Hoeveelheid energie opgewekt door windparken teleurstellend - update

Lees ook de toelichting onderaan.

Bijdrage: Mark Beekhuis

Onderzoeker Lee Miller zegt dat de opbrengsten allereerst tegenvallen doordat de achterste windmolens minder wind vangen dan de voorsten. "Windmolens halen energie uit de lucht, dat betekent dat er na elke rij windmolens minder energie in de lucht zit. Dat het kortom iets minder hard waait. Na een kilometer of vijf begin je dat echt te merken."

Borssele
Na een studie bij een groot windpark in Kansas in Amerika komen Miller en zijn collega's tot de conclusie dat een watt per vierkante meter het beste is wat je kunt bereiken. Voor elke vierkante meter dat je windpark groot is, kun je maximaal één watt vermogen opwekken. Voor de kust van Borssele moet 344 vierkante kilometer aan windparken worden aangelegd. Dat zijn vier kavels plus eenvijfde voor innovatie. Het is de bedoeling dat die windmolens 350 megawatt opwekken. Afhankelijk van of je de vijfde kavel meetelt, kom je dan aan 4 à 5 watt per vierkante meter. Volgens Miller is dat vier of vijf keer meer dan mogelijk is, als je naar de natuurkunde kijkt.

Op zee
Het onderzoek waarover Miller schrijft in het wetenschapsblad PNAS gaat over een windpark op land. Op dit moment onderzoekt hij of er iets zou kunnen zijn waardoor een windpark op zee meer zou kunnen opleveren dan een windpark op land, maar op dit moment lijkt het daar niet op. Dat zou betekenen dat de windparken op de Noordzee veel minder elektriciteit gaan opwekken dan iedereen nu denkt.

TOELICHTING OP DIT ARTIKEL

Dit artikel heeft flink wat reacties opgeroepen, waaronder een niet mis te verstane blog van Jasper Vis onder de titel BNR moet huiswerk over windparken op zee overdoen.

De factchecks van Jasper zijn altijd verhelderend en ook deze kan ik van harte aanbevelen. Wat hij schrijft klopt, voor zover ik dat kan overzien. Vis schrijft onder andere "Als de opbrengst 75-80% lager zou zijn dan verwacht (zoals BNR suggereert), dan is de eigenaar van een windpark gauw failliet." Dat klinkt logisch, maar daar heb ik geen idee van en daar doet mijn bijdrage ook geen uitspraken over.

Mijn item bij BNR is gebaseerd op een artikel in het blad PNAS. Dat is een vooraanstaand medium in de wetenschappelijke wereld. Het is (onder andere) geschreven door mensen van het Max Plank Instituut. Ook dat is een serieus te nemen organisatie. Het hele artikel zomaar naar het rijk der fabelen verwijzen lijkt me daarom onverstandig.

Wie het artikel leest, zal zien dat er in de wetenschappelijke gemeenschap discussie bestaat over het vermogen per oppervlak dat een groot windpark op kan leveren. Die schaal is essentieel en daarom is het erg onhandig van mij geweest om een journalistiek trucje toe te passen: het verhaal dichterbij halen door het artikel toe te passen op de geplande windparken voor de kust van Borssele. Waarschijnlijk kun je dat niet zo doen, en als dat wel zou kunnen is er ook het een en ander aan te merken op de manier waarop dat gebeurd is.

Waar het artikel schrijft over W_e (de stroomproductie), heb ik gerekend met W_i (het opgesteld vermogen) wat iets fundamenteel anders is.

Dus waarom heb ik dat dan gedaan, en waarom gingen er geen alarmbellen rinkelen?

Allereerst vertelde Miller me in het interview dat hij nu de Duitse plannen voor wind-op-zee onderzoekt en dat hij daar onrealistische aannamen in tegenkomt die ver boven de 1 W_e m^-2 liggen. Mijn berekening voor Borssele dat we daar inzetten op 4 à 5 W m^-2 klopt daarmee. En belangrijker: dat ligt ver onder de 7 W m^-2 die in het artikel genoemd wordt:

Combining climate datasets with these observed trends of greater-rated capacities and capacity factors, several academic and government research studies estimate large-scale wind power electricity generation rates of up to 7 W_e·m⁻²

Het was zonder meer zuiverder geweest als ik had gezegd dat dit artikel 1 W m^-2 als bovengrens noemt, waar soms tot wel met 7 W m^-2 rekening gehouden wordt. Dat is overigens een nog somberdere conclusie.

Getuige de e-mails die ik gisteren heb gekregen toont het enorme windpark London Array aan dat die 1 W m^-2 een te lage schatting is. Snelle berekeningen -waar ik nu voorzichtiger mee ben- suggereren dat daar rond de 3 W m^-2 gerealiseerd wordt. Dat is hoger dan 1 en lager 7 W m^-2. Ook dat getal gaat overigens voorbij aan de schaal waarop dit onderzoek bedoeld is: eerder 100 bij 100 km² dan 10 bij 10 km².

Op die schaal, zeggen de onderzoekers in elk geval, geldt dat "large-scale wind power generation in windy regions is limited to about 1 W_e·m⁻²". In mijn bijdrage zegt Miller overigens dat daarover geen consensus bestaat. Uit een e-mail die ik van Jasper Vis kreeg voeg ik daar nog dit aan toe:

-        De 4-5 Watt per m in Borssele is het vermogen van het windpark, niet de stroomproductie en de 1 W/m uit het artikel gaat over stroomproductie (uit de abstract van het artikel in PNAS: ’ The WRF simulations yield a maximum generation of 1.1 W_e·m⁻²’ (yield=opbrengst)

-        ECN schat de capaciteitsfactor van de windparken in het gebied Borssele op 45-50% (afhankelijk van het ontwerp), zie de samenvatting van hun rapport

-        ECN verwacht dus in de windparken in Borssele een stroomproductie van circa 2 tot 2,5 W/m

Overigens zag ik dat de PVV uit dit onderzoek de conclusie trekt dat we dus maar moeten stoppen met windmolens. Een andere conclusie zou kunnen zijn dat ze misschien wel vier keer zoveel ruimte nodig hebben. Of eventueel zeven keer zoveel ruimte.

Mark Beekhuis