Windmolens

Windmolens vormen, naast zonnepanelen, in ons land de belangrijkste bron van alternatieve elektrische energie. Een molen is nou niet bepaald een ding dat je in je achtertuin wilt hebben, maar toch is iedereen in Hees verliefd op de Witte Molen, met zijn wiekafstand van 25m, die zijn energie levert aan molenstenen. Over windmolens dus.

TROTS

In Nijmegen mogen we best een beetje trots zijn op het burgerinitiatief "Windpark Nijmegen-Betuwe", dat vier (straks vijf) windturbines heeft opgeleverd in Nijmegen-Oosterhout. Met crowd-funding (1000 leden doen mee!) is destijds 2,0 miljoen EU opgehaald om de bouw en infrastructuur van totaal 15,1 Miljoen EU te kunnen bekostigen. De molens draaien nu een jaar en het is leuk om te zien wat ervan geworden is.

           

We gaan rekenen in vermogens en energieën, want dat zijn de grootheden die van belang zijn bij windmolens en ons eigen elektriciteitsverbruik.

Het vermogen is gelijk aan de hoeveelheid energie die je per tijdseenheid verbruikt.

Zo verbruikt een gezin in Hees ongeveer 3500 Kilowattuur (kWh) per jaar (dat kost ruim 700EU), terwijl een wasmachine 1000 Watt verbruikt in een uur, dat is dus een 1kWh (en dat kost je ongeveer een kwartje).

Bij windmolens die elektriciteit opwekken, moeten we de boel opschalen naar Megawatten om te voorkomen dat we straks verdrinken in het aantal nullen (1mega = 1000kilo). Een gezin verbruikt dan 3,5MWh per jaar en die wasmachine 0,001MWh per uur.

RENDEMENT

Een windmolen is in feite een grote fietsdynamo, waarbij niet je fietswiel de energie levert, maar de wind. In Nijmegen-Oosterhout staan vier windmolens, die per stuk in staat zijn om maximaal 2,5MW aan vermogen te leveren. In een uur leveren ze dus samen maximaal 4x2,5=10MWh aan energie. Zo'n molenset kan dus in een uur de energie leveren die drie gezinnen in een jaar nodig hebben.

Als de molens 365 dagen lang op vol vermogen zouden draaien (dat heet vollast), dan wekken ze een energie op van 10x24x365=87600MWh. In werkelijkheid wordt er natuurlijk veel minder opgewekt, want we vinden het geen pretje als er voortdurend een windkracht 5 staat om die molens op vollast te laten draaien.

Inmiddels weten we hoeveel energie ze in 2017 hebben opgeleverd namelijk 21421MWh, zodat we het rendement kunnen uitrekenen door de werkelijke energie te delen door die vollast energie:

Rendement = werkelijke energie/vollast energie = 21421/87600= 24%

Het voordeel van zo'n molen is, dat ze het hele jaar energie kunnen leveren (zie figuur), want wind is er het hele jaar door, terwijl zonnepanelen in de winter nauwelijks iets opleveren. Het goede nieuws van de moderne molens is ook, dat ze steeds efficiënter worden. Onze Witte Molen in Hees levert maar zo'n 0,025MWh, dat scheelt dus een factor 2,5/0,025=100 ten opzichte van zo'n windturbine. Het rendement van de Witte molen wordt berekend aan de hand van zakken meel. Op vollast draait de molen 300kg meel per uur, terwijl er per jaar 90 ton wordt geproduceerd. Het rendement wordt hier dus 90,000/(300x8760)=3,4%.

Figuur 1: Verwacht (donker) en werkelijk (licht) rendement. De horizontale lijnen geven het gemiddelde jaarrendement (28% en 24%)

We kunnen nu gelijk zien voor hoeveel gezinnen (3,5MWh) de molens energie (21421MWh) geven: 21421/3,5=6100 gezinnen. Voor Hees is dat ruim voldoende, maar voor Nijmegen met zijn 9500 gezinnen, zou je 17 van die parken nodig hebben, en dan hebben we het nog niet over de energie die de industrie nodig heeft.

LANDSCHAP

Niet iedereen is blij met zo'n ding in zijn achtertuin. Er zijn dus strenge regels die aangeven waar je molens mag neerzetten. De snelweglocatie is zo gek nog niet, want daar wonen weinig mensen. De molens worden zelfs stilgezet als de wieken (100m doorsnede) hun slagschaduw op woonhuizen werpen. Je zou knettergek worden van die wiekschaduwen bij vooral een lage zonnestand. Ook bij ijsvorming op de wieken gaan ze pertinent uit, want je zal maar een stuk ijs op je voorruit krijgen als je vol verwondering naar die draaiers staat te kijken. Een ander aspect is nog het geluid. Ook dat valt tegenwoordig erg mee. Het heeft er mee te maken, dat de mechanische overbrenging van wiek (50meter) naar turbine vrij rechtstreeks gaat, zodat het enige echte geluid de wind door de wieken is.

FINANCIEEL

De windmolens kunnen nog niet goed concurreren met de klassieke centrales, die voor aanvulling van onze energiebehoeftes nog wel nodig zijn. Die centrales produceren voor 0,044EU per kWh, terwijl de molens dat voor zo'n 0,06EU doen en dus voor 0,06x21421=1,3MEU per jaar aan energie leveren. Ze hebben dus voorlopig nog wat subsidie nodig in de vorm van Stimuleringsregeling Duurzame Energie (SDE+).

MILIEU

In ons rijke Nederland verstoken we met ons allen 104.000.000 MWh per jaar aan elektrische energie. Bijna 10% hiervan wordt op dit moment duurzaam (wind, water, zon) opgewekt. Dat is nog niet veel, maar het is een belangrijk begin. Er zijn een aantal ontwikkelingen die we in de gaten moeten houden:

·      Olie en gas raken op. Kolencentrales zijn en worden ontmanteld.

·      Onze huizen zullen over een jaar of twintig duurzaam moeten zijn: Isoleren, warmtepompen, geen gas meer. Elektriciteit zullen we nodig blijven houden.

·      Op zee draaien molens met een veel hoger energierendement (50%), maar de aanleg en transportkosten zijn veel hoger.

·      Onze auto's (dat zijn echte energieslurpers en CO₂ uitstoters) moeten minder en elektrisch. Neem de fiets, bus of trein.

·      Onze vliegtuigen draaien op belastingvrije kerosine en we betalen geen BTW. Dit betekent dat de kosten van hun uitstoot letterlijk over de hoofden van de aardbewoners worden uitgesmeerd.

Er moet dus nog wel het een en ander gebeuren om echt duurzamer te worden.

Bronnen/Internet:

Windpark Nijmegen-Betuwe: http://www.windparknijmegenbetuwe.nl; de app.; facebook en data van Ineke de Jong (van het Windpark).

Looimolen/Witte Molen: https://nl.wikipedia.org/wiki/De_Witte_Molen_(Nijmegen) en data van Hans (de molenaar)

Windturbines: https://nl.wikipedia.org/wiki/Windturbine

Illustratie: Joop van Eck