In 2029 Energieneutraal Home Lifestyle Roadmap Manifest Cijfers Zonnepaneel  

In 2029 Energieneutraal

Geplaatst: 14 januari 2021
Gewijzigd: 7 april 2021

Inhoud

Cijfers

Vergelijking windmolens en zonnepanelen

Bij deze vergelijking wordt uitgegaan van een stuk aardoppervlak van 25 hectare. Dit is namelijk de grond die nodig is voor één windmolen met een rotordiameter van 100 meter, en vergelijk dit met een zonnepark van 25 hectare. Het gaat bij deze vergelijking niet om de kosten maar om het ruimtegebruik.

Windmolen
Uitgangspunten voor deze berekening: dichtheid lucht (rho) 1,225 kg/m3, rotordiameter (D) 100 meter, jaargemiddelde windsnelheid (v) op ashoogte (100 meter) 6,75 m/s (Vught), prestatiecoeficient (Cp) 0,5, hinderafstand 5x rotordiameter (op 25 hectare), een jaar bevat 8.760 uren:

Vermogen windmolen P = 0,5 x rho x Cp x A x v3 = 733 kW (op 25 hectare)
waarin A het cirkeloppervlak is dat de rotor beschrijft
Capaciteit windmolen E = P x 8.760 = 6,28 mln. kWh per jaar

Daar bij die molen, die mooie molen...
40MW zonnepark Budel-Dorpplein, operationeel vanaf december 2018

Zonnepanelen
Uitgangspunten: 1000x2000 mm zonnepanelen van 400Wp, hellingshoek 13 graden, oost-west opstelling (85% opbrengst), 200 panelen per rij, 20 rijen per hectare (op 25 hectare), met 950 vollasturen zon:

Vermogen zonnepark P = 400 x 200 x 20 x 25 = 40.000 kW (op 25 hectare)
Capaciteit zonnepark E = P x 950 x 85% = 32,3 mln. kWh per jaar

Conclusie: Het zonnepark levert per hectare ruim 5 keer zoveel energie als de windmolen.

Noot 1: Door de hogere windsnelheid levert diezelfde windmolen aan de kust 14,9 mln. kWh per jaar. Op volle zee wordt de geleverde energie zelfs 23,6 mln. kWh per jaar.

Noot 2: In 1977, toen je nog 76 dollar per Wp betaalde voor zonnepanelen, waren windolens sterk in het voordeel. Tegenwoordig is de prijs van zonnepanelen met een factor 200 gedaald. Daarom is de elektriciteit opgewekt met zonnepanelen nu goedkoper dan de elektriciteit opgewekt met windmolens.

 
De 'energy payback time of wind power plants'

De "terugverdientijd" van windmolens

Volgens een rapport van de Intergovernmental Panel on Climate Change (571) blijkt dat de “terugverdientijd” van windmolens gemiddeld slechts 23 weken bedraagt. Maar dit getal is alleen gebaseerd op verbruikte en geleverde energie, en niet op geleverde arbeid door mensen. Die suggestie wordt helaas wel regelmatig gewekt door verschillende sites.

Neem bijvoorbeeld de windmolen van Energiebalans van een windmolen, met een ashoogte van 50 meter, rotordiameter van 40 meter en een vermogen van 600 kW. Deze windmolen levert in totaal 1,39 mln. kWh energie per jaar.

Aangezien de bouw, de installatie, het onderhoud en de ontmanteling in totaal 0,88 mln. kWh kost (de "Embodied energy"), verdient deze molen zich in ongeveer een half jaar terug. Energetisch gezien.

Het wordt een heel ander verhaal wanneer je het hebt over de financiële kant. Je hebt het dan ook niet meer over “terugverdientijd”, want je hebt niets om de kosten mee “terug te verdienen”. De aanschafprijs van de windmolen is ongeveer 450.000 euro, en het onderhoud kost nog eens het dubbele. Gedurende zijn hele levensduur kost deze windmolen dan ongeveer 1,35 mln. euro.

Wanneer de windmolen een levensduur heeft van 25 jaar dan is de totale capaciteit 34,8 mln. kWh. Je komt dan op een prijs van 3,88 ct/kWh. Dus alles wat je meer krijgt voor de elektriciteit is meegenomen.

Dat lijkt een ideale oplossing. Windmolens.

 
Een windpark op zee

Maar het is niet zo eenvoudig. Een windmolen op volle zee is heel erg interessant. Deze kan namelijk elektriciteit leveren voor 1,8 ct/kWh. De prijs van elektriciteit van een windmolen in het binnenland is een stuk hoger, namelijk 6,3 ct/kWh. Zie ook "Wat zijn de werkelijke kosten van elektriciteit".

Een windpark is veilig, schoon én een bewezen techniek voor duurzame energie. In het binnenland is het echter duur, niet-ruimte-efficiënt, horizon-vervuilend, licht-vervuilend, geeft geluidsoverlast en slagschaduw.

Dus, windmolens op zee? Ja, prima!
Windmolens in het binnenland? Nee, liever niet!

Het vermogen van een windmolen

Je ziet vaak dat er wordt geschermd met het vermogen en de capaciteit van een windmolen. Dit is een poging om hier een beetje duidelijkheid in te scheppen.

Het vermogen van een windmolen is de hoeveel elektriciteit die door de molen kan worden opgewekt. Door de fabriek wordt het nominale (maximale) vermogen opgegeven. De windmolen van Energiebalans van een windmolen heeft bijvoorbeeld een nominaal vermogen van 0,6 MW. Dit is het vermogen van de molen bij een windsnelheid van 6,4 m/s.

Een ander voorbeeld is de V150-4.2 MW. Deze windmolen heeft een nominaal vermogen van 4,1 MW. Dit is het vermogen van de molen bij een windsnelheid van 9,1 m/s. Het geleverde vermogen bij een voor Vught normale jaargemiddelde windsnelheid van 7,25 m/s (ashoogte 150 m), is nog maar 2,1 MW.

Het nominale vermogen wordt opgegeven door de fabrikant van de molen, terwijl het geleverde vermogen wordt uitgerekend aan de hand van de rotordiamter, de ashoogte en de locatie.

 
 

De capaciteit van een windmolen is de hoeveelheid energie die wordt opgewekt, de opbrengst. De capaciteit is gelijk aan het vermogen maal het aantal uren per jaar.

Vullen we voor de windmolens Treurenberg en De Rietvelden de werkelijke windsnelheid voor 's-Hertogenbosch in, dan heeft de Treurenberg een vermogen van 0,49 MW en een capaciteit van 4,3 mln. kWh (windsnelheid 6,75 m/s). De Rietvelden heeft een vermogen van 1,1 MW en een capaciteit van 9,9 mln. kWh (windsnelheid 7,0 m/s). De windsnelheid ligt bij de windmolen De Rietvelden iets hoger omdat deze molen een hogere ashoogte heeft.

Je moeder zei het vroeger al: Loop niet met vreemde getallen mee. En reken het na als je getallen niet helemaal vertrouwd. Voor windmolens is dit lastig, omdat de berekening niet eenvoudig is. Dus:

1. nominale vermogen x vollasturen = capaciteit
2. geleverde vermogen x aantal uren per jaar = capaciteit

Noot 1: Bij de genoemde V150-4.2 MW staat achterin de folder een capaciteit van 15,0 mln. kWh bij een windsnelheid van 7,0 m/s. Dit komt goed overeen met de berekende waarde van 15,7 mln. kWh.

 
Formule voor het berekenen vollasturen

Wat zijn vollasturen?

Het aantal vollasturen, zijn het aantal uren dat een energiebron op vol vermogen moet draaien om de jaaropbrengst te produceren. Deze eenheid wordt gebruikt voor energiebronnen met wisselend vermogen, zoals windmolens en zonnepanelen.

Het aantal vollasturen wordt berekend door de geleverde energie te delen door het nominale vermogen.

Voor zonnepanelen is het aantal vollasturen een goede maat om de geleverde energie van verschillende opstellingen te vergelijken. Voor windmolens wisselt het aantal vollasturen sterk met de locatie en de afmeting van de molen, waardoor deze slechts beperkt bruikbaar is.

Deel je het aantal vollasturen door het totaal aantal uren in een jaar, dan krijg je de capaciteitsfactor. Met de capaciteitsfactor wordt de productiviteit van een energiebron aangegeven. De capaciteitsfactor is de verhouding tussen het nominale vermogen en de geleverde energie.

Een capaciteitsfactor van 10% komt overeen met 876 vollasturen per jaar (want er zitten in totaal 8.760 uren in een jaar). Een zonnepark met een vermogen van 2 MW en een capaciteitsfactor van 10% wekt dan per jaar 2 x 876 = 1.752 MWh elektriciteit op.

 
 

De capaciteitsfactor (en ook de vollasturen) wisselt voor windmolens sterk met de locatie en de afmeting van de molen. In Nederland varieert de capaciteitsfactor van 15% voor oude lage windmolens in het binnenland, tot 65% voor de nieuwste hoge windmolens op volle zee.

Vraaggestuurd en aanbodgestuurd

De energievoorziening is nu vraaggestuurd. Wanneer jij de droogtrommel aanzet wordt gevraagd om (een klein beetje) extra elektriciteit. Binnen enkele milliseconden reageert de elektricteitscentrale door extra te gaan produceren. Dit alles om constant 230 volt te kunnen leveren.

Maar als we de energie uit duurzame bronnen halen, met name wind en zon, dan krijgen we een probleem. Als het donker en windstil is willen we toch de televisie aan kunnen zetten. En daarvoor is elektriciteit nodig. Windenergie en zonneenergie zijn aanbodgestuurd. Er wordt alleen geleverd als er wind en zon is, en anders niet. Daarom moet de elektriciteit op één of andere manier worden opgeslagen.

 
Een elektrolyzer waarmee waterstof wordt gemaakt

Er zijn verschillende methoden om elektriciteit op te slaan. De één kan gebruikt worden als dagopslag en de ander als seizoensopslag.

Dagopslag
Het doel hiervan is het opslaan van energie gedurende een dag. Middels de batterij opslag techniek kan bovendien piekvraag en piekaanbod per direct worden opvangen

Deze technieken zijn vooral geschikt voor dagopslag doordat ze een beperkte capaciteit hebben, en/of door de beperkte houdbaarheid wegens het temperatuurverschil.

Seizoensopslag
Het doel hiervan is het opslaan van energie zodat deze in de winter beschikbaar komt. Het spaarbekken heeft wel potentie, maar hier is enorm veel ruimte voor nodig.

  • Spaarbekken opslag: Een (ondergronds) spaarbekken om water op te slaan (rendement 70%)
  • Chemische opslag: Een aantal beschikbare en betaalbare technieken zijn

    • omzetting naar waterstof (rendement 35%)
    • omzetting naar methaan (rendement 40%)
    • omzetting naar ammoniak (rendement 40%)

De chemische opslag is momenteel de enige techniek die écht geschikt is voor langdurige opslag van energie.

Persoonlijk ben ik groot voorstander van Elestor's methode voor dagopslag van energie. Zij hebben een veelbelovende waterstof-bromide (HBr) techniek ontwikkeld.

De HBr batterij is een flowbatterij waarin metaalionen door een membraan van de ene stof in de andere worden doorgelaten. Het doorlaten van ionen van de ene stof door het membraan naar de andere stof veroorzaakt een elektrische stroom. In dit geval gaat het om H+ ionen.

Zowel waterstof en broom zijn wereldwijd ruimschoots voorhanden, en de levering is niet gebonden aan enkele landen. Daarnaast maken deze stoffen een hoge vermogensdichtheid en een hoge energiedichtheid mogelijk. Dit draagt bij aan een sterke verlaging van de kosten per kilowattuur.

Noot 1: Bij de opslag van energie treed er altijd verlies op, in beide richtingen. Maar nemen we dit voor lief, dan kan altijd wat extra duurzame energie worden opgewekt.

Noot 2: Elektriciteit wordt door windparken en zonneparken over het algemeen overdag opewekt. Dit betekend dat er overdag dus ruim voldoende elektriciteit voorhanden is. Om snachts gebruik te maken van elektriciteit, moet deze elektriciteit worden opgeslagen. Aangezien dit extra kost, wordt nachtstroom duurder dan dagstroom, dit in tegenstelling tot wat nu gebruikelijk is.

Noot 3: Bedrijven betalen nu om en nabij 3,2 ct/kWh, exclusief energiebelasting, vaste everingskosten, netbeheerkosten en opslag duurzame energie. Deze prijs zal omhooggetrokken moeten worden zodat ook bedrijven een reële prijs betalen. Dit zal om en nabij 7,0 ct/kWh zijn. Ditzelfde bedrag wordt immers ook betaald aan de eigenaren van windmolens.

De elektrochemische cel configuratie zoals deze wordt gebruikt door Elestor
 

De voor- en nadelen van duurzame energie

Het klimaatdoel voor 2030 van de Gemeente Vught is om ongeveer 50 mln. kWh duurzaam op te wekken middels windmolens en zonnepanelen. Daarom zal ik de voordelen en nadelen van beide vormen van energie opwekking nog eens onder de loep nemen.

Uitgangspunt is een windmolen van 100 meter ashoogte met 6,28 mln. kWh opwek per jaar, met aan de andere kant een zonnepark met gelijke capaciteit.

Windpark Zonnepark
Impact op landschap Zichtbaar tot 2000 meter afstand Zichtbaar tot 200 meter afstand
Overlast omwonenden Geluid, obstakelverlichting, slagschaduw, lichtreflectie Lichtreflectie
Huizenprijs Daling 3% binnen 2 km Daling 3% binnen 1 km
Dierenleed Vogels en vleermuizen Geen
Opwekkend vermogen Vooral in herfst en winter Vooral in lente en zomer
Vollasturen 3300 uur 950 uur
Continuïteit capaciteit Behoud van capaciteit Terugval tot 90%
Verzorging onderhoud Professioneel bedrijf Jan met de pet
Betrokken gebied 25 hectare 5 hectare
Hergebruik ruimte Zeer ruim (>98%) Beperkt (<50%)
Levensduur 25 jaar 25 jaar
Bouwkosten € 2,9 mln. (geschat) € 3,9 mln. (geschat)
Onderhoudskosten € 38.600,- per jaar € 15.000,- per jaar
Prijs elektriciteit 2,46 ct/kWh 2,72 ct/kWh

Noot: Bij de prijsberekening van elektriciteit is geen rekening gehouden met subsidies, afschrijvingen, belastingvoordeel, investeringspremies, boetes en dergelijke.

 
 

Ik ben groot voorstander van duurzame energie, en zowel windparken als zonneparken hebben hun voors en tegens. Persoonlijk geef ik toch sterk de voorkeur aan zonneparken, zeker in het binnenland. Dat er op volle zee windparken komen vind ik prima. Daar veroorzaken de windmolens geen overlast voor omwonenden, en de capaciteit is drie tot zes keer zo groot.

Dat windmolens een belangrijk onderdeel kunnen zijn van verduurzaming zal duidelijk zijn. Zeker omdat de energie van windmolens beschikbaar is, juist als de zon afwezig is. Wij zullen daarom hoogstwaarschijnlijk niet aan windmolens kunnen ontkomen.

Ik wil echter pleiten om nu, in 2021, te beginnen met zonneparken. De parken kunnen in 2025 worden aangevuld met één of twee windmolens wanneer blijkt dat de laatste nog steeds interessant zijn.

Bereken de capaciteit van een windmolen

Om de capaciteit van een windmolen te berekenen, moet eerst het vermogen bepaald worden. Middels de volgende formule bereken je het vermogen: P = 0,5 x rho x Cp x eta x A x v3, waarin

  • rho is de dichtheid van lucht: 1,225 kg/m3
  • Cp is de prestatiecoëfficient: 0,5
  • eta is de beschikbaarheid van de windmolen: 97% - stilstand 3% van de tijd, voor onderhoud
  • A is het cirkeloppervlak dat de rotor beschrijft: ¼ x ℼ x D2
  • D is de rotordiameter
  • v is de jaargemiddelde windsnelheid op ashoogte

De formule wordt dan P = C x D2 x v3, met C = 0,2332

  Windkaart Nederland 100 meter hoogte

kg/m3
m
m/sX
kW
hX
kWh
m÷
kWh/ha

Nu moet de gemiddelde windsnelheid op ashoogte nog bepaald worden. Gebruik hiervoor de bovenstaande windkaart. Op de windkaart staat voor Nederland de jaargemiddelde windsnelheid op 100 meter hoogte. Vervolgens tel je hier 0,01 m/s bij op, voor ieder meter extra ashoogte.

Deze berekening is geldig van 80 tot 180 meter ashoogte.

In Vught ligt volgens de windkaart de windsnelheid op 100 meter hoogte tussen de 6,50 m/s en 7,00 m/s. Na middelen krijg je een waarde van 6,75 m/s. Wanneer de windmolen een ashoogte heeft van 142 meter, tel je hier 42 x 0,01 m/s = 0,42 m/s bij op.

De jaargemiddelde windsnelheid in Vught op 142 meter hoogte wordt dan 7,17 m/s.

De hinderafstand, de onderlinge afstand van windmolens in een windpark, is vijf maal de rotordiameter. Voor een rotordiameter van 100 meter is de hinderafstand dus 500 meter, oftewel 25 hectare. Daaruit volgt de berekening 6,28 mln. kWh / 25 ha = 0,251 mln. kWh/ha .

Met deze formules kunnen het vermogen en de capaciteit ook eenvoudig handmatig uitgerekend worden.

 
 

Het hoge capaciteit zonnepark

In mijn berekeningen ga ik uit van een zonnepark met hoge capaciteit. Dat is een zonnepark met 20 rijen van 200 zonnepanelen, met een afmeting van 1000x2000 mm en 400Wp, oost-west gericht onder een hellingshoek van 13 graden. Met deze opstelling heb je per zonnepaneel 85% van de maximale opbrengst, maar per hectare heb je de hoogste opbrengst.

Gebruik je een zuid opstelling met een hellingshoek van 36 graden, dan levert dat per paneel 15% meer elektriciteit op. Dat is fijn, maar er passen met deze opstelling slechts 2.200 panelen op hetzelfde lapje grond in plaats van 4.000.

Met de oost-west opstelling wordt de elektriciteits-opbrengst per hectare per jaar geen 804 mln. kWh, maar 1.292 mln kWh. Deze opstelling levert per hectare dus 61% meer elektricteit op.

Maar er is nog een voordeel. De piekopbrengst van zonnepanelen ligt altijd wanneer de zon op zijn hoogste punt staat, en bij de oost-west opstelling is dit niet anders. Maar de piek is beduidend lager. Daar staat tegenover dat met de oost-west opstelling de opbrengst in de ochtend en de avond weer een stuk hoger ligt.

Met de oost-west opstelling is er een betere spreiding van de opbrengst, en door de lagere piek kan de omvormer lichter uitgevoerd worden.

 
 

Maar zoals je weet kleeft aan ieder voordeel een nadeel, en in dit geval wordt de elektriciteitsprijs een beetje hoger. Waar de prijs met de zuid opstelling op ongeveer 2,34 ct/kWh uitkomt, is de prijs van de oost-west opstelling ongeveer 2,72 ct/kWh. Hierin is ook 1.000 euro extra onderhoudskosten per jaar per hectare meegenomen.

Mijn advies luid dus: ga altijd voor de oost-west opstelling.

Hoeveel ruimte heeft een mens nodig?

In deze berekening bepaal ik hoeveel land een typische Nederlander gebruikt, zowel voor voedselproductie, kledingproductie en vervoer, als voor CO2 compensatie. Het gaat over de volgende factoren: Lucht, Water, Voedsel, Kleding, Onderdak, Verwarming, Elektriciteit en Vervoer. Werk, recreatie, sport, hobby en afval zijn niet expliciet opgenomen.

Het liefst gebruiken we hooguit één Aarde
De verdeling van de CO<sub>2</sub> footprint van een gemiddelde Nederlander

Lucht: Een mens ademt per minuut 13 keer en produceert daarbij 0,4 liter CO2, wat gelijk is aan 210.000 liter per jaar, wat gelijk is aan 410 kg CO2 per jaar.

Water: Per Nederlander wordt er jaarlijks 109 kuub water door de rioolwaterzuiveringsinstallaties gezuiverd. Deze installaties hebben samen een oppervlakte van 1500 ha, wat gelijk is aan 1 m2 per persoon.

Voedsel: Een mens eet 1,2 kg voedsel per dag, waarvoor 9,0 kg CO2 wordt geproduceerd en 6,1 m2 grond nodig is, wat gelijk is aan 3.300 kg CO2 per jaar, en 2.200 m2 grond.

Kleding: Een mens koopt 40 kledingstukken per jaar, waarvoor per kledingstuk 30 kg CO2 wordt geproduceerd en 1.200 liter schoon water nodig is, wat gelijk is aan 1.200 kg CO2 per jaar, en 48.000 liter water per jaar.

Onderdak: De bouw van een huis kost 53.000 kg CO2, blijft 75 jaar staan en neemt 200 m2 in beslag, wat gelijk is aan 335 kg CO2 per jaar en 100 m2 grond per persoon.

Verwarming: Een huishouden verbruikt 1.270m3 gas per jaar, wat gelijk is aan 1.200 kg CO2 per jaar per persoon.

Elektriciteit: Een huishouden verbruikt 2.770 kWh elektriciteit per jaar, wat gelijk is aan 770 kg CO2 per jaar per persoon.

Vervoer: In Nederland wordt per jaar 10,8 miljard kg brandstof (benzine en diesel) gebruikt door het wegverkeer; dat is 620 kg per Nederlander, wat weer gelijk is aan 1.940 kg CO2 per jaar. Infrastructuur neemt 3% van de Nederlandse grond in beslag, wat gelijk is aan 70 m2 per Nederlander.

CO2 compensatie: Een gezonde boom gebruikt 24 kg CO2 per jaar, en heeft 200 m2 nodig aan leefruimte om 80 jaar oud te worden.

Sommering: Voor 9.155 kg CO2 compensatie zijn 381 bomen nodig, is gelijk aan 76.200 m2 grond. Inclusief 2.370 m2 wordt het totaal 78.660 m2 grond, ofwel 7,9 hectare.

Aardoppervlak: 511 mln. km2 waarvan 149 mln. km2 land. De biologisch productieve oppervlakte is 136 mln. km2 (inclusief een stuk zee). Per januari 2021 zijn er 7,84 mld. wereldbewoners, en is er dus 1,73 hectare per persoon beschikbaar.

Resultaat: Er is 7,9 hectare grond nodig per wereldbewoner (Nederlander) om te overleven. Wanneer er 1,73 hectare beschikbaar is, zijn er 4,6 Aardes nodig.

Warmtebalans van de Aarde
 

Wat doen we met Nederland na 2030?

In 2019 werd in Nederland 678 mld. kWh energie gebruikt waarvan 121 mld. kWh elektriciteit. Stel dat we per 2030 in Nederland massaal zijn overgestapt op elektrische voertuigen (EV) en warmtepompen (WP), dan gebruiken we minder fossiele brandstoffen maar meer elektriciteit: in totaal 161 mld. kWh per jaar.

De capaciteit van een zonnepark is (zie vorige berekening) 1,3 mln. kWh per hectare per jaar. Om 161 mld. kWh met zonnepanelen op te wekken is 0,124 mln. ha nodig. Omdat Nederland 4,145 mln. ha telt, zou 3,0% van Nederland worden bedekt door dit zonnepark.

Mijn voorstel is echter om een combinatie te maken van beschikbare en serieuze technologieën. Dus (helaas) weinig waterkracht, weinig verbranding van restafval, en helemaal geen aardwarmte. Maar wel kernenergie, zonneparken, én windmolens-op-zee, vormen samen een efficiënte mix. De verbranding van biogas, het resultaat van vergisting van biologisch afval en mais, is ook nuttig, maar er is helaas niet zo veel biogas beschikbaar. Bovendien kun je dit gas beter bewaren voor processen die hoge temperaturen vereisen.

Om te beginnen is het een goed idee om de elektriciteitsvraag van huishoudens geheel af te dekken door zonnepanelen. Dit kan door zonnepanelen op de daken te leggen, gecombineerd met de bouw van een aantal zonneparken.

Begin 2021 waren er 7,99 mln. huishoudens die, volgens mijn verwachting, in 2030 ieder 2.770 + 2.520 + 2.450 (elektriciteit + EV + WP) = 7.740 kWh elektriciteit per jaar gebruiken, in totaal 61,9 mld. kWh. Wanneer we op de helft van de daken van de woningen van alle huishoudens 12 zonnepanelen van 400Wp leggen, brengt dit 18,8 mld. kWh op. Voor de overige 43,1 mld. kWh wordt alsnog 0,8% van Nederland bedekt door zonneparken, ofwel 33.150 ha.

Voor Vught betekend dit bijvoorbeeld dat er 49 ha zonnepark aangelegd moet worden. Vóór 2030.
De oppervlakte van Gemeente Vught (Cromvoirt, Helvoirt, Vught) is 5.984 ha, waarvan 0,8% zonnepark wordt

De overblijvende 99,2 mld. kWh worden eerlijk verdeeld over kernenergie en windmolens-op-zee. Er wordt daarom zo snel mogelijk begonnen met de bouw van 7 kerncentrales van 1000 MW. Deze leveren samen 49 mld. kWh op. Vervolgens worden er 486 windmolens met 160 meter ashoogte (capaciteit: 103 mln. kWh per stuk) gebouwd om aan de restvraag te voldoen.

 
 

Aardwarmte (geothermie) is ook een heel leuke optie. In IJsland wordt 16% van alle energie uit aardwarmte gehaald, maar niet iedere bodem is even geschikt als die van IJsland om aardwarmte uit te halen. Hoewel aardwarmte de goedkoopste bron van duurzame energie is, is er in Nederland helaas niet bijster veel beschikbaar.

De warmte van de zon kan apart worden benut middels zonnecollectoren. Bij voorkeur worden deze, naast de zonnepanelen, een stuk of twee op alle daken van de woningen geplaatst, zodat deze voorzien zijn van (een eerste aanzet tot) warmwater voor douche en verwarming.

De piekopbrengst door zonnepanelen in de zomer, kan worden opgevangen door grote batterijen van waterstof-bromide, onder ander gemaakt door Elestor. Dezelfde batterijen kunnen worden gebruikt om de piekvraag van huishoudens in de ochtenduren en avonduren op te vangen.

Wat zijn de werkelijke kosten van elektriciteit?

Deze vraag kan vrij snel worden beantwoord: ergens tussen de twee en acht cent. Maar als je het precies wilt weten moet je dieper graven en rekening houden met veel verschillende factoren. Wat voor installatie gebruik je, hoe groot is deze, hoeveel onderhoud is er nodig, wat is de levensduur, welke brandstof gebruik je? En hoe zit het met de toevoer van brandstof en onderdelen, de afvoer van bijproducten zoals as, dampen en radioactief afval, en de verspreiding van de geproduceerde elektriciteit?

Het produceren van elektriciteit, is het transformeren van primaire energie uit de natuur (het branden van materie, het vallen van water etc.) in zowel elektriciteit als restwarmte. Een deel van die restwarmte kan eventueel worden gebruikt voor de verwarming van woningen.

In 2011 werd 85% van de elektriciteit gegenereerd door energiecentrales die brandstof gebruiken, zoals kolen, gas of splijtstof. Deze centrales produceren warmte waarmee stoom wordt gemaakt, zodat een turbine gaat draaien en daarmee een dynamo op gang komt. De opbrengst van deze installaties is tussen de 30% en 45%, maar dit kan met wat kunst en vliegwerk omhoog gekrikt worden tot 55%.

Primaire energiebronnen
 
Productie kosten per MWh, per soort installatie

De aanwezigheid van primaire energie in de natuur kost helemaal niets. Dat geld zowel voor wind en water als voor olie of kolen. Wat wél geld kost is de arbeid die mensen leveren om de primaire energiebron te onttrekken uit de natuur. Dit is het geval voor onder andere kolen, olie, gas en splijtstof.

Er is ook geld nodig om de energiecentrale te bouwen. Hoe groter en duurder de installatie, hoe goedkoper per eenheid geproduceerde elektriciteit. Het betreft hier een investering waarvan met name de bouwtijd, de levensduur en het rentepercentage van belang is.

De Load factor is het aantal nuttige uren dat een installatie per jaar kan draaien. Bij brandstof centrales is dat meestal om en nabij 80% van de tijd. Met water, wind en zon hangt de Load factor af van de beschikbaarheid. Vooral de zon komt er met een Load factor van 11% maar bekaaid van af.

Het produceren van elektriciteit levert altijd bijproducten op. Vaak moet er extra werk worden verzet om deze bijproducten af te voeren. Nu wordt vooral gesproken over de CO2 van de brandstofcentrales, maar er is ook SO2, NOx, radioactief afval en de verwarming van rivierwater. Wind energie lijkt nog onschuldig, maar er dreigt verdere opwarming van de Aarde als er teveel windenergie wordt gewonnen.

En dan is er nog het risico op ongelukken. Een dam die openscheurt, een meltdown van een kerncentrale of de afbrekende rotor van een windmolen. De impact van de gevolgen zijn de ene keer groter dan de andere keer, maar over het algemeen bedragen de kosten slechts 0,005 ct/kWh.

De kosten van elektriciteit zijn 3 tot 4 ct/kWh, als we gebruik van kerncentrales, waterkrachtcentrales en zonneparken. Vergisting, afvalverbranding, biomassaverbranding en aardwarmte kunnen ook interessant zijn, maar daarvoor heb ik niet genoeg cijfers. Windparken zijn qua kostprijs wel interessant, maar ze nemen op land drie keer zoveel ruimte in beslag als zonneparken. Aangezien de ruimte op land beperkt is voldoen ze alleen op volle zee.

Werkelijke kosten elektriciteit

Bij deze berekening is geen rekening gehouden met subsidies, afschrijvingen, belastingvoordeel, investeringspremies, boetes en dergelijke.

Nog even terug naar windmolens
Er zijn drie windmolens opgenomen in dit verhaal, op zee, aan de kust en in het binnenland. Deze zijn respectievelijk 160, 130 en 130 meter hoog. De kostprijs van de windmolens is geschat, maar het vermogen (Power) is een reëele waarde. Het blijkt dat windmolens op volle zee erg goedkope elektriciteit produceren. Daar is ook voldoende ruimte en geen overlast voor de buren. Windmolens in het binnenland zijn nog steeds interessant maar er zijn ook een aantal nadelen, onder meer dat de elektriciteit erg duur is.

Noot: Bedrijven betalen slechts 3 ct/kWh. Dat is erg prettig voor de ondernemers maar niet goed voor de elektriciteitsmarkt. Dit moet zo spoedig mogelijk een productie-gerelateerd tarief worden.

 

Het nut van de elektrische auto

Als we allemaal in brandstof auto's blijven rijden weten we zeker dat we erg veel bijdragen aan het CO2 probleem. Elektrische auto's lijken beduidend minder CO2 te produceren. Dit is zeker het geval wanneer de batterij-technologie nog wordt verbeterd.

dit verhaal is nog niet af.

Uitgangspunten

Op internet heb ik verschillende cijfers gevonden. Bij gebrek aan beter heb ik hier met gezond verstand een keuze uit gemaakt.

  • De gemeente Vught bestaat sinds 1 januari 2021 uit de dorpen Cromvoirt, Helvoirt en Vught
  • Nederland heeft op 1 januari 2021 17,48 mln. inwoners, waarvan 31.375 inwoners in Vught
  • De oppervlakte van Nederland is 4,145 mln. ha, en de oppervlakte van Vught is 5.984 ha
  • Bodemgebruik: 64% agrarisch, 11% bebouwing, 10% bos, 9% natuur, 3% infrastructuur, 3% recreatie
  • Er staan in Nederland is 7,815 mln. woningen, en in Vught staan 13.516 woningen
  • In Nederland zijn 7,998 mln. huishoudens
  • In Vught zijn 13.248 huishoudens, die elk 15.110 km per jaar rijden in 15.636 auto’s
  • Een elektrische auto rijdt 6 km/kWh, wat per jaar een verbruik is van 2.520 kWh voor 15.110 km (per huishouden)
  • Een huishouden verbruikt 1.270 m3 gas en 2.770 kWh elektriciteit per jaar
  • Een warmtepomp met een COP van 4,8 verbruikt 2.450 kWh per jaar - vergelijkbaar met 1.270 m3 gas
  • Opbrengst van pootaardappelen is gemiddeld 15.000 euro per hectare
  • De kerncentrale Borssele heeft een vermogen van 485 MW en een capaciteit van 3,3 mld. kWh
  • Een akkerlandbodem kan per hectare 50.000 kg CO2 opslaan
  • In de handel wordt met ongeveer € 10 per ton vastgelegde CO₂ gerekend
  • Jaarlijks verwerken de rioolwaterzuiveringsinstallaties in Nederland 1,9 mld. kuub water
  • Er zijn in Nederland 326 rioolwaterzuiveringsinstallaties met een gezamelijke oppervlakte van ongeveer 1500 ha (volgens Google maps)

Uitgangspunten voor de berekening van een zonnepark

  • Een zonnepaneel van 400 Wp heeft een afmeting van 1000x2000 mm
  • Op een hectare passen 2.200 zonnepanelen, gericht op het zuiden met een hellingshoek van 36 graden
  • In het binnenland is het aantal vollasturen zon gelijk aan 950 uur; de vermogensafname van 0,64% per jaar is hierin verwerkt

Uitgangspunten voor de berekening van een windpark

  • De dichtheid van lucht is gelijk aan 1,225
  • In het binnenland is de ruwheidsfactor van het terrein gelijk aan 0,3
  • In het binnenland is de windsnelheid op 100 meter hoogte 6,75 m/s
  • De prestatiecoëfficient is gelijk aan 0,50
  • De levensduur van een windmolen is gelijk aan 25 jaar
  • De beschikbaarheid van een windmolen is gelijk aan 97%
  • De onderlinge afstand van windmolens is vijf maal de rotordiameter
  • In het binnenland is het aantal vollasturen wind gelijk aan 8.760 uur, als wordt uitgegaan van een jaargemiddelde windsnelheid

 
 

Referenties

Vergelijking windmolens en zonnepanelen

De "terugverdientijd" van windmolens

Het vermogen van windmolens

Wat zijn vollasturen?

Vraaggestuurd en aanbodgestuurd

De voor- en nadelen van duurzame energie

  • https://solarmagazine.nl/nieuws-zonne-energie/i20201/waarde-van-woningen-binnen-1-kilometer-van-zonneparken-dalen-mogelijk-met-3-procent
  • https://zoek.officielebekendmakingen.nl/blg-917523.pdf
  • https://www.energievoorvier.nl/wp-content/uploads/2019/02/Vragen-en-antwoorden-windmolenszonneparken-20februari2019.pdf

Bereken de capaciteit van een windmolen

Het hoge capaciteit zonnepark

  • https://nl.qaz.wiki/wiki/Energy_return_on_investment
  • https://www.tno.nl/nl/aandachtsgebieden/energietransitie/roadmaps/hernieuwbare-elektriciteit/zonne-energie/zonnepark/zonnepark-kosten/

Hoeveel ruimte heeft een mens nodig?

Wat doen we met Nederland na 2030?

Wat zijn de werkelijke kosten van elektriciteit?

Het nut van de elektrische auto

Contact

Contact

Dit is mijn persoonlijke website. Niet alle informatie op deze website is accuraat of compleet, waarvoor mijn excuses. Ik hoop mettertijd je zoveel mogelijk te kunnen voorzien van volledige informatie.

Als je een vraag, een opmerking of een nuttige aanvulling hebt over of voor deze website, dan kun je contact met mij opnemen. Stuur een e-mail naar (sorry, javascript staat uit)

Camiel Wijffels
×
#