van de wind wordt gereflecteerd. Op die manier kan men dan windsnelheidsvector bepalen. In sommige gevallen zal men ook gebruik maken van geluid. Dit type anemometer noemt men Sodar (SOnic Detection And Ranging) en wordt getoond in figuur 1.7. Figuur 1.7: Sodar anemometer

Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 7 1.2 Low-cost meetbox voor driedimensionale windsnelheidsmetingen Voor het ontwerp van een low-cost meetbox voor driedimensionale windsnelheidsmetingen zijn er een aantal opties onderzocht. De meest logische oplossing is het gebruiken van 3 cup anemometers die loodrecht t.o.v elkaar worden geplaatst. De prijs van 3 cup anemometers van voldoende kwaliteit is echter hoger dan die van een 3D ultrasone anemometer. Om de kostprijs van de meetbox zo laag mogelijk te houden is een prototype met propeller anemometers gebouwd. Door propeller anemometers te gebruiken i.p.v cup anemometers kan het aantal sensoren terug gebracht worden van 3 naar 2. De opstelling van de propeller anemometers wordt weergegeven in figuur 1.8. Figuur 1.8: Low-cost meetbox Door de metingen op de juiste manier te verwerken kan de driedimensionale windsnelheid worden afgeleid. De eerste anemometer meet de grootte en de hoek van de windvector in het xy-vlak (figuur 1.9). Figuur 1.9: Windvector in het XY-vlak We noteren F xy de windsnelheid gemeten door de horizontale anemometer, en de hoek gemeten door de horizontale anemometer De tweede anemometer meet de grootte en de hoek van de windvector in het yz-vlak (figuur 1.10). We noteren

Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 8 Figuur 1.10: Windvector in het yz-vlak F yz de windsnelheid gemeten door de verticale anemometer, en de hoek gemeten door de verticale anemometer De 3 componenten van de windsnelheidsvector kunnen dan als volgt worden berekend: F x = F xy sin( ) (1.1) F y = F yz sin( ) (1.2) F z = F yz cos( ) (1.3) De kost van het prototype wordt bepaald door de kost van de anemometers en de kost van de constructie. Voor een meting met een voldoende nauwkeurigheid domineert de kost van de anemometers en is de eigen meetbox duurder dan een ultrasone 3D anemometer die in de handel verkrijgbaar is. Daarom werd besloten om de driedimensionale windsnelheidsmetingen uit te voeren met ultrasone 3D anemometers (zie volgende paragraaf), en niet te kiezen voor een eigen meetbox.

Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 9 1.3 Beschrijving meetopstelling Hieronder worden de twee basisopstellingen beschreven voor de windmetingen die zijn uitgevoerd in dit project. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen de types windmetingen (tweedimensionaal of driedimensionaal). Voor beide types windmetingen is er nood aan een meetmast. Er is steeds geopteerd voor een masthoogte van 15 m. Het is namelijk zo dat de windsnelheid het beste wordt gemeten op de ashoogte van een turbine die mogelijk zou geplaatst worden. Aangezien de ashoogte voor een kleine windturbine in Vlaanderen wordt beperkt tot 15 m is het ook aangewezen deze hoogte te kiezen. In de meeste gevallen is er ook nog een extra anemometer toegevoegd, die op lagere hoogte werd opgesteld. Door 2 anemometers te gebruiken is het mogelijk de windsnelheid op 15 m hoogte te extrapoleren naar een andere hoogte. De tweede anemometer moet zo dicht mogelijk tegen de andere anemometer geplaatst worden zonder de topanemometer te beïnvloeden. Met deze extrapolatie kan dan ook de jaarlijkse energieopbrengst geschat worden van een middelgrote windturbine. Tweedimensionale windsnelheidsmetingen De basisopstelling voor tweedimensionale windsnelheidsmetingen(figuur 1.11) is de volgende: Mast Inensus Telescopic mast of Clark Tekmast Cupanemometer Thies first class of Vector Instruments 100 LK op 15 m Windvaan Thies compact wind vane of Vector Instruments 200WP op 12,5 m Cupanemometer Thies first class of Vector Instruments 100 LK op 10 m Zonnepaneel Britisch Petroleum 10Wp pv module op 4 m Datalogger Campbell Scientific CR8xx series op 1,5 m Figuur 1.11: Tweedimensionale windsnelheidsmetingen

Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 10 Driedimensionale windsnelheidsmetingen De basisopstelling voor driedimensionale windsnelheidsmetingen (figuur 1.12) is de volgende: Mast Inensus Telescopic mast of Clark Tekmast Ultrasone 3D anemometer R.M.Young model 81000v op 15 m Cupanemometer Thies first class of Vector Instruments 100 LK op 10 m Datalogger Campbell Scientific CR1000xx series of Audon Electronics Gigalog E Figuur 1.12: Driedimensionale windsnelheidsmetingen

Werkpakket 1: Ontwikkeling van een windmeetsysteem 11 1.4 Calibratie van de meetbox in de VUB windtunnel De meetapparatuur die werd gebruikt voor de windmetingen in dit project zijn steeds gecalibreerd. De calibratie werd in de windtunnel van de VUB uitgevoerd of voor de fabrikant door een onafhankelijke instelling. De calibratie is steeds gebeurd op basis van de IEC 61400-12-1 normen.

Hoofdstuk 2 Werkpakket 2: Windmetingen 2.1 Inleiding Het Windplan Vlaanderen (Cabooter et al., 2000) geeft een indicatie van het potentieel van windenergie in Vlaanderen op 75 m hoogte. In dit plan wordt rekening gehouden met ondermeer windaanbod, plaatsconfiguraties, landschappelijke inpassing, netinpassing, milieuvoorwaarden en vogelbeschermingsgebieden. De resultaten van het Windplan Vlaanderen kunnen echter niet rechtstreeks geëxtrapoleerd worden naar microwindturbines die op veel lagere hoogtes worden gebruikt, mogelijks in bebouwde gebieden. Daarom werden in het kader van dit project windmetingen uitgevoerd op lagere hoogtes in zowel landelijke als verstedelijkte gebieden. De gegevens uit deze windmetingen werden opgeslagen in een databank. Deze databank is later uitgebreid met windmetingen van het Koninklijk Meteorologisch Instituut (KMI), Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI), Laborelec en Power-Link. Om een zo globaal mogelijk beeld te vormen van de windsituatie in Vlaanderen zijn er in de mate van het mogelijke data verzameld voor het jaar 2011. Het jaar 2011 kan algemeen beschouwd worden als een gemiddeld jaar wat betreft de windkwaliteit. Nadat al deze metingen verzameld werden, zijn ze verwerkt en geanalyseerd volgens een vast stramien. De resultaten hiervan zijn terug te vinden in appendix A. 2.2 Verwerken windmetingen In deze paragraaf worden alle aspecten van de verwerking van de metingen nader toegelicht. Uit de ruwe data worden de volgende eigenschappen voor elke site afgeleid: Maandelijkse gemiddelden Jaarlijkse energieopbrengst van enkele kleine windturbines Frequentiediagram en Weibullverdeling Windroos Windroos van de frequenties Energieroos Maandelijkse gemiddelden De maandelijkse gemiddelde tonen de variaties van de gemiddelde en de maximale voorkomende gemiddelde windsnelheid voor de betre ende meetperiode. In deze tabellen ziet men een duidelijk verschil tussen de windsnelheden gemeten in het zomer en winter 12

Werkpakket 2: Windmetingen 13 Figuur 2.1: Maandelijkse gemiddelde site KMI : Beitem seizoen. In figuur 2.1 wordt een voorbeeld getoond van één van de resultaten van de data van het KMI. Jaarlijkse energieopbrengst Voor het berekenen van de jaarlijkse energieopbrengst wordt de Method of bins (Manwell et al., 2010) gebruikt. In deze methode worden de ruwe data opgedeeld in windsnelheidsintervallen. De breedte van elk interval is 1 m/s. Door het aantal metingen in een bepaald interval te delen door het totaal aantal metingen wordt de kans op een bepaald interval berekend. De gemiddelde snelheid kan dan worden uitgedrukt als met N het totaal aantal metingen, N B het aantal intervallen, N B U = 1 X f j m j, (2.1) N j=1 f j het aantal metingen in elk interval en m j het midden van het j-de interval [m/s]. Voor de volgende stap is het nodig de vermogenscurve van de windturbine in rekening te brengen. Deze curve beschrijft het opgewekte vermogen bij een bepaalde windsnelheid. Een voorbeeld van zo een curve is te zien in figuur 2.2. Voor elk interval wordt nu het vermogen berekend. De bijdragen van alle intervallen worden met de juiste weging bij elkaar opgeteld om zo tot de jaarlijkse energieopbrengst te komen. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van de volgende vergelijking: met N B X E = P w (m j )f j 4t, (2.2) j=1 E de jaarlijkse energieopbrengst [kwh/jaar]

Werkpakket 2: Windmetingen 14 Figuur 2.2: Vermogenscurve van de Skystream 3.7 P w het vermogen van de windturbine bij een bepaalde snelheid [kw] 4t de tijd [uren/jaar]. Deze berekening is herhaald voor een aantal bekende windturbines: Skystream van Southwest Wind Power Montana van Fortis Wind Energy HY5kW van Huayingwind Power Nheowind 3D van Nheolis 3D wind turbines Hierbij moet vermeld worden dat enkel de vermogenscurve van de Skystream gebaseerd is op testresultaten van een onafhankelijke instantie. De andere vermogenscurves zijn gebaseerd op gegevens van de producent. Frequentiediagram en Weibullverdeling Voor het opstellen van een frequentiediagram wordt opnieuw de Method of bins gebruikt. Alle frequenties in een bepaald interval worden in een figuur weergegeven (figuur 2.3). Op deze figuur 2.3 wordt ook de Weibull kansverdeling afgebeeld (rode lijn). De Weibull kansdichtheidsfunctie is een schatting van het frequentiediagram door een continue kansverdeling. Deze functie wordt berekend op basis van volgende vergelijking: met p(u) = k U k c c p de kans op een bepaalde windsnelheid [%], U de windsnelheid [m/s], k de vormfactor en c de schaalparameter. " 1 U # k exp c (2.3)

Werkpakket 2: Windmetingen 15 Figuur 2.3: Frequentiediagram en Weibull site Sint-Ulriks-Kapelle De vorm en schaalparameters kunnen worden bepaald met de volgende uitdrukkingen (Manwell et al., 2010): 1.086 U k = (2.4) U met c = U de gemiddelde windsnelheid [m/s], U de standaarddeviatie en (x) de gamma-functie. U (1 + 1 k ) (2.5) Uit bovenstaande vergelijkingen volgt dan de kansverdeling voor de windsnelheid. Windroos Voor het opstellen van de windroos worden de ruwe data opgedeeld in windrichtingbins. Van elke bin wordt de gemiddelde windsnelheid berekend en weergegeven op een polair assenstelsel. Een voorbeeld hiervan is te zien in figuur 2.4. De breedte van de bins voor de windrichting is hier 22,5.

Werkpakket 2: Windmetingen 16 Figuur 2.4: Windroos site KNMI : Woensdrecht Windroos van de frequenties Voor deze analyse worden de data opnieuw opgedeeld in windrichtingbins. Door het aantal metingen in een bepaalde bin te delen door het totaal aantal windmetingen, wordt de frequentie op een bepaalde windrichting bekomen. Op die manier is de dominante windrichting ook makkelijk af te leiden. Voor figuur 2.5 is dit bijvoorbeeld zuidwest. De breedte van de bins op deze figuur is 45.

Werkpakket 2: Windmetingen 17 Figuur 2.5: Windroos van frequenties voor site Laborelec (Linkebeek) Energieroos Hiervoor worden de windrichtingbins uit de vorige berekening hergebruikt. De totale kinetische energie per m 2 in elke bin wordt bepaald door volgende vergelijking: met E i = 1 1000 XN i k=1 1 2 u3 k (2.6) E i de energie per m 2 in windrichtingsbin i [kwh], u k de gemeten windsnelheid (uurgemiddelde), de luchtdichtheid [kg/m 3 ], en N i het aantal elementen in de i-de bin. In figuur 2.6 is duidelijk te zien dat het zuidwesten de windrichting is met de meeste energie.

Werkpakket 2: Windmetingen 18 Figuur 2.6: Site KMI : Koksijde 2.3 Eigen windmetingen In het kader van dit project is er gemeten op de volgende sites: Ranst Anderlecht Sint-Ulriks-Kapelle Haacht Wachtebeke Hierna volgt een korte omschrijving van de sites en de gebruikte meetprocedure. Ranst De site in Ranst kan worden omschreven als landbouwgrond met lichte bebouwing. De meest geschikte positie voor het meten op de site is in eerste instantie bepaald op basis van een numerieke stromingsberekening (Computational Fluid Dynamics) van de zuidwestelijke windrichting. De werkwijze en validatie van deze berekeningen wordt verder besproken in werkpakket 6. Aangezien de metingen eerder lage gemiddelde windsnelheden vertoonden is deze studie uitgebreid met een aantal andere windrichtingen (zie werkpakket 6). Op basis van deze berekeningen is een nieuwe locatie gekozen om de metingen verder te zetten. Op beide locaties is de meetopstelling dezelfde : Cupanemometer Thies first class op 15 m en 10 m

Werkpakket 2: Windmetingen 19 Windvaan Thies compact wind vane op 12,5 m Datalogger CR 850 Campbell Scientific Uitmiddelingsperiode : 1 min Meetperiode locatie 1 : 11 maart 2011-13 december 2011 Meetperiode locatie 2 : 1 maart 2012-7 augustus 2012 Anderlecht De campus van Erasmushogeschool Brussel in Anderlecht is in het kader van dit project gebruikt als testveld. Verschillende meetopstellingen en apparatuur zijn voor het plaatsen op locatie getest op het voetbalveld van de campus. Eén van de meetopstelling is gedurende een langere periode gebleven. Deze metingen zijn dan ook terug te vinden in appendix A. Gezien het sterk verstedelijkt karakter van de site, zijn de gemeten windsnelheden zeer laag. De volgende meetopstelling is hier gebruikt: Cupanemometer Thies compact op 15 m en 10 m Windvaan Thies compact wind vane op 15 m Datalogger Aeolog Inensus Uitmiddelingsperiode : 15 min Meetperiode : 17 juli 2010-8 december 2010 Sint-Ulriks Kapelle De site in Sint-Ulriks-Kapelle is gelegen op een voetbalveld. Deze metingen werden ook gebruikt voor een masterproef. Het doel voor deze studie was het verbruik van de verlichting van het voetbalveld te verlagen. Voor het bepalen van de positie van de metingen op het terrein zijn er geen numerieke stromingsberekeningen uitgevoerd, aangezien de positie werd vastgelegd door de voorzitter van de club. De toegepaste meetopstelling is de volgende: Cupanemometer Wind sentry 03002-5 R.M. Young op 14 m Windvaan Wind sentry 03002-5 R.M. Young op 14 m Datalogger CR 200 Campbell Scientific Uitmiddelingsperiode : 1 min Meetperiode : 15 april 2010-7 augustus 2012

Werkpakket 2: Windmetingen 20 Haacht De site in Haacht kan worden omschreven als licht bebouwd gebied. De positie van de meetmast op de site werd bepaald door de eigenaar. Door onvoorziene omstandigheden (stormweer) zijn de metingen hiervoor geannuleerd na een beperkte meetperiode. Het volgende apparatuur is gebruikt voor de metingen: Cupanemometer Vector instruments A100LK op 15 m en 12 m Windvaan Vector Instruments W200P op 15 m Datalogger CR 800 Campbell Scientific Uitmiddelingsperiode : 1 min Meetperiode : 11 oktober 2011-9 december 2011 Wachtebeke De site in Wachtebeke is gelegen op het provinciaal domein Puyenbroeck naast een golfterrein. De site is relatief vlak met slechts enkele obstakels (bomen) en een sanitair blok. De windmetingen die hier worden uitgevoerd, worden gekoppeld aan prestatiemetingen op een kleine windturbine. De beschrijving van deze site en prestaties van de turbine worden verder besproken werkpakket 5. De volgende meetopstelling is toegepast: Cupanemometer Thies first class op 15 m en 12 m Ultrasone 3D anemometer R.M. Young model 81000 op 15 m Windvaan Thies compact wind vane op 13,5 m Temperatuursensor/vochtigheidssensor Thies combined temperature/humidity sensor Druksensor Thies pressure sensor Datalogger CR 1000 Campbell Scientific Uitmiddelingsperiode cupanemometer: 1 min Uitmiddelingsperiode ultrasone anemometer : 1 sec en 1 min Meetperiode : 18 juli 2012-9 augustus 2012 2.4 Windmetingen KMI Om de databank met windmetingen uit te breiden, zijn er voor dit project data aangekocht bij het KMI. Ruwe data van het jaar 2011 van alle meetstations in Vlaanderen zijn verwerkt en geanalyseerd. De volgende meetstations zijn in deze analyse gebruikt: Koksijde Middelkerke Beitem

Werkpakket 2: Windmetingen 21 Zeebrugge Zelzate Melle Sint-Katelijn-Waver Deurne Zaventem Retie Diepenbeek Kleine-Brogel De specifieke meetopstelling en de gebruikte meetapparatuur zijn voor deze sites niet bekend. Wel bedraagt de meethoogte voor meteorologische doeleinden 10 m. De weergegeven resultaten in appendix A zijn dan ook voor die hoogte. De windsnelheden op een hoogte van 15 m (de maximum toelaatbare ashoogte van een kleine windturbine) zijn hoger, maar aangezien er geen ruwheidslengtes bepaald zijn door het KMI, kunnen de data niet direct geëxtrapoleerd worden naar 15 m. Er moet rekening gehouden worden met het feit dat de windsnelheden op 15 m hoger zullen zijn dan de KMI data, wat bij het berekenen van terugverdientijden gebeurd is door de extrapolatie uit te voeren met een vaste, representatieve waarde van de ruwheidslengte (zie paragraaf 5.4). 2.5 Windmetingen KNMI Ook de gemeenten die grenzen aan het Vlaamse grondgebied kunnen helpen om de windcondities in Vlaanderen te vatten. Deze metingen zijn publiek beschikbaar (KNMI, 2012). Om de vergelijking te maken met het KMI zijn er enkel data verwerkt van het jaar 2011. De volgende meetstation in Nederland zijn gelegen aan de grens met België: Ell Maastricht Westdorpe Woensdrecht De specifieke meetopstelling en de gebruikte meetapparatuur zijn voor deze sites evenmin bekend. Ruwheidslengtes voor deze sites kunnen wel bepaald worden, maar gezien ze enkel gebruikt worden voor de vergelijking met de meetstations van het KMI zijn deze niet gebruikt.

Werkpakket 2: Windmetingen 22 2.6 Windmetingen Laborelec Deze windmetingen maken deel uit van prestatiemetingen op 2 windturbines op de site van Laborelec in Linkebeek (zie werkpakket 5). Al deze metingen zijn door het bedrijf zelf uitgevoerd. Laborelec maakt deel uit van de gebruikerscommissie en de metingen werden in het kader van dit project beschikbaar gesteld. Na het ondertekenen van een non-disclosure agreement is overeengekomen dat de resultaten getoond mogen worden zonder de ruwe data van de metingen te verspreiden. De volgende specificaties over de metingen kunnen worden meegedeeld: Cupanemometer 1 op 18 m Cupanemometer 2 op 15 m Windvaan op 15 m Uitmiddelingsperiode cupanemometer: 1 uur Meetperiode : 16 januari 2009-31 december 2009 2.7 Windmetingen Powerlink Het energiekennisplatform Power-Link is een gezamenlijk initiatief van AG Haven Oostende en de Universiteit Gent, gehuisvest op het wetenschapspark Greenbridge in de Oostendse achterhaven. Op dit wetenschapspark worden momenteel 4 windturbines getest. Energieopbrengsten en het ogenblikkelijk vermogen van de verschillende windturbines zijn publiek beschikbaar (PowerLink, 2012). De prestatiemetingen die worden uitgevoerd op deze turbines zijn niet publiek. Aangezien Power-Link een wetenschappelijke peter is van dit project, is er een overeenkomst waarbij de resultaten van de windmetingen voor het jaar 2011 wel getoond mogen worden. De specificaties van de metingen zijn de volgende: Cupanemometer Thies first class op 15 m Windvaan Mierij Meteo MW36 op 14,5 m Uitmiddelingsperiode cupanemometer: 1 dag Meetperiode : 1 januari 2011-31 december 2011 (Augustus ontbreekt) Door de beperkte sampletijd zijn de berekeningen van de jaarlijkse opbrengst van de windturbines niet betrouwbaar. De verlengde sampletijd zorgt voor uitmiddeling van de hoge waarden die een groot deel van de jaarlijkse opbrengst bepalen.

U T I L I T Y C O N N E C T I O N B A T T E R Y C H A R G I N G T e c h n ic a l S p e c if ic a t io n s R a t e d C a p a c i t y 2.4 k W R o t o r D i a m e t e r 1 2 f t ( 3.7 2 m ) W e ig h t 1 7 0 lb ( 7 7 k g ) S w e p t A r e a 1 1 5.7 f t 2 (1 0.8 7 m 2 ) T y p e D ir e c t io n o f R o t a t io n D o w n w in d r o t o r w it h s t a ll re g u la tio n c o n tro l C lo c k w is e lo o k in g u p w in d B l a d e s (3 ) F ib e rg la s s re in fo rc e d c o m p o s ite R a t e d S p e e d 5 0-3 3 0 r p m M a x im u m T ip S p e e d 2 1 6.5 f t / s ( 6 6 m / s ) A l t e r n a t o r S lo t le s s p e r m a n e n t m a g n e t b r u s h le s s Y a w C o n t r o l P a s s iv e G r i d F e e d i n g 1 2 0 / 2 4 0 V A C S p lit 1 P h, 6 0 H z 1 2 0 / 2 0 8 V A C 3 P h c o m p a t ib le, B a t t e r y C h a r g i n g 6 0 H z ( C h e c k w it h d e a le r f o r o t h e r configurations) B a t t e r y C h a r g e C o n t r o lle r k it a v a ila b le fo r b a tte ry c h a rg in g s ys te m s B r a k i n g S y s t e m E le c t r o n ic s t a ll r e g u la t io n w it h re d u n d a n t re la y s w itc h c o n tro l C u t - i n W i n d S p e e d 8 m p h ( 3.5 m / s ) R a t e d W i n d S p e e d 2 9 m p h ( 1 3 m / s ) U s e r M o n i t o r i n g W ir e le s s 2 - w a y in t e r f a c e S u r v iv a l W in d S p e e d 1 4 0 m p h ( 6 3 m / s ) W a r r a n t y 5 y e a r lim it e d w a r r a n t y m m 2 8 0 0 2 4 0 0 2 0 0 0 1 6 0 0 1 2 0 0 8 0 0 4 0 0 p h / s 0 0 1 1 2 2.3 3 3.5 4 4.7 5 6 0 6 7.1 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 W i n d S p e e d D a t a m e a s u r e d a n d c o m p ile d b y U S D A - A R S R e s e a r c h L a b, B u s h la n d, T X 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 0 m p h 5.6 7.9 1 0 1 2.3 1 4.5 1 6.8 1 9 2 1.2 2 3.5 2 4.6 m / s 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 1 0.5 1 1 A v e ra g e A n n u a l W S o u t h w e s t W i n d p o w e r 1 2. 4 K W D I S T R I B U T E D W IN D E N E R G Y S Y S T E M 0 0 2.5 7 P O W E R M O N T H L Y E N E R G Y F I V E Y E A R W 1 in d S p e e d A R R A N T Y 3 - C M L T - 1 3 3 8-0 1 R E V H 4-1 0 Hoofdstuk 3 Werkpakket 3: Inventarisatie 3.1 Inventarisatie van de microwindturbines Terwijl het ontwerp van grote windturbines min of meer gestandaardiseerd is, bestaat er een grote verscheidenheid aan microwindturbines. De laatste jaren werd veel aandacht besteed aan de ontwikkeling van innovatieve microwindturbines gebaseerd op verschillende werkingsprincipes. Voor dit project is een grondige inventarisatie en analyse uitgevoerd van alle bestaande microwindturbines. Nadien is dit nog uitgebreid naar kleine windturbines met een vermogen lager dan 100 kw. De inventaris is hoofdzakelijk gebeurd op basis van bestaande informatie en rapporten via eigen opzoekingswerk. De turbines worden ingedeeld volgens type (met horizontale as, met verticale as gebaseerd op liftkracht en andere concepten). De inventaris is voor zover de projectuitvoerders weten het meest uitgebreide overzicht thans beschikbaar en is bijgevoegd aan dit eindrapport in Appendix B. Van elke windturbine in de inventaris worden een aantal specificaties en de kostprijs meegegeven. In figuur 3.1 is een voorbeeld weergegeven van een aantal bekende windturbines die in de inventaris staan. Image&& Naam& & Bedrijf& Vermogen& Rotor& diameter& & & & P o w e r ( W ) M o n t h l y E n e r g y O u t p u t ( k W h ) Sky5 stream& 3.7& T a k e C o n t r o l o f Y o u r E n e r g y N e e d s Proven&7& & Montana& Southwest& wind&power& Proven& energy& Fortis& energy& Cut5 in&& & 2400&W&& 3,7&m& 3,5& m/s& 2500&W& 3,5&m& 3,5& m/s& 70&m/s& (max.& Wind& snel5 heid)& Cut5out& & & 25&m/s& 2109& kwh/jaar& (Test& Schoon5 dijke&& Ugem&=&3,8& m/s&)&& Jaarlijkse& Prijs& Productie& & 4655& kwh/jaar& (Ugem&=&5& m/s)& Berekend& 5000&W& 5&m& 2& m/s& 25&m/s& 2691& kwh/jaar& (Ugem&=& 3,8&m/s)& Schoon5 dijke& &10742& Incl.& mast&& &14000& incl.& mast& &18508& Incl.& Mast& Mogelijkheid& P5 met& curve& netconnectie& & Ja& Ja& Ja& Ja& Nee& Ja& Figuur 3.1: Voorbeeld Inventaris 23

Werkpakket 3: Inventarisatie 24 Hieronder volgt een korte verklaring van alle specificaties die gebruikt worden: Vermogen: Dit is het nominaal vermogen Cut-in: Dit is de windsnelheid waarbij de wind turbine een positief elektrisch vermogen produceert. Indien er start wordt vermeld in dit vak, betekent dit dat enkel de windsnelheid gegeven is waarbij de windturbine begint te roteren Cut-out: Dit is de windsnelheid waarbij de wind turbine stopt met het produceren van elektrisch vermogen. Dit wordt verwezenlijkt op verschillende manieren om de last op de turbine te beperken bij hoge windsnelheden. Indien er Max. wind snelheid wordt vermeld in dit vak, betekent dit dat enkel de windsnelheid wordt gegeven waarbij de windturbine zou overleven. Jaarlijkse productie: Dit is de energie die de windturbine jaarlijks zou opbrengen. In dit vak is steeds een opmerking bij vermeld. Indien de opbrengst door de fabrikant gegeven is zonder een gemiddelde windsnelheid bij te vermelden, staat er de opmerking Schatting. Indien er wel een gemiddelde windsnelheid gegeven bij de jaarlijkse opbrengst dan staat er bijgeschreven berekend. Indien de windturbines reeds getest is, wordt de testlocatie en de gemiddelde windsnelheid er bij vermeld. Kostprijs: Deze is steeds in e gegeven. Er staan verschillende windturbines in de inventaris waarbij de prijs in $ of andere valuta werd gegeven. Dit is steeds omgezet naar euro met de huidige koersen (periode oktober-november 2010) om een goede vergelijking te kunnen maken tussen de verschillende windturbines. In de meeste gevallen is er niet gegeven wat in de prijzen is inbegrepen (mast, generator,... ). Enkel indien er een vermelding incl. of excl. in dit vak staat, is er meer informatie gegeven P-curve: Hier staat er vermeld of er een vermogenscurve beschikbaar is of niet.

Werkpakket 3: Inventarisatie 25 3.2 Marktstudie over groene energie Een eerdere studie (Van Hamme and Loix, 2011) toonde reeds aan dat er in Vlaanderen een draagvlak is voor windenergie: 64 % vindt het belangrijk dat energie op een duurzame manier wordt opgewekt, en 84 % is voor de aanleg van windturbines in Vlaanderen. Deze marktstudie peilde evenwel naar windenergie in het algemeen, en hoewel geen onderscheid werd gemaakt tussen grote en kleine windturbines, was deze bevraging duidelijk uitsluitend op grote windturbines gericht. In samenwerking met GfK Significant uit Leuven hebben wij een nieuwe marktstudie uitgevoerd, met de nadruk op de houding tegenover kleine windturbines, en dit zowel bij Vlaamse gemeenten, particulieren, en KMO s. De resultaten van deze studie zijn beschreven in Bijlage D; hierna worden de voornaamste conclusies samengevat. Zowat alle Vlaamse gemeenten vinden het belangrijk dat energie op een milieuvriendelijke manier wordt opgewekt. Men vindt overheidssteun belangrijk voor zonne-energie (66 %), windenergie (38 %), waterkrachtcentrales (64 %), gascentrales (38 %), en biomassacentrales (66 %). Steun voor kerncentrales (18 %) en steenkoolcentrales (15 %) is beduidend minder belangrijk. Van de ondervraagde gemeenten is 77 % voor de aanleg van windturbines (algemeen), hoewel slechts een 10 % van de ondervraagden reeds windturbines hebben staan op hun grondgebied. 79 % van de Vlaamse gemeenten is op de hoogte van het bestaan van de omzendbrief (zie hoofdstuk 3.3), en 38 % heeft reeds een of meerdere aanvragen gekregen voor de installatie van kleine windturbines. In deze gemeenten waren er gemiddeld 2,3 aanvragen gedurende de voorbije drie jaar, 1,7 door particulieren en 0,7 door bedrijven. Van deze aanvragen werd gemiddeld slechts 1 goedgekeurd; er zijn nu gemiddeld 0,8 kleine windturbines geïnstalleerd per gemeente in Vlaanderen. Opmerkelijk is dat de meeste gemeenten terughoudend zijn om toekomstige aanvragen gunstig te behandelen: 25 % zegt van niet, 57 % antwoordt misschien, en slechts 18 % meent waarschijnlijk wel. Nochtans is 97 % van de gemeenten het eens dat Vlaanderen meer gebruik moet maken van windenergie, en denkt 89 % dat windenergie aan belang zal toenemen. Vlaamse gemeenten zijn vooral beducht voor de (visuele) hinder die een wildgroei aan kleine windturbines zou veroorzaken. Men is daarom eerder geneigd om de inplanting in KMO-zones te steunen dan bij particulieren. Van de meer dan 200 gecontacteerde KMO s vulden slechts 14 in de enquête in. De resultaten, hoewel dus zeker niet representatief, wijzen voorzichtig op een in het algemeen positieve houding tegenover windenergie in Vlaanderen, maar een beperkte kennis van de technologie van kleine windturbines: de deelnemende KMO s onderschatten eerder de terugverdientijd en de vereiste investeringskost. Nochtans is ongeveer de helft wel bereid om te investeren in kleine windturbines wanneer hen realistische terugverdientijden en investeringskosten worden voorgelegd. Ook de Vlaamse inwoners zijn over het algemeen voor windturbines: bijna 76 % is eerder voor of heel erg voor; ongeacht of men in de stad of op het platteland woont, mannen iets meer (78,7 %) dan vrouwen (72,1 %). Ongeveer 64 % weet wat een kleine windturbine is, terwijl 0,5 % van de ondervraagden er zelf een heeft, voornamelijk in West-Vlaanderen (0,7 %) en Antwerpen (0,8 %). Over de mogelijkheid om een kleine windturbine te installeren is men verdeeld: 31 % meent van niet, 32 % van wel, de overige 37 % antwoordt misschien. Mensen die landelijk wonen zijn net iets meer geneigd om een eigen windturbine te overwegen: 38,6 % tegenover 36,8 %; en mannen eerder (42,9 %) dan vrouwen (33,3 %). Vooral mensen tussen 25 en 55 staan hiervoor open (ca. 40 % is voor); mensen onder 24 (36,3 %) en boven 55 (33,6 %) zijn minder enthousiast.

Werkpakket 3: Inventarisatie 26 3.3 Inventarisatie van de stedenbouwkundige aspecten van microwindturbines De wetgeving betre ende de aanvraag van een stedenbouwkundige vergunning voor microwindturbines is niet uniform binnen Europa, en zelfs niet binnen België. Stedenbouwkundige reguleringen omtrent microwindturbines in de buurlanden (Nederland, Frankrijk, Duitsland, Verenigd Koninkrijk) zijn onderzocht op best practices. Ook de regelgeving in Vlaanderen en Wallonië wordt besproken, aangevuld met de stedenbouwkundige aspecten in een van de marktleiderslanden (Verenigde Staten van Amerika) op gebied van kleine windturbines. Vlaanderen De Vlaamse regering heeft in 2009 een omzendbrief (Van Mechelen and Crevits, 2009) opgesteld die het kader beschrijft voor het beoordelen van vergunningsaanvragen voor de inplanting van kleine en middelgrote windturbines. In deze brief wordt een onderverdeling gemaakt op basis van de ashoogte en het vermogen van de windturbine. Zo spreekt men over een kleine windturbine indien de ashoogte kleiner is dan 15 m. De ashoogte wordt steeds gemeten van op de voet van de turbine. Dit wil zeggen vanaf het maaiveld indien de windturbine op de grond wordt geplaatst, van op het gebouwdak bij een installatie op een gebouw. De middelgrote windturbines hebben een ashoogte groter dan 15 m en een maximaal vermogen tot 300 kw. Voor de kleine en middelgrote windturbines is enkel een stedenbouwkundige vergunning vereist. Voor de grote windturbines met een vermogen groten dan 300 kw is er ook een milieuvergunning nodig. Zoals hierboven wordt vermeld is het noodzakelijk een stedenbouwkundige aanvraag in te dienen. Deze vergunning worden in eerste aanleg ingediend bij en beoordeeld door het gemeentebestuur. Voor de bouwaanvraag dient er een dossier samengesteld te worden. Dit dossier zal in zesvoud gekopieerd worden (5 voor de gemeente en één kopie voor aanvrager) en bevat de volgende documenten: Bouwaanvraag Aanstiplijst nr. 2 Beschrijvende nota (Technische informatie van de wind turbine) 6 kleurenfoto s (foto s van de 4 windrichtingen - 2 foto s van de toekomstige plaatsing) Kopie van inplantingsplan (aanduiding met nummering van de foto s en aanduiding plaatsing) Bij de beoordeling van het al of niet toekennen van een stedenbouwkundige vergunning zal men rekening houden met enkele beoordelingscriteria, waarbij wordt niet enkel gekeken wordt naar de huidige situatie maar ook op toekomstige ontwikkelingen met het perceel. De criteria zijn: De wijze van integratie van de windturbine in de omgeving Het geluid dat de turbine produceert De slagschaduw