Vragen

Theorie

Websites

Powerpoint
over windenergie


Windenergie
 
 

Vragen: (te vinden in de onderstaande teksten)

1. Waarom is de zee voor de Nederlandse kust uitermate geschikt voor windmolens ?
2. Hoeveel windmolens zouden we moeten bouwen ?
3. Hoeveel staan er nu op zee ?
4. Wat is het voordeel van de gebieden tussen de windmolenparken op zee in ?
5. Is het een probleem voor het net dat er dan weer wel wind is en dan weer niet ?
6. Bestaan er mogelijk nog betere grote windmolens ?
7. Kleinschalige windmolens brengen niet veel op maar welke misschien wel ?

Theorie

De ligging van Nederland aan zee, waar de wind doorgaans een belangrijke rol speelt, maakt energieopwekking uit wind uiterst interessant. Onder is te zien waar het het hardste waait. De Nederlandse kust is dus zeer geschikt. 



Eigenlijk zouden er vele tientallen windmolenparken in de Noordzee geplaatst moeten worden. Men wil in 2020 6000 MW = 2.000 molens in het Nederlandse deel van de Noordzee hebben staan (= 15 % van de totale Nederlandse vraag) Als we allemaal elektrisch gaan rijden wordt de energievraag 40 maal hoger. Dan hebben we 80.000 windmolens in zee nodig. Volgens bureau OMA (Rem Koolhaas) moet er een ring van windmolenparken in de Noordzee komen als een soort hek rond de bestaande ecologische zones. Tussen de molens kunnen matten geplaatst worden of stenen voor rifvorming. Ook moet er een supergrid komen dat de stroom transporteert. 

In 2010 heeft men in Engeland besloten voor 30.000 MW aan windmolens te gaan bouwen in zee. 6400 molens voor 110 miljard. Geeft 25 % van de Britse energievraag (20 miljoen huishoudens) en levert 70.000 banen op in Engeland.  De molens worden bijna zo groot als de Euromast. In Engeland is elektriciteit maar 20 % van het totale energieverbruik.Dus de molens leveren dadelijk 5 % van de energievraag.

Om in Nederland 20 % van de energievraag te verduurzamen (over 10 jaar) heb je 35 % groene stroom nodig. Over 10 jaar staan er nog voor 2/3e grijze energiecentrales dus eigenlijk zou alles wat nu wordt geïnvesteerd groen moeten zijn. Het tegendeel is waar, men bouwt vier nieuwe kolencentrales en omdat het investeringsklimaat niet gunstig is en er teveel fluctuaties in het beleid zijn (in 2010).  

Hier onder een uitgewerkt plan daarvoor. Zie www.zeekracht.nl 

 

Voor Egmond staan 10-18 km uit de kust 36 windmolens van 3 MW = 108 MW in 27 km2. Het gemiddeld vermogen is 32 MW. Bij Ijmuiden staat 25 km uit de kust 60 x 2 MW = 120 MW. De opbrengst is (maar) 50 MW. De wieken hebben 80 m in diameter op 14 km2 ofwel 1 km2 kan 1 a 2 MW leveren. In 6 maanden is de energie die nodig is om zo'n molen te maken terugverdiend. Financieel na 7-8 jaar. De levensduur is 15 jaar. Op het land kost een molen 8 euroct per kW, op zee 16 euroct en een kolencentrale kost 5 euroct/ kW.     
Bron: Energie Survival Gids van Jo Hermans.

RWE wil 6 miljard gaan investeren in twee windmolenparken ver uit de Nederlandse kust. Goed voor 2,5 miljoen huishoudens. In totaal 400 molens ( = 15 miljoen per molen) 70 en 65 km voor Schiermonnikoog. De molens worden 90 meter hoog.

Op dit moment zijn de kosten:
Een windmolen op zee 2000 euro /kW (vermogen) = 6 miljoen (per 3 MW molen) Onderhoud 240.000 over 20 jaar. Draait 3350 uur vol. 6,5 - 8,5 ct per kWh.
Een molen op land 1150 euro / kW = 3,45 miljoen (per 3 MW molen) Onderhoud 117.000 over 20 jaar. Draait 2000 uur vol. 
Zonnepanelen kosten 4000 euro / kWpiek.

Na drie maanden heeft een windmolen de energie teruggewonnen van de productie ervan. Bij windkracht 4 begint de productie van energie pas. Rond windkracht 5 produceert een windmolen 50 % van de capaciteit. Bij windkracht 7 of hoger 100 %.
 

Windsnelheid in m/s windkracht Productie in % van capaciteit Jaaropbrengst per m2 rotor oppervlak  Vermogen per m2 rotor oppervlak
1 1  0,0    
2 2 0,1    
3 2 1,2    16 W / m2
4 3 4,0  192 kWh / m2  
5 3 8,5  375 kWh / m2  75 W / m2
6 4 15,7  648 kWh / m2  
7 4 26,0 1029 kWh / m2 206 W / m2
8 5 39,8 1536 kWh / m2  
9 5 57,6   437 W / m2
10 5 78,6    
11 6 92,2    
12 6 97,6    
13 - 25 6-hoger 100    

Het vermogen neemt toe met de derde macht van de windsnelheid. De kracht met het kwadraat. Er bestaan kaarten waarop staat aangegeven hoeveel wind er potentieel waait. Windmolens op zee zijn twee maal zo duur maar hebben 60 - 70 % meer opbrengst.
Dat is in

Midden Nederland Zuid Holland Noord Holland, Zeeland, Wadden Zee
4,5 5 - 5,5 5,5 - 6,2 m/sec 7,0 - 7,4
Jan 6 ; Juni 4 m/s   Den Helder Jan 7,3  ; Juni 6 m/s
Texel          Jan 9    ; Juni 6 m/s
 

Men wil in 2020 7500 MW geplaatst hebben waarvan 100 - 2000 molens op zee (van 80 - 130 m) en 1000 op land (van 70 - 100 m)

Over een jaar produceert een windmolen 28 % van de totale capaciteit.

Darwind maakt molens van 5 MW voor op zee. Ze hebben geen tandwielen (die normaal om de paar jaar vervangen moeten worden) en minder verlies bij de opwekking. Grote nadeel is dat de generator hetzelfde toerental moet hebben als de wielen. Hoe sneller de wieken draaien hoe meer stroom. Soms gaan ze wel bijna 400 km/uur. Dat geeft veel slijtage in de zilte zeelucht. Daarvoor zoekt men nu naar nieuwe materialen. Molens van 5 - 6 MW zijn 115 - 130 meter hoog. Men is molens van 8 - 10 MW aan het ontwikkelien.

Bij een olieprijs van 60-70 dollar per vat is windenergie rendabel. Bij grootschalige toepassingen en vanwege het feit dat men leert van vorige projecten is te verwachten dat de prijs nog behoorlijk omlaag kan.
 
Voor vogels bestaan botsingseffecten, barrière-effecten en effecten voor het leef- en fourageergebied. Bijna alle soorten hebben de neiging hun koers zodanig aan te passen dat er om het windpark heen gevlogen wordt. Minder dan 1% van de migrerende eenden en ganzensoorten dicht genoeg bij de turbines komt om een risico te lopenbotsingen zijn niet waargenomen. Ook het effect van geluid door bijvoorbeeld heien wordt klein geacht. Er wordt verwacht dat vissen gewend kunnen raken aan laag frequent geluid.

In theorie zijn de nadelen - schaduw, geluid - trillingen - reflexie- verstoring telecommunicatie - vogels. (Veel minder vogels hebben er last van dan gedacht).

Windturbines op het land moeten ca 400 à 600 meter van elkaar worden geplaatst om niet in elkaars wind te staan. Vanwege de geluidshinder mag binnen een afstand van 350-700 meter van de turbine geen woning worden gebouwd. De draaiende rotorbladen en de windturbine zelf veroorzaken schaduw. Binnen een afstand van 12 maal de as hoogte kan hinder worden ondervonden. zie
http://www.cpb.nl/nl/pub/cpbreeksen/bijzonder/57/bijz57.pdf

De grootschalige inpassing van windenergie in onze elektriciteitsvoorziening is technisch prima mogelijk. Het bestaande elektriciteitssysteem kan de variaties in vraag en windaanbod ook in de toekomst op elk moment opvangen, zolang er gebruik wordt gemaakt van actuele windvoorspellingen. Verder hoeven er geen voorzieningen voor energieopslag te komen.’ Dit zijn de belangrijkste conclusies van het proefschrift van Bart Ummels aan de TU Delft (april 2009).

De inpassing van windenergie in het Nederlandse elektriciteitssysteem kan zorgen voor een vermindering van de productiekosten van 1,5 miljard euro per jaar en een afname van de CO2-uitstoot met 19 miljoen ton per jaar. Daar kunnen kolen en gas niet tegenop!

Een belangrijke oplossing hiervoor zit in internationale handel van elektriciteit, omdat het buitenland dit overschot vaak wel kan gebruiken. Verder is een verruiming van de ‘openingstijden’ van de internationale elektriciteitsmarkt gunstig voor windenergie. Momenteel bepalen de elektriciteitsbedrijven een dag van tevoren hoeveel elektriciteit ze in het buitenland gaan kopen of verkopen. Windenergie kan beter worden ingepast als het tijdsverschil tussen de handel en het maken van de windvoorspelling kleiner is.

zie http://www.olino.org/articles/2009/04/02/windenergie-the-sky-is-the-limit#more-4423

Per verticale m2 levert een windmolen 100 W. Het vermogen is evenredig met de derde macht van de windsnelheid. 2x zoveel wind geeft 8 maal zoveel energie. Vandaar dan je windmolens moet zetten waar het hard waait, op zee of aan de kust of hoog. Maak ze ook groot. De wind wordt geremd tot 1/3e van de snelheid. Molens met twee wieken zijn efficiënter, maar draaien sneller en vindt men storender.

De Donqi Urban windmill levert tot 1100 kW per molen. Kosten voor het plaatsen en aansluiten van 3 molentjes 22.610 euro = 6850 euro / kW

In de groene stroom in Nederland heeft windenergie (in 2009) een aandeel van 30 procent. In totaal staan er nu 1840 windturbines in Nederland (op land en in zee) met een gezamenlijk vermogen van 1581 megaWatt.

Een grotere windturbine bevat honderd kilo nedodymium. Dit metaal is wel erg zeldzaam aan het worden. Het zeldzame aardmetaal is 0 op in ongeveer dertig tot veertig jaar bij het huidige gebruikstempo en een groei van de wereldeconomie met 3 procent. Gaan we massaal over op windturbines en elektrische auto's dan gaat het veel harder en kunnen we al binnen acht tot vijftien jaar het eindpunt bereiken.

Op de wereld staat in 2010 in
V.S. 33 GW
Duitsland 27 GW
China 20 GW 
Spanje 17GW
Denemarken 3 GW en
Nederland is 8e met 1, 7 GW. 

voor meer theorie zie onder.
 

 
windmolenpark Websites
 

www.zeekracht.nl  www.meewind.nl




 

Urban windmolens

http://www.donqi.eu/werking.htm

Traditionele windmolens zijn vanwege hun formaat en eigenschappen echter niet geschikt voor decentrale energieopwekking. Own Urban Windmill is ontworpen om in een gebouwde omgeving optimaal te presteren. De energieopbrengst is gemaximaliseerd door bij weinig wind een versnelling te genereren, die het mogelijk maakt vanaf 2Bft elektriciteit op te wekken.

De windmolen is sterk genoeg om tot 12Bft elektriciteit op te wekken en zelfs windsnelheden van 200 km/uur te overleven. Bovendien is Own Urban Windmill veel stiller en compacter dan de windmolens die we vandaag de dag kennen.
 
Bij de Own Urban Windmill zijn drie rotors met een gezamenlijke doorsnede van 1,5 meter in een turbine zijn geplaatst. De turbine heeft twee functies: het dempen van het geluid van de rotors en het versnellen van de luchtstroom. Doordat het turbinehuis de vorm heeft van een venturi, wordt de binnenstromende lucht versneld.

Het effect daarvan op het geleverde vermogen is enorm: dat kan tot de derde macht toenemen. Dekleine turbine levert bij een gemiddelde windsnelheid van 4,5 meter per seconde jaarlijks 1.400 kilowattuur. Dat is bijna de helft van de elektriciteitsbehoefte van een gemiddeld huishouden, en een factor drie hoger dan het vermogen van de meeste kleine windmolens die nu te koop zijn.

Andere urban windmills brengen weinig op zie http://www.olino.org/articles/2008/10/22/test-resultaten-kleine-windturbines

 

http://www.energieplatform.nl/energieopties/windenergie/

http://www.zondirect.com/html/energyball.html

Men tracht tegenwoordig ook windenergie op te wekken met kleinschalige windvangers als
deze energyball.

http://www.hetronix.com/product.html heeft ook kleinschalige windvagers
 

http://wind-energie.startpagina.nl/

Startpagina over windenergie

http://www.milieucentraal.nl/pagina?onderwerp=Windenergie
Theorie over windenergie

http://www.bouwtrefpunt.nl/kennisbank/75-windenergie.htm
goede site met veel info over windenergie

www.windenergie.nl

Site voor professionals over windenergie

http://nl.wikipedia.org/wiki/Maglev_windturbine
http://www.inhabitat.com/2007/11/26/super-powered-magnetic-wind-turbine-maglev/

Windturbine die 1000 maal meer stroom opwekt ? Door gebruik van permanente magneten ontstaat er geen frictie waardoor dit soort windmolens veel efficiënter kunnen werken dan de huidige generatie windmolens. Kosten 53 miljoen dollar Kan per stuk 750.000 woningen van stroom voorzien. Ook kan het tot 500 jaar meegaan en neemt het 640 maal minder ruimte in beslag dan een conventioneel molenpark. En waar een conventionele windmolen bij windkracht 10 vaak moet worden uitgezet, kan een Maglev windturbine blijven draaien. Bij lage windsnelheden vanaf 1,5 meter per seconde kan het ook stroom opwekken en huishoudens van stroom voorzien. Er kan voor minder dan één cent per kilowatt uur stroom worden opgewekt.


http://www.quietrevolution.co.uk/ won de sustainability award in 2006 met deze windmolen die niet
met de windrcihting hoeft mee te draaien. Per kWh bespaart de molen 42 kg CO2 
 
 



Meer theorie

Windenergie ontstaat indirect uit zonne-energie. Wind is een luchtstroming die ontstaat uit drukverschillen tussen de door de zon verwarmde luchtgebieden in de atmosfeer. Het begrip wind betekent hier de horizontale luchtstroom. De luchtstroom is altijd grillig, dit is merkbaar aan de windsnelheid en de veranderingen van windrichting. Windenergie is een onstabiele energie bron:
het is afhankelijk van het weer, de tijd van de dag en het seizoen. Wind kan omgezet worden in mechanische energie (bijvoorbeeld de windmolen voor het transport van water) en in elektrische energie (wind turbine).
 
Voor het omzetten van wind in elektrische energie worden twee systemen toegepast:
  • Netgekoppeld systeem – verbonden met het bestaande elektriciteitsnet en wordt toegepast
    voor commerciële elektriciteitsproductie
     
  • Niet-netgekoppeld systeem – niet verbonden met het bestaande elektriciteitsnet en wordt alleen toegepast voor een lokale elektriciteitsvoorziening (kleine krachtinstallatie)
Het bruikbare potentieel van windenergie hangt af van het type windturbine en zijn prestatie.
De energieopbrengst van de windturbine hangt af van de constructie van de rotor, het type generator
en het regelen van de rotorbladen. De regeling typen zijn:
  • Stall regeling (hierbij hebben de rotorbladen een vaste bladhoek) en
  • Pitch regeling (hierbij kunnen de rotorbladen gedraaid worden, afhankelijk van de dan
    aanwezige windsnelheid)
Windturbines worden onderverdeeld in twee categorieën:
 
De tendens is om optimaal van de locatie voor windturbines gebruik te maken, daarom worden
windturbines ook wel bij elkaar geplaatst in zogenoemde windmolen parken. Belangrijk voor de
locatie van de windturbine (windmolen park) is:
  • Gemiddelde windsnelheid, inclusief de frequentie
  • Aantal obstakels die invloed hebben op de turbulentie.
  • Meteorologische omstandigheden, zoals vorming van ijs
  • Hoogte boven zeeniveau
  • Geologische condities
  • Beschikbaarheid van de locatie
  • Afstand tot de hoogspanningsinstallatie
  • Afstand tot woonplaatsen en industriële gebieden

Het vermogen = de vermogenscoefficent van de rotor * het transmissierendement * 0,5 * de luchtdichtheid * het rotoroppervlak * de windsnelheid op as-hoogte. tot de derde macht.

Windmolens kunnen varabele toerentallen hebben en de bladhoekversnelling is te regelen. Andere molens hebben een vast toerental maar hebben dan ook een hogere startsnelheid. Ze hebben 7 - 9 % minder opbrengst maar een lagere kostprijs. De meeste grote molens ( > 2 MW) hebben dit niet.

Er zijn perioden dar de molen stand by staat of buiten bedrijf is voor onderheid en inspectie.
 


Men kan windenergie op slaan door een Ondergrondse Pomp Accumulatie toe te passen. Vanuit een bovengronds waterreservoir van 30 ha laat men water een schacht in vallen tot op 1400 meter diepte waar pompturbines staan die uit het vallen water elektriciteit maken. Bij een energieoverschot (b.v. 's-nachts) wordt het water weer omhoog gepompt. 

 

 

                                         
                                                  Wie hier goede websites bij weet die graag mailen naar r.devrind@tele2.nl



                                                                                                                                                            Terug