Gloort er licht aan de horizon voor kleine windturbines? [blog]

Je hebt ze vast wel eens in de bebouwde omgeving gezien: kleine windturbines, ook wel stedelijke-, urban- of miniwindturbines genoemd. Ze zijn beschikbaar in een grote verscheidenheid aan ontwerpen met allen hun eigen specificaties en uitstraling. Terwijl sommige qua vorm en werkingsmechanisme vergelijkbaar zijn met de grote MW-jongens, namelijk twee of meer bladen die een horizontale as in beweging brengen, maken andere weer gebruik van het Darrieus of Savonius principe met een verticale oriëntatie. Het vermogen ligt meestal ergens tussen de 0,5 en 10 kilowatt, waarbij de rotor een spanwijdte heeft van hooguit enkele meters. Geïntegreerd in de bebouwde omgeving vormen ze, in ieder geval in mijn beleving, een markante en futuristische verschijning. Al geruime tijd volg ik daarom met enthousiasme de ontwikkeling van kleine windturbines, maar er lijkt vooralsnog weinig schot in te komen. Ondanks het feit dat kleine windturbines zich her en der voorzichtig laten zien, blijft de grote doorbraak uit. En dat terwijl er vanuit particulieren en bedrijven toch belangstelling naar dit type energiegenerator is. Betreft het hier een zogenoemde ‘stilte voor de storm’? Of bevinden kleine windturbines zich simpelweg op een doodlopend spoor?

horizon

Tegenvallende prestaties

In tegenstelling tot de grote megawatt-varianten zijn kleine windturbines een relatief nieuw fenomeen. Waar grootschalige windenergie na tientallen jaren van ontwikkeling een volwassen technologie is geworden, staan kleine windturbines – nog steeds – aan het begin van de leercurve. Desalniettemin beweren sommigen dat kleine windturbines hun kans al hebben gehad. Zo zijn er in de loop der jaren verschillende modellen op de Nederlandse markt verschenen, maar prestaties vielen vaak tegen. Ook verschillende testprojecten konden hier over het algemeen geen ander licht op werpen. Door hoge aanschafkosten en tegenvallende energieopbrengsten bleken veel installaties simpelweg niet zo rendabel te zijn als fabrikanten deden vermoeden. Een studie uit 2012, waarbij een aantal kleine windturbines vanaf 2008 een paar jaar waren onderzocht op een testveld in Zeeland, kwam uit op een kostprijs beginnend vanaf 24 eurocent per kilowattuur. Dit in combinatie met lage energieprijzen maakten kleine windturbines tot een prijzige aangelegenheid. Op plekken met weinig wind lonkte bovendien het gevaar dat kleine windturbines er zelfs niet in slaagden de energie te compenseren, benodigd voor het bouwproces. En als dat nog niet genoeg is, werden modellen tijdens pilotprojecten nogal eens geteisterd door ‘kinderziektes’ in de vorm van storingen en mankementen. Al met al, geen bescheiden lijst aan tekortkomingen zou je kunnen zeggen. Wat een contrast met de al ons bekende en succesvolle MW-windturbine.

In relatie tot MW-windturbines

We kunnen er – mede door hun omvang – niet omheen: grote windturbines runnen de show. En natuurlijk niet zonder reden, hoge bomen vangen veel wind. De energieproductie door grootschalige windenergie heeft mede dankzij technologische ontwikkelingen en schaalvergroting een enorme vlucht genomen. Natuurkundige wetten leren ons dat de productie uit een windturbine kwadratisch toeneemt met het rotoroppervlak en met een factor drie in relatie tot windsnelheid. Een 3 MW-windturbine met een ashoogte en rotordiameter van beide over de 100 meter, produceert in Nederland zo jaarlijks ruim 6.5 miljoen kilowattuur aan elektriciteit. Genoeg om meer dan 2000 huishoudens van stroom te voorzien. En een kleine windturbine? Hooguit tot enkele duizenden kilowatturen per jaar, afhankelijk van het type en locatie. Kleine windturbines nemen zo in de regel een deel van het stroomverbruik van een enkel huishouden voor hun rekening. In termen van totale energieproductie – en hieraan gekoppelde vermeden CO2 uitstoot – is het daarom voor de hand liggend om het pad van grote windturbines te kiezen. Zodoende stonden er hiervan eind 2015 ruim 2.100 exemplaren opgesteld, goed voor circa 6% van onze nationale elektriciteitsproductie. Het precieze aantal kleine windturbines daarentegen is onbekend, maar loopt waarschijnlijk slechts tot enkele honderden verspreid door het land.

Perspectief

Ondanks de bijdrage van grootschalige windenergie ligt Nederland ver achter op het gebied van duurzame energie en staan we volgens het CBS zelfs ver onderaan de lijst in vergelijking met andere EU-landen. Bovendien is het helemaal nog niet zeker dat de doelstelling uit het nationale energieakkoord, 14% duurzame energie in 2020, wel op tijd wordt gehaald. Niet zelden komen projecten maar moeilijk van de grond en lopen procedures vertraging op. Niet iedereen lijkt voorstander te zijn van grootschalige wind- of zonprojecten. Verzet is de afgelopen jaren toegenomen. Of de gebruikte argumenten, veelal afkomstig vanuit persoonlijk oogpunt, over het algemeen zwaarder wegen dan de noodzaak om een schone en onafhankelijke energievoorziening te realiseren laat ik hier even buiten beschouwing. Wel is duidelijk: er is nog veel werk aan de winkel. Draagvlak, of noem het maatschappelijke acceptatie, zal naar mijn mening een essentieel speerpunt blijven. Ik geloof dat grootschalige energieprojecten succesvoller zijn, zowel nu als in de toekomst, als duurzaamheid breed maatschappelijk gedragen wordt. Meer bewustwording en betrokkenheid is er nodig. En juist hier vind ik de explosieve toename van het aantal huishoudens met zonnepanelen een zeer positieve ontwikkeling. Eind 2015 waren er maar liefst 400.000 huishoudens in bezit van een zonne-installatie, samen goed voor meer dan 1 gigawatt aan opgesteld vermogen. Een verviervoudiging ten opzichte van 2010 en de verwachting is dat deze sterke groei de komende tijd nog wel even voortduurt. Over meer bewustwording en betrokkenheid gesproken. Juist door deze ontwikkeling komt bij mij voorzichtig de vraag (weer) naar boven: zouden hier dan toch geen kansen liggen voor kleine windturbines? De reis naar duurzaamheid vraagt om een strijd op diverse fronten, waarbij verschillende middelen worden ingezet.

darrieus-rotor

Kleine windturbines mogen dan in termen van productie bij verre na niet in de buurt komen van de grote MW-varianten, de opbrengst is doorgaans wel vergelijkbaar met dat van een zonne-installatie op een doorsnee woning. En zoals we zojuist zagen, kunnen veel installaties samen toch een aanzienlijke bijdrage leveren. Kleine windturbines zouden via deze weg dezelfde rol kunnen vervullen als zonnepanelen. Dan niet zozeer als concurrenten, maar eerder als aanvulling op elkaar. Zo waait het op momenten als de zon niet schijnt en vice versa. Omdat kleine windturbines komen in verschillende uitvoeringen en designs, is bovendien inpassing mogelijk met een breed scala aan gebouwen en omgevingen. De energie wordt geproduceerd op plekken waar het wordt gebruikt en elke opgewekte kilowattuur uit kleine windturbines bespaart uitstoot van CO2, mits geïnstalleerd op een windrijke locatie. Als stand-alone energiegenerator, of als soort van hybride toepassing in combinatie met zonnepanelen. Bovendien, eigenaren van zonnepanelen die vanwege (beperkte) dak ruimte nu aan een maximum bebonden zijn, zouden met behulp van kleine windturbines hun productiecapaciteit weer wat verder kunnen uitbreiden.

Verbeterpunten

Om dit te kunnen verwezenlijken, zal de techniek volwassen moeten worden. Betrouwbare modellen, gevrijwaard van storingen, uitval of andere mankementen. Om niet in de laatste plaats te spreken over de noodzaak tot kostenverlaging, wat veruit de belangrijkste drempel vormt. In tegenstelling tot grote windturbines of zonnepanelen bestaat er voor kleine windturbines geen eenduidig stimuleringsbeleid, zoals een nationale subsidieregeling. De overheid beschouwt kleine windturbines namelijk niet als middel om de doelstellingen uit het nationale energieakkoord te halen. Wat natuurlijk niet wil zeggen dat deze houding op termijn niet kan veranderen onder vernieuwde omstandigheden, door strengere duurzaamheidsdoelstellingen (vanuit Europa) bijvoorbeeld. Toch zijn er vanuit diverse provincies en gemeenten wel degelijk subsidiemogelijkheden beschikbaar, zowel voor particulieren als bedrijven. Hierdoor kunnen aanschafkosten ook vandaag de dag al lager uitvallen dan in eerste instantie lijkt.

Ook een hogere energieopbrengst kan de kostprijs drukken. Terwijl hier doorgaans vooral wordt gedacht aan nieuwe technieken en innovaties, kunnen oplossingen ook gevonden worden in een verbeterde toepassing van bestaande modellen. Het is algemeen bekend dat het in ons land harder waait aan de kust, hoger in de atmosfeer en op plekken zonder al te veel omringende objecten die de wind afremmen. Hier plaats je bij voorkeur de installatie. Landinwaarts neemt de gemiddelde windsnelheid doorgaans af. Toch sluit ook een lagere gemiddelde windsnelheid niet uit dat er lokaal wel degelijk plekken aanwezig zijn met significant meer wind. Vooral in de bebouwde omgeving, het speelveld voor kleine windturbines, heerst een complex windregime. Onder invloed van topografie en objecten ontstaan enerzijds luwtes, maar op andere plekken juist weer zogenoemde ‘tochtgaten’ of ‘windtunnels’ met verhoogde windsnelheden. Van plaats tot plaats kan het windklimaat, en zodoende de energieopbrengst, daarom aanzienlijk verschillen. Onderzoek naar de windsituatie is dus essentieel in de zoektocht naar juist die plek in de lokale omgeving waar de techniek optimaal presteert. Daarnaast dient pas na bestudering van het lokale windklimaat het type windturbine geselecteerd te worden. Waar op plekken met overwegend dezelfde windrichting een windturbine met horizontale as doorgaans beter functioneert, werken verticale as windturbines weer relatief beter in een omgeving met meer turbulentie. Fabrikanten, maar ook architecten, zijn bovendien steeds vaker op zoek naar (gebouw)ontwerpen die kunstmatige windversnellingen veroorzaken. Er is op het gebied van energieopbrengst in ieder geval nog terrein te winnen.

En nu?

De markt van kleine windturbines is hard en grillig. Verschillende bedrijven hebben zich in de afgelopen jaren op de markt gegeven, om vervolgens ook weer snel van het toneel te verdwijnen. Toch blijft de sector sterk in beweging. Zo zijn er afgelopen periode weer nieuwe modellen verschenen, allen van Nederlandse komaf: de Windleaf, EAZ-Twaalf, de Blauwe Molen en de Archimedes. Deze nieuwe generatie kleine windturbines zal moeten aantonen dat de prestaties een stuk beter zijn dan die van hun voorgangers in het verleden. In ieder geval is de EAZ-twaalf, ontwikkeld door een voormalige groep studenten uit Enschede, momenteel aan een sterke opmars bezig. Waar installaties momenteel nog alleen plaatsvinden in de provincie Groningen, hopen de makers spoedig uit te breiden naar andere delen van het land. Oké, met een rotordiameter van twaalf meter misschien niet een ‘typisch formaat’ kleine windturbine. Maar toch, het laat wel zien dat er mogelijkheden liggen in dit tot dusver onderbelichte deel van de markt. Wat verder opvalt aan de EAZ-Twaalf is dat het in zijn ontwerp gebruik maakt van lokaal geproduceerd hout. En misschien zijn het wel juist dit soort nieuwe inzichten en toepassingen waar de sector het van zal moeten hebben. Of zijn het dan toch verbeterde toepassingen, subsidies, stijgende elektriciteitsprijzen of verscherpte duurzaamheidsdoelstellingen die ons spoedig in de richting van kleine windturbines drijven?

Ja, als je het aan mij vraagt gloort licht aan de horizon, maar we zullen nog even op de grote doorbraak moeten blijven wachten..

kleine-windturbines
Nieuwste generatie kleine windturbines: de Windleaf (linksboven), EAZ-Twaalf
(rechtsboven), de Blauwe Molen (linksonder) en de Archimedes (rechtsonder).