De wind kruipt waar hij gaan kan

Windenergie is slecht in te passen, zeggen sceptici, en het milieu schiet er niks mee op. Maar de windwereld lijkt zelfverzekerd. Zeker als het gaat om turbines op zee.

Waar de weerstand tegen windenergie vandaan komt, dr.ir. Bart Ummels, projectmanager offshore windenergie bij Siemens in Den Haag, weet het ook niet precies. Maar dat er weerstand is, is duidelijk. Windenergie, beweren sceptici - via de fractie van Geert Wilders zelfs tot in de Tweede Kamer aan toe - levert per saldo helemaal geen energiebesparing op, en geen CO₂-reductie. En vormt dan ook een onzinnige bestemming voor subsidies. Op websites worden lange sommen gemaakt om dat allemaal aan te tonen. Grootschalige fraude, zo luidt de conclusie in het opgewonden jargon van de populisten.
Ummels kent de kritiek niet alleen, hij springt ook geregeld op de discussies in. Niet eens zozeer om te overtuigen, zegt hij. 'Maar vooral om aan te geven dat de inpassing van windenergie een onderwerp is dat je niet op de achterkant van een sigarendoos moet willen doorrekenen. Daar is de zaak echt te ingewikkeld voor.'
Ummels kan het weten. In 2009 promoveerde hij aan de Technische Universiteit Delft op een onderzoek naar de inzetbaarheid van windenergie. Wat, was de vraag, is er aan windvermogen in te passen in het bestaande en Europees aangesloten elektriciteitsnet zonder dat er problemen ontstaan rond stabiliteit, zekerheid van stroomvoorziening en kosten?
Zijn antwoord: heel veel. Zonder uitstoot, ook dat, van broeikasgassen. In cijfers voor Nederland scheelt dat 19 miljoen ton CO₂, pakweg eenderde van alle uitstoot in de hele stroomsector.
Daarbij gaat Ummels uit van 12 gigawatt aan windvermogen: 8 GW op zee en 4 GW op land. Nederland heeft nu voor ongeveer 2,2 GW aan windturbines staan, vooral op land. Op zee nog niet veel, maar deze maand worden in die richting wel grote stappen voorwaarts verwacht. Dan verdeelt het ministerie van Economische Zaken nieuwe subsidies voor bijna 1 GW zeewind. Uiteindelijk, is het uitgangspunt van het kabinet, zou er omstreeks 2020 voor ongeveer 6 GW op zee moeten draaien.
Absoluut geen weggegooid geld, zegt Ummels. Tegenstanders van wind, zegt hij, hamerden lang op de gebrekkige inpasbaarheid in het stroomnet. Het argument was: wind is onbetrouwbaar, waardoor er steeds kolen- of gascentrales moeten blijven bijspringen; dat kost geld en levert ook minder schone energie op dan het lijkt, omdat ze vaak op het verkeerde moment voorhanden zijn.
De leider van het windenergieonderzoek in Delft, prof. Gijs van Kuik, heeft het idee dat die inpasbaarheidsdiscussie, met dank ook aan Ummels, nu wel ongeveer voorbij is. Van Kuik: 'De stroommarkt is veel dynamischer geworden. Er wordt voortdurend geregeld en gehandeld. Het oude idee dat je een basislast hebt die maar doordraait, en dat al het bijregelen vanwege de variabele vraag duur en inefficiënt is, gaat allang niet meer op.'
Bovendien, voegt Jos Beurskens, wind-energiedeskundige van het energie­onderzoeks­centrum ECN in Petten, eraan toe, is de voorspelbaarheid van de wind zelf de laatste jaren sterk verbeterd. 'Het is niet meer zo dat we voortdurend worden verrast. Het aanbod van windenergie is op een termijn van een etmaal redelijk voorspelbaar. Tijd genoeg om dat op een verstandige manier met de stroomvraag in evenwicht te brengen. Via handel. En met betere centrales.'
Daarbij komt dat de stroombehoefte juist flexibeler wordt, zegt Frits Verheij, bij energieadviesbureau Kema in Arnhem, verantwoordelijk voor future energy systems. 'Straks wacht de wasmachine even tot het gaat waaien. Slimme netten zullen vraag en aanbod beter met elkaar in evenwicht brengen.'
Toch zijn zekere aanpassingen onvermijdelijk. Verheij en collega's bij Kema hebben dat onlangs in twee rapporten uitgerekend. Conclusie van het ene rapport, een advies aan het ministerie van EZ, dat deze week is verschenen: wind kan in het huidige energiesysteem worden ingepast, als dat tenminste flexibel genoeg is. Conclusie van het andere rapport, dat twee weken geleden in Brussel is gepresenteerd: het wordt wat makkelijker als je naast reservecapaciteit zorgt voor dikke Europese stroomverbindingen, die de variaties kunnen opvangen. `Dat kost investeringen, maar de uiteindelijke stroomprijs is lager dan de prijs gebaseerd op steeds duurdere fossiele brandstoffen.'
Uit Ummels rekenwerk bleek dat de stabiliteit van de stroomvoorziening met gedeeltelijk windenergie geen grootschalige opslag vergt, als die internationale stroomverbindingen worden aangelegd. Lang was gedacht dat het opslaan van overschotten aan windstroom, als het hard waait en de vraag niet groot is, essentieel zou zijn. Volgens de Delftse berekeningen is dat niet alleen overbodig - er zijn namelijk genoeg mogelijkheden om de stroom in te passen - maar ook veel te duur. Sterker nog: wellicht lost de groeiende vloot elektrische auto's het eventuele probleem straks vanzelf op. Al die accu's bij elkaar vormen 's nachts ook een prachtreservoir voor windstroom.
En als je de stroom echt nergens kwijt kunt, kunnen de windmolens altijd nog een korte tijd worden afgeschakeld. `Dat is misschien een paar keer per jaar nodig. Maar dat is economischer dan het hele systeem op de pieken in te richten', zegt Christian Hewicker van Kema, die gaat over de stroommarkt en regulering daarvan.
Windmolens blijken onder voorwaarden dus best inpasbaar. Volgens Ummels is dat mede een reden waarom de discussie nu wordt toegespitst op het milieueffect van windenergie.

Kern van de aanhoudende meningsverschillen is de vraag wat voor centrales er draaien om de wispelturigheid van wind te ondervangen.
Als dat vuile centrales zijn, die ook nog eens minder efficiënt draaien omdat ze niet op vol vermogen staan, worden de geleverde kilowatturen stroom minder doelmatig opgewekt, en bovendien met meer CO₂-uitstoot dan nodig is.
Volgens critici kan dit het ontbreken van broeikasgasuitstoot bij windenergie volledig tenietdoen. Of erger nog: het kan de opwekking per saldo klimaatonvriendelijker maken. Maar ook dat is onzin, berekende Ummels vorig jaar in zijn proefschrift met zo realistisch mogelijke simulaties (inclusief de nieuwe kolencentrales die op stapel staan). Windenergie bespaart uitstoot, en hooguit iets minder dan zou kunnen, omdat de kolencentrales iets moeten inleveren op hun rendement.
Het verlies aan efficiëntie is misschien 10 procent van de CO₂-winst die je boekt, schat Hewicker. Een marginaal effect, dat soms om politieke redenen zwaar wordt overdreven. Wind, zegt Ummels, is echt schoon. Prof. Van Kuik heeft het idee dat de discussies vanzelf zullen wegebben: 'Als je gaat inbreken op een productiepark dat is geoptimaliseerd, zul je wat aan rendement inleveren, dat is logisch, en dat is waar de critici terecht op wijzen.
'Maar de simulaties laten zien dat het effect echt marginaal is, en dat wind netto echt winst betekent. Nu is er misschien even wat mismatch, maar mijn punt op de horizon is 2050. Dan is grootschalige wind een realiteit.'
Volgens Siemensman Ummels moet de discussie niet op wind alleen worden gericht. 'In feite gaat het over de brandstofmix van de toekomst als geheel. Met fossiel. Met wind, Zon, Kern misschien ook. Elk met hun voor- en nadelen.'
Van Kuik is niet bang dat wind tussen wal en schip zal raken. Wind, zegt hij, heeft aantoonbaar de laagste maatschappelijke kosten van alle bronnen en verkeert (met wereldwijd rond de 170 duizend megawatt) nog maar in de eerste helft van de leercurve, vooral omdat de technologie eigenlijk nu pas serieus de zee op gaat.
Funderingen op zee vormen een grote kostenpost, waarop dus zo groot mogelijke molens moeten worden gezet om de investeringen terug te verdienen. Die enorme, logge gevaartes, met een spanwijdte tot wel 150 meter, vergen nieuwe technologie en ontwerpen, vooral in de manier waarop ze optimaal worden ingeregeld op het windaanbod.
Zijn collega Beurskens beaamt dat: 'Technisch is er nog veel te doen, en door de wisselende overheidssteun lijkt het soms wel de processie van Echternach: drie stappen vooruit en twee achteruit, zeker voor de Nederlandse industrie. Maar windenergie krijgt de plaats die ze verdient, daar ben ik van overtuigd.'
Wachten op betere technologie is wat Van Kuik betreft geen optie.
'Toen de Dakota's vlogen, hebben we ook niet gezegd dat de technologie wel klaar was.'

'Er is ruimte genoeg in het productiepark voor wind, zonder dat de stabiliteit eronder lijdt'

De wind kruipt waar subsidie lokt

Persson en Van Calmthout (P&vC) laten in hun artikel over windenergie slechts mensen aan het woord, die graag windmolens bouwen, verkopen en laten draaien. Dat is hun werk. De windwereld is zelfverzekerd en stuurt aan op 12 GW windvermogen. Op het moment is dat nog 2,2 GW. Er zou op zee tot 2020 al ~ 5,8 GW bij moeten komen. Daar moet aardig wat aan te verdienen zijn. Wij denken dus, dat die windmannen zelf oprecht in hun missie geloven. Ook als ze het mis hebben, is er nog cognitieve dissonantie om te helpen. Buiten hun kring zijn er ook ongelovigen. Die vind je volgens P&vC op het internet. Dat zijn “populisten”, die de windmannen van “grootschalige fraude” betichten. De auteurs hebben vast wel ergens zulke teksten gelezen, maar voor ons is dit een onheuse kwalificatie, waar wij verder over willen zwijgen. Wie zich ervan wil vergewissen, kijke op deze webstek .

Het artikel bevat geen verifieerbare cijfers. Het zijn stellingen of beweringen zoals die in een luchtig gesprek gemakkelijk over de tafel komen. Een aantal uitkomsten over de inpassing van de windelektriciteit in het net van de modelstudie van Ummels zijn door Udo weerlegd. Maar windman, emeritus hoogleraar Van Kuyk, weet dat niet. Hij zegt: “de inpassingsdiscussie is voorbij”, een nietszeggende opmerking, goed voor de borreltafel.
Een model is pas echt goed, als de resultaten met feitelijke metingen overeenstemmen. De Groot en ik vonden in Duitsland – waar de windelektriciteit veel verder ontwikkeld is dan bij ons – in sommige jaren, dat de windstroom meer brandstof kostte dan hij bespaarde. Wij werken niet met modellen, maar wij kijken naar de uitkomsten. Ummels vertelde, dat critici de inpassing van wind uitrekenen op de achterkant van een sigarettendoosje. Dat zouden ze niet moeten doen. Hij legt uit waarom: “Het is te ingewikkeld”. Misschien heeft hij tegen P&vC nog meer gezegd, maar dat staat niet in het artikel.

12 GW windvermogen zou ca. 33% van de CO₂-uitstoot in de elektriciteitsector gaan besparen. Dit cijfer zou kloppen, voor het huidige verbruik, indien men corrigeert voor de niet fossiele, meest nucleaire, stroom uit binnen- en buitenland. Er komt dan wel ca. 10 GW aan molens bij! Zonder dat gewone opwekkingscapaciteit overbodig wordt. Elders, als de windmannen het hebben over inpassingsproblematiek, schudden ze ‘smart grid’ oplossingen zoals opslag in auto’s uit hun mouw. Daarmee neemt het elektriciteitsverbruik aanzienlijk toe. Dat zit of niet in het model, of de 33% klopt niet. Bovendien gebruikt het model dus de foute rekenwijze voor de besparingen, waar De Groot en ik over vielen. Er is aan het rekenwerk, dat niet op een sigarettendoos past, daarom nog wel iets te verbeteren.

Over de inpassing van die 12 GW laten de windmannen luchtig wat ballonnetjes op. Auto’s op batterijen en 'dikke stroomverbindingen' met andere landen. De stroombehoefte wordt flexibeler, denkt de heer Verweij. Ja, maar mensen willen rijden, of het waait of niet. Ze blijven ook niet thuis om elektriciteit aan het net te leveren, omdat het niet waait. Bij MacKay in ‘Sustainability without the hot air’ is na te lezen hoeveel wagentjes er nodig zijn om die buffercapaciteit te leveren. Met zoveel auto’s kan het openbaar vervoer wel inpakken. De landen aan het andere eind van die dikke kabels zetten ook windmolens neer. Soms strekken gebieden van windstilten zich dagenlang uit over West Europa van Denemarken tot Spanje en van Engeland tot Polen. De problemen die dat geeft, schuiven de windmannen opzij met allerlei ongewisse toekomstmuziek. En zij bepleiten dat wij op die basis miljarden investeren. Het enige windland dat – bij zijn met stuwmeren gezegende buren – substantiële opslagcapaciteit kan gebruiken, Denemarken, doet dat door de stroom vaak voor niets te leveren en duur terug te kopen. De consument betaalt, niet de producent die wind gegarandeerd afzet en het verlies bij anderen neerlegt. De Denen betalen het meest voor hun elektriciteit. Herwicker rept voorzichtig van ‘afschakelen’ van de windstroom bij overproductie. Maar voorlopig strijden de windmannen hier en elders onverdroten voor voorrang op het net. De toch al lage opbrengst van de molens zou anders verder afnemen. Het is beter voor het imago, als anderen betalen en de negatieve gevolgen alleen blijken bij de fossiel gestookte centrales. Hij denkt dat het door ons opgeworpen rendementsverlies ‘niet meer dan 10% van de CO₂-winst neemt’. En Van Kuyk vindt dat ‘even wat mismatch’. In het Engels klinkt het niet zo erg. Maar het kost wel honderden miljoenen. En de 10% is een slag in de lucht, omdat de producenten de echte cijfers niet prijsgeven. Overigens, de windmolens schakelen zichzelf ook af, maar op een ongelegen moment. Mackay toont dat het in het winderige Ierland 17 dagen per jaar praktisch windstil is (april 2006 – april 2007). Windman Beurskens wil dat met voorspellen verhelpen. ‘Bovendien de voorspelbaarheid van wind is verbeterd. Die is nu redelijk voorspelbaar op termijn van een etmaal en dus via handel en met betere centrales…’ Uit de Duitse, Engelse en Ierse gegevens blijkt dat weersystemen meestal te omvangrijk zijn om van wind naar geen wind te transporteren. We moeten dus gewoon fossiel de fluctuaties blijven opvangen met de onvermijdelijke doublering van de machinerie en het rendementsverlies. Indien we alleen betere centrales inzetten, zonder extra op- en afregelen om de windfluctuaties op te vangen, besparen we echt brandstof. Maar dat zei hij niet. MacKay legt uit dat wind inpassen zonder opslag niet kan. Fluctuaties in Engeland vereisen bij volledig gebruik van windenergie het opschakelen van 3,7 GW per uur, dus 4 grote centrales erbij of eraf.

Het artikel meldt ook, dat het Brusselse rapport over meer interconnectors uitgaat van steeds duurdere fossiele brandstoffen. Wij kennen het rapport niet. Maar we weten wel, dat de constructie van extra interconnectors en windparken en vooral hun offshore onderhoud fossiele brandstof vergt. Die kosten stijgen gewoon mee, en het prijs- en brandstofvoordeel van wind zal niet worden, wat men ervan verwacht.

Op zee moeten grote molens komen, want funderingen op zee vormen een beduidende kostenpost. Over dat laatste vinden de windmannen en wij elkaar. Er moet dan ook lang stroom geproduceerd worden voor die energiekosten zijn terugverdiend. De windmannen zwijgen verder over de energiekosten van het onderhoud. Vergelijk het eens met een boorplatform. Dat produceert typisch zo’n 4 – 8 GWyr fossiel. Zou je daar elektriciteit van maken dan is dat 2 – 4 GWyr. De molens van de windmannen zullen 5 MW vermogen hebben en een ‘duty factor’ van 30%, dus elk 1,5 MWyr produceren. Om het booreiland te evenaren zijn er dus zo’n 2000 molens nodig. Die moeten met een bootje – een helicopter gaat niet – alle apart voor onderhoud worden bezocht, als de zeegang het toelaat. Dat wordt een logistieke nachtmerrie. En de brandstof die het kost? Of doen we dat met zeilschepen? Is de discussie daarover, zonder dat wij dat hebben gemerkt, misschien ook al voorbij?

Dit zijn zo maar een paar vragen, die P&vC niet hebben gesteld. Er is dus stof voor een vervolg-artikel.

Noten

B. Chr. Ummels heeft een verdienstelijk proefschrift geschreven. Maar de wetenschap staat niet stil.
F. Udo heeft daarop houtsnijdend kritiek geleverd.
G. Dijkema, Z.Lukszo, A. Verkooijen, L. de Vries & M. Weijnen hebben vorig jaar april in een studie in opdracht van het ministerie van Economische Zaken gewaarschuwd voor de inpassingsproblemen.
Wij (KdG & ClP) hebben op basis van Duitse en Nederlandse praktijk gegevens laten zien, dat besparing van fossiele brandstof en CO₂-uitstoot door toevoeging van windelektriciteit aan het net twijfelachtig is.
BENTEK Energy, LLC rapporteerde op 16 april 2010 de toeneming van CO₂-uitstoot en die van schadelijke, andere gassen door Amerikaanse centrales als gevolg van de inkoppeling van windelektriciteit.
(NB. Dit zijn feitelijke gegevens, geen uitkomsten van modelstudies!)
R. de Mol, Lid van de Tweede Kamer, heeft de Minister van Economische Zaken op de kwestie aangesproken. Dat was moedig bij alle tegenwind. Een Kamerlid van een andere partij gaf toe, dat onze argumenten hem wel hadden overtuigd. "Maar", voegde hij er aan toe, "als ik dat morgen ga roepen, hoe lang denk je, dat ik hier dan nog zit?"
F.Udo schreef ook een commentaar op het P&vC-stuk, waarvoor de krant geen ruimte had.