Honderdduizend windmolens?


In dit artikel bereken ik het aantal benodigde windparken, als Nederland geheel op windenergie draait.

Thans gebruikt Nederland 3 TWh energie per dag.
Dat is inclusief huishoudens, landbouw, industrie en transport.
Het is exclusief de energie die nodig is om de ge´mporteerde goederen te produceren.

Opmerking: T is tera = 1.000.000.000.000

Laten we eens aannemen, dat door slimme technologie en isolatie van woningen,
ons energiegebruik naar 1TWh per dag teruggebracht kan worden.

We gaan in deze energiebehoefte voorzien met windparken.
Dat is handiger dan zonnecellen, want die leveren geen energie als het donker is
en ook 's winters is in deze streken de opbrengst laag.

Windmolens leveren geen energie beneden windkracht 4.
Omdat een moderne samenleving 24 uur per dag, 7 dagen per week, stroom nodig heeft,
moet op dagen met voldoende windsnelheid energie worden opgeslagen voor windstille momenten.

Bij wind op zee hanteert men een productiefactor van 33%.
Dat wil zeggen, dat de gemiddeld opgewekte energie 33% bedraagt van de maximaal mogelijke.

Er moet dus grootschalige energieopslag plaatsvinden.
Stuwmeren zijn hiervoor de beste oplossing, maar voor een vlak en druk bevolkt land als Nederland is dat geen optie.

Gasopslag of synthetische olie is dat wel.
Met de overtollige stroom op winderige dagen maken we gas.
Dat kan zijn waterstof, methaan (aardgas) maar ook synthetische olie.
Dat gas (of de olie) is direct bruikbaar voor motoren of er kan weer elektriciteit mee worden opgewekt.

Bij die omzetting gaat energie verloren, zoals bij alle omzettingen het geval is.
Laten we eens heel optimistisch een rendement van 80% aanhouden.
Dat betekent, dat een flink deel van de warmteverliezen direct wordt aangewend als warmtebron.
Het vergt een grote aanpassing van de infrastructuur.

We gaan er van uit, dat de windmolens ÚÚn dag op vol vermogen draaien en daarna twee dagen stil staan.
Gemiddeld is dat juist.

Ook gaan we er van uit, dat per dag 0,5TWh (=500GWh) stroom en ook 500GWh gas (of synthetische olie) nodig is.

Opmerking: G is giga = 1.000.000.000

Bekijk nu het plaatje hieronder:
De 1500GWh aan gas voor drie dagen vraagt een primaire energie van de molens van 1500 / 0,8 = 1875GWh.
Voor de stroom op dagen twee en drie, als de molens stilstaan, is nodig 1000 / 0,8 = 1250GWh aan gas.
Dat vraagt om 1250 / 0,8 = 1560GWh aan stroom van de molens op dag 1.
Op winddag 1 leveren de molens rechtstreeks 500GWh stroom aan de gebruikers.

Totaal moeten de molens dus per productiedag 500 + 1875 + 1560 = 4000GWh (iets afgerond) energie leveren.

Het Gemini windpark zal bestaan uit 150 molens met een vermogen van 4MW.
Maximaal kan het park dus 24 * 150 * 4 = 14400MWh = 14,4GWh per dag leveren.

Nederland heeft volgens de voorgaande berekeningen dan nodig 4000 / 14,4 = 278 Gemini windparken.
Dat zijn 41700 molens.
De oppervlakte beslaat 12.000km2.

Het Gemini windpark kost 3 miljard in aanleg, de aansluitkosten op het net zijn 1 miljard euro.
De parken kosten dus samen ruim 1100 miljard eoro.

Merk op, dat gehanteerde getallen extreem optimistisch, zelfs onrealistisch, zijn.
Het dubbele aantal ligt meer voor de hand.

Bij een rendement van 66% en energiebesparing van 50% zijn 525 windparken, bijna 80.000 molens, nodig.
Kosten ruim 2000 miljard euro, af te schrijven in 20 jaar, dat is 15000 euro per huishouden per jaar.
Dat is nog exclusief de gasproductie en generatoren.
Om deze energievoorziening over 25 jaar op orde te hebben, moeten er minstens 10 molens per dag ge´nstalleerd worden.
Van de staalproductie van Corus te IJmuiden zou dan meer dan de helft naar de windmolenbouw gaan.

Uitvinding van een superbatterij, dus met een energiedichtheid van minstens de helft van fossiele brandstoffen,
zou voor een grote energiebesparing zorgen.
De hele transportsector kan dan elektrisch worden aangedreven.
Het rendement van een elektromotor is 90%, tegen een verbrandingsmotor 25%.
Windmolens kunnen dan direct batterijen opladen, ook een vorm van energieopslag.
Toevoeging: inmiddels heb ik vernomen dat zo'n batterij, althans chemisch, er niet in zit.
De theoretische bovengrens van chemische opslag is 700Wh/kg.

Bij E.C.N. ons nationale onderzoekscentrum voor energie, denkt men aan een "energy train".
Dat is een rij gewichten die magnetisch zweven en rondrazen in een ondergrondse tunnel
met lage luchtdruk.
Tegen 2 miljard aanlegkosten is dan 20GWh energie op te slaan.
Voor een betrouwbare stroomvoorziening zouden er alleen al een paar honderd gebouwd moeten worden.
Voordeel boven omzetting van stroom naar CH4 zijn de lagere conversieverliezen.
Onduidelijk is hoe lang de train de energie kan opslaan, dwz het energieverlies per dag.

Energietransitie is voorraadtransitie.
Zonder opslag is een windpark gewoon twee van de drie dagen defect.