Education

Ploeteren rond de molens

Volgende week besluit de Tweede Kamer naar verwachting dan toch eindelijk om een miljard euro in windenergie te investeren. De burgerij mort, de politiek zucht, maar intussen sleutelt de TU rustig verder aan de nieuwe windrevolutie die de komende decennia moet plaatsgrijpen.

Verwacht: recyclebare reuzenrotors met flapjes, deinende onderhoudsschepen en . dat ook . huishoudens die accepteren dat ze soms geen stroom hebben.

De windrevolutie? Aan ir. Benjamin Marrant zal het niet liggen. Op zijn beeldscherm, tien hoog bij Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, klikt de promovendus het ene na het andere futuristische rotorblad tevoorschijn. Er zijn wieken waaruit blokjes omhoog schuiven. Rotors die een andere vorm krijgen als je er stroom aan toedient. Bladen met scharnierende ‘flaps’ aan de randen, net als bij een vliegtuigvleugel.

De bijzondere wieken waarop Marrant samen met promovendus ir. Jan-Willem van Wingerden studeert, bestaan niet. Nóg niet. “Het idee is dat we op den duur allerlei slimme dingen op de rotorbladen van windmolens gaan zetten, om de vermoeiing van het materiaal tegen te gaan”, vertelt hij. “Windmolens krijgen te maken met rukwinden en turbulentie. Daardoor treedt vermoeiing op. We willen proberen of we, door het blad van vorm te veranderen, de aërodynamische belasting zo gelijk mogelijk kunnen houden. Daarvoor zijn we allerlei concepten aan het bekijken.”

Zelfs opblaasbare rotorbladen zijn aan de orde. Een molenwiek zit dan vol gaatjes en is overspannen met een flexibel vlies. Dat wordt vanuit de gaatjes opgepompt, waardoor de welving van het blad iets verandert. Ideetje uit de luchtvaart, waar het al wordt gebruikt om vliegtuigvleugels van ijs te ontdoen. “We zijn ooit begonnen met kleine, starre turbines”, zegt Marrant. “Maar steeds verder opschalen lukt op een gegeven moment niet meer. Als het lukt om de vermoeiingsbelasting te verkleinen, kunnen we misschien ook het gewicht van de bladen verminderen. Dan kun je in een neerwaartse spiraal komen in je ontwerpcyclus. Lichtere rotors betekent ook lichtere torens om de boel in de lucht te houden.”
Hartinfarct

Marrant maakt deel uit van het legertje TU-onderzoekers dat zich voorbereidt op het tijdperk van de windmolen. Overal kom je ze tegen. Steek je hoofd in de windtunnel van het lage snelheids laboratorium aan de Leeghwaterstraat, en je ziet een molenwiek. Loop door de laagbouw bij Elektrotechniek, en je passeert posters van windturbines. Waar je ook kijkt: wieken, molens, rotors.

Niet dat alles van een leien dakje gaat. De windenergie is net bekomen van een politiek hartinfarct: een kamermeerderheid dreigde nieuwe subsidies op windenergie te bevriezen. Een loodzware delegatie van de bestuursvoorzitters van Eneco, Nuon en Essent, plus de directeuren van Milieudefensie, Greenpeace en het Wereld Natuur Fonds schreef een woedende open brief, waarin ze de overheid laksheid verweten. Morrend bond de Kamer in. Naar verwachting zal het kabinetsplan om tot 2013 een miljard euro uit te trekken voor ‘innovatieve’ windprojecten volgende week bij de begrotingsbehandeling overeind blijven.

Toch is dat nog lang niet genoeg, schrijven de kopstukken in hun brief. Een miljard euro, het is maar een ‘incidentele investering’. Terwijl ‘een stabiel politiek klimaat waarin energiebesparing een belangrijke plek inneemt’ juist hard nodig is. Prof.dr.ir. Gijs van Kuik, wetenschappelijk directeur van het Delftse windinstituut Duwind, deelt die kritiek wel. “Leerprocessen kunnen niet alleen vanuit onze kamer, we moeten bówen! Je moet met jeugdig enthousiasme aan de slag, anders gebeurt er niets. Als we wachten tot het buitenland met de techniek komt, ben je kansloos.”
Parasiet

De geschiedenis van de windenergie in Nederland is, met een toepasselijk woord, turbulent. Na de oliecrisis van 1973 werd windenergie nog bejubeld als de grote belofte voor de toekomst. Maar met de komst van de eerste grootschalige windmolenprojecten in de jaren tachtig en negentig begon ook het gemor. Windenergie zou te weinig opleveren, subsidie verslinden, de horizon vervuilen, geluidsoverlast geven, het stroomnet uit balans brengen, vogels vermalen, vissen doof maken en zelfs het klimaat veranderen. Windenergie verwerd van een slim, groen ei van Columbus tot een op de samenleving parasiterende vorm van geldverspilling.

De politieke besluitvorming liep intussen volledig vast. Het oorspronkelijke plan om in 2010 zesduizend megawatt aan windenergie op zee te hebben staan, werd tien jaar opgeschort; het voornemen om in 2000 duizend megawatt op land te hebben, werd niet gehaald. In 2003 kondigde Den Haag een stop af op de vergunningverlening voor windparken op zee. Een jaar later zei minister Brinkhorst de parken weer wel te willen subsidiëren . waarop de subsidies opeens tóch weer werden stopgezet, wegens teveel belangstelling. “Subsidie aan, subsidie uit, vergunning wél, vergunning niet”, vat Van Kuik samen. “Het signaal is verkeerd. Het straalt hulpeloosheid uit. Terwijl een consistent beleid juist het allerbelangrijkste is.”

De huidige stand van zaken is dan ook weinig opbeurend. Tien jaar geleden nam Nederland nog 8,5 procent van de totale Europese windopwekking voor zijn rekening. Nu is dat nog maar drie procent. Minder dan twee procent van onze elektriciteitsbehoefte komt van windturbines, een percentage vergelijkbaar met Oostenrijk en Griekenland. Negen van de twaalf Nederlandse provincies dreigen hun doelstelling voor 2010 niet te halen, wegens protesten van burgers. Voor grootschalige windenergie moet je in Duitsland, Denemarken, Engeland of Spanje zijn. Niet in het vlakke, winderige Nederland, dat toch het land van de molen heette te zijn.
Behoudend

Lichtpuntjes zijn er ook. Gemeten naar opgesteld vermogen, is Nederland nog steeds windenergieland nummer zes van de wereld. En vorige maand becijferde het Centraal Planbureau (CPB) dat windenergie rond 2030 geld kan opleveren. Vijftien procent van de Nederlandse stroombehoefte kan dan uit windenergie komen. Dat is nog een behoudende schatting, menen veel experts, alleen al omdat het CPB uitgaat van een lage olieprijs van tussen de 25 en 35 dollar per vat (de huidige prijs schommelt rond de 60). Het aan de Universiteit Utrecht gelieerde bureau Ecofys deed de berekeningen opnieuw en kwam uit op een spectaculair ander resultaat. Al in 2020 kan windenergie tot 5,3 miljard euro opleveren, als het kabinet ten minste woord houdt en er tegen die tijd inderdaad zesduizend megawatt in de Noordzee staat te draaien. “Toch biedt ook het CPB-rapport goed nieuws”, zegt Van Kuik. “Het CPB zegt hier gewoon: als er een stevig milieubeleid komt, dan is windenergie na 2030 de goedkoopste energiebron die er is. Nou, dank je wel!”

Voor de TU is het kabinetsplan in elk geval goed nieuws. Den Haag wil immers vooral investeren in nieuwe techniek. “De fabrikant maakt de machines, wij moeten met de rare ideeën komen”, zegt Van Kuik. “Zoals de Ampelman, het onderhoudsschip voor windturbines dat bij golfslag stabiel blijft. Of wieken gemaakt van ander bladmateriaal, zodat je er straks aan zo’n rotor gewoon tientallen meters bij plakt.”

In de materialenwerkplaats van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek werkt promovendus ir. Kjelt van Rijswijk al aan zo’n nieuwe rotor: een wiek, gemaakt van ‘thermoplastisch’ materiaal. De huidige windturbinebladen worden gemaakt van ‘thermohardende’, vezelversterkte kunststoffen. Die hebben als nadeel dat je ze niet kunt recyclen of vervormen. “De thermoplastische composieten waaraan ik werk, kun je aan het eind van hun levensduur versnipperen en omsmelten”, zegt Van Rijswijk. “Bovendien kun je de twee helften van een rotorblad aan elkaar lassen, in plaats van dat je ze lijmt. Daardoor kan het zijn dat je uitkomt op een ander ontwerp, bijvoorbeeld met langere bladen.” Klinkt eenvoudiger dan het is, geeft Van Rijswijk toe: “Met even wat hars en vezels bij elkaar gooien ben je er niet. Ik verwacht niet dat ik volgend jaar, aan het eind van mijn promotieonderzoek, met een windturbineblad onder mijn arm naar buiten kom.”
Waterput

Bij elektrotechniek kijkt prof.ir. Lou van der Sluis van de afdeling elektrische energietechniek intussen peinzend naar een plattegrond van het Nederlandse hoogspanningsnetwerk. “Eigenlijk zou ik met de kennis die we nu hebben wel eens opnieuw de elektriciteitsvoorziening van Nederland willen ontwerpen”, zegt hij. “Eerlijk gezegd denk ik dat ik dan zou uitkomen op allerlei kleine, regionale netwerkjes. Een beetje internetachtig. Die deel-elektriciteitsnetjes zou je dan met gelijkstroom verbinden. Zo voorkom je grote, onvoorspelbare vermogensstromen. Je kunt ook denken aan autarke woonwijken. Wijken, die zichzelf van stroom voorzien, met windmolens en zonnecellen op het dak.” Zo’n systeem zou je dan wél moeten combineren met grootschalige opwekking, meent Van der Sluis. “Je hebt een waterput in de tuin, maar als die droogvalt, heb je nog steeds de kraan”, vergelijkt hij.

Van der Sluis’ afdeling studeert op waarschijnlijk het grootste knelpunt van windenergie: de inpassing in het elektriciteitsnet. “In de huidige situatie is het alleen de vraag naar elektriciteit, die fluctueert”, vertelt universitair hoofddocent bij de groep electrical power processing ir. Sjoerd de Haan. “Daar spelen we op in, door van uur tot uur een ander vermogen op te wekken. Maar met windenergie gaat ook het elektriciteitsaanbod fluctueren. Ja, dan heb je een probleem. Het is een grote uitdaging hoe je dat moet regelen. Als we straks naar zes gigawatt wind gaan, dan heb je het wél over een substantieel deel.”

De problemen zijn lastig, en talrijk. Neem alleen al de transportcapaciteit van het net. Nu al treden er in bepaalde verbindingen door de grillen van de wind soms ontzaglijke vermogenspieken en .dalen op. “Dat gaat vanzelf”, zegt De Haan. “Als het in Noord-Duitsland hard waait, gaat het vermogen via Nederland, België en Frankrijk naar Zuid-Duitsland. Stroom kiest de weg van de minste weerstand. Je zult dus op kwetsbare plekken wat moeten doen aan netverzwaring. Maar je zult ook middelen moeten ontwikkelen om het vermogen beter te sturen.”

Een ander probleem is het beheer, vertelt Van der Sluis. “We zijn zo verstandig geweest de staatsbedrijven te liberaliseren”, ironiseert hij. “Maar als we de opwekking van vermogen en het net van elkaar gaan scheiden, krijg je een vacuúm. Wie gaat straks het koppelnet onderhouden en betalen? Wie betaalt de verliezen? Daarmee moet je rekening houden.”
Koek en ei

Geconfronteerd met dat soort obstakels loopt Van der Sluis niet direct over van het enthousiasme voor grootschalige windenergie. “Kijk, de dingen overkomen je gewoon. We moeten naar alternatieven kijken, en het is best aardig om wat van de wind af te takken. Daar zijn wij ook blij mee, want het schept problemen, en die moeten wij oplossen. Maar om nu te zeggen: het wordt er eenvoudiger en betrouwbaarder op… Nou, nee. Ik denk dat die zes gigawatt wel even het maximum is dat we kunnen hebben.”

De Haan ziet het ‘theoretisch maximum’ van windenergie hoger liggen. Toch denkt ook hij dat niet alles koek en ei zal zijn. Zo zou het elektriciteitsbedrijf bijvoorbeeld af en toe gericht belasting moeten kunnen uitschakelen om de stabiliteit van het stroomnet te garanderen. Plat gezegd: het elektriciteitsbedrijf trekt bij u thuis de stekker eruit. “Je zou in zo’n situatie een speciaal, laag tarief krijgen. Je betaalt dan minder, en in ruil daarvoor zit je een aantal uur per jaar zonder stroom. Technisch is dat nu al mogelijk. En ik denk dat er ook best mensen bereid zijn om zo’n contract aan te gaan.”

Het goede nieuws is in elk geval dat we geen massale black-outs hoeven te verwachten, zoals critici soms beweren. Windexpert ir. Jos Beurskens van energieonderzoekscentrum ECN, onlangs voor een spreekbeurt op bezoek in Delft, weet dat er daarover veel broodje-aapverhalen de ronde doen. “Maar mij is geen enkel geval bekend dat een plotselinge windvlaag een massale stroomstoring veroorzaakte.” Beurskens denkt dat problemen best zijn te voorkomen, met een combinatie van slimme techniek, gerichte verzwaringen van het net en, ook dat, goede weersvoorspellingen. “Duitsland laat zien dat het probleem in de praktijk redelijk beheersbaar is.”
Pijnpunt

Belangrijk is dat turbines tegenwoordig in elk geval minder snel stilvallen, vertelt universitair hoofddocent dr.ir. Henk Polinder. Sloegen windturbines vroeger bij het geringste dipje in het stroomnet nog af, tegenwoordig trekken ze zich er weinig meer van aan als honderden kilometers verderop de bliksem inslaat. De moderne windmolen heeft bovendien instelbare bladen, waardoor hij vaker en langer blijft draaien.

Bijkomend voordeel daarvan is een hogere stroomopbrengst . een ander pijnpunt van windenergie. Molens halen in de praktijk namelijk maar een fractie van hun topvermogen, door te weinig of juist teveel wind. De ‘productiefactor’ is daarvoor de vakterm: het vermogen dat een turbine werkelijk opwekt, gedeeld door zijn topvermogen. Momenteel schommelt de productiefactor van windmolens al jaren rond de twintig procent, zo blijkt uit cijfers van het CBS. Buiten mag er dan 1200 megawatt aan windmolens staan te draaien; het vermogen dat ze opwekken, is een bescheiden stemmende 240 megawatt.

Buitengaats zal de productiefactor flink oplopen, verwacht Van Kuik. Niet alleen waait het op zee meer; het gemiddelde wordt er ook niet langer omlaag gehaald door de oudere windmolens, de zwakkere broeders onder de turbines. “De eerste windparken in zee geven productiefactoren tussen de veertig en vijftig procent”, stelt Van Kuik vast.

Voorwaarde is wel dat de windmolens slijtvast worden, zegt iedereen die je ernaar vraagt. “De turbines moeten ten eerste betrouwbaarder worden, ten tweede veel betrouwbaarder worden, en ten derde nog betrouwbaarder worden”, zegt De Haan. “Een tamelijk extreme uitdaging”, noemt ook Beurskens de windmolen op zee. “Allerlei krachten staan eraan te trekken. Louis Divone (oud-directeur van het Amerikaanse windenergieprogramma . red.) vergeleek het eens met een vliegtuig dat dertig jaar lang onafgebroken om zijn as rolt.”

Elektrotechnicus Polinder begint intussen over het drama van het Deense offshore-park Horns Rev. “Tachtig windmolens, en haast alles wat stuk kon gaan, ging stuk. In anderhalf jaar tijd zijn ze duizenden keren met een bootje naar die turbines geweest. De gondels zijn er allemaal wel een keer af gehaald.” In Nederland hebben de problemen bij Horns Rev zeker de sfeer bepaald, al helemaal toen het programma Zembla langskwam om de stilstaande en onthoofde molens te filmen. “Nou ja, verderop heeft Denemarken nog een offshore-park, Nysted. Dat draait gewoon goed. Maar daar hoor je niemand over.”
Dakota

Van Kuik overweegt intussen om maar weer eens een opiniestuk naar de krant te sturen. Pas gebeurde het weer: de CDA-kamerleden Jos Hessels en Liesbeth Spies zeiden bij herhaling dat de windtechnologie is uitontwikkeld. Onbegrip, waarschijnlijk. Het theoretisch maximum van zestig procent dat je aan energie uit wind kunt halen is inderdaad behaald, maar dat is heel wat anders dan wat de nieuwere molens doen: méér wind benutten. Van Kuik reageert gebelgd: “Uitontwikkeld, dat is gewoon echt niet waar! Toen de Dakota vloog, zeiden we toch ook niet: nu kunnen we vliegen, nu is het klaar?” Ach, Van Kuik begrijpt het ook wel. “Ooit was windenergie iets voor de verre toekomst, dat is lekker onschuldig. Nu is het voor nu. Dat maakt het concreet.”

Zo gaat het eigenlijk met alle nieuwe techniek. Eerst is er het gejuich. Daarna ziet men de nadelen en klinkt er gemor. En daarna komt, in de regel, het realisme. “Op dit moment krijgen de nadelen meer aandacht”, zegt promovendus Van Rijswijk. “Men wil geen zonne-energie, geen kernenergie en geen windenergie. Maar uiteindelijk zullen we toch een keuze moeten maken. Tot die tijd moeten we in elk geval doorgaan met onderzoek naar allerlei soorten duurzame energie.”
Naar zee!

Nederland heeft vergunningen verleend voor twee windparken in zee. Om ervaring op te doen met offshore windenergie. De parken zijn samen goed voor 228 megawatt opgesteld vermogen.

NoordZeeWind: 36 turbines van 2,75 megawatt, tien kilometer voor de kust van Egmond. Een gezamenlijk project van Shell en Nuon. Begin bouw: eind 2006. Oplevering: eind 2007.

Q7WP: zestig turbines van 2 megawatt, 23 kilometer buiten IJmuiden. Een project van het bureau E-Connection. Begin bouw: eind 2005. Oplevering: eind 2006.
De tien grootste windenergielanden aan het begin van 2005, gemeten naar opgesteld vermogen (in megawatt). (Bron: World Wind Energy Association)

Duitsland 16.629

Spanje 8.263

VS 6.740

Denemarken 3.117

India 2.985

Nederland 1.078

Japan 896

Verenigd Koninkrijk 888

China 764

Oostenrijk 606

Totaal wereld 47.616
De tien snelst groeiende windenergielanden in 2004, gemeten naar het opgesteld vermogen dat werd toegevoegd (in megawatt). (Bron: World Wind Energy Association)

Spanje 2.061

Duitsland 2.020

India 875

Japan 390

VS 370

Verenigd Koninkrijk 240

Portugal 223

Italië 221

China 197

Oostenrijk 191

Totaal wereld 8.321

De windrevolutie? Aan ir. Benjamin Marrant zal het niet liggen. Op zijn beeldscherm, tien hoog bij Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek, klikt de promovendus het ene na het andere futuristische rotorblad tevoorschijn. Er zijn wieken waaruit blokjes omhoog schuiven. Rotors die een andere vorm krijgen als je er stroom aan toedient. Bladen met scharnierende ‘flaps’ aan de randen, net als bij een vliegtuigvleugel.

De bijzondere wieken waarop Marrant samen met promovendus ir. Jan-Willem van Wingerden studeert, bestaan niet. Nóg niet. “Het idee is dat we op den duur allerlei slimme dingen op de rotorbladen van windmolens gaan zetten, om de vermoeiing van het materiaal tegen te gaan”, vertelt hij. “Windmolens krijgen te maken met rukwinden en turbulentie. Daardoor treedt vermoeiing op. We willen proberen of we, door het blad van vorm te veranderen, de aërodynamische belasting zo gelijk mogelijk kunnen houden. Daarvoor zijn we allerlei concepten aan het bekijken.”

Zelfs opblaasbare rotorbladen zijn aan de orde. Een molenwiek zit dan vol gaatjes en is overspannen met een flexibel vlies. Dat wordt vanuit de gaatjes opgepompt, waardoor de welving van het blad iets verandert. Ideetje uit de luchtvaart, waar het al wordt gebruikt om vliegtuigvleugels van ijs te ontdoen. “We zijn ooit begonnen met kleine, starre turbines”, zegt Marrant. “Maar steeds verder opschalen lukt op een gegeven moment niet meer. Als het lukt om de vermoeiingsbelasting te verkleinen, kunnen we misschien ook het gewicht van de bladen verminderen. Dan kun je in een neerwaartse spiraal komen in je ontwerpcyclus. Lichtere rotors betekent ook lichtere torens om de boel in de lucht te houden.”
Hartinfarct

Marrant maakt deel uit van het legertje TU-onderzoekers dat zich voorbereidt op het tijdperk van de windmolen. Overal kom je ze tegen. Steek je hoofd in de windtunnel van het lage snelheids laboratorium aan de Leeghwaterstraat, en je ziet een molenwiek. Loop door de laagbouw bij Elektrotechniek, en je passeert posters van windturbines. Waar je ook kijkt: wieken, molens, rotors.

Niet dat alles van een leien dakje gaat. De windenergie is net bekomen van een politiek hartinfarct: een kamermeerderheid dreigde nieuwe subsidies op windenergie te bevriezen. Een loodzware delegatie van de bestuursvoorzitters van Eneco, Nuon en Essent, plus de directeuren van Milieudefensie, Greenpeace en het Wereld Natuur Fonds schreef een woedende open brief, waarin ze de overheid laksheid verweten. Morrend bond de Kamer in. Naar verwachting zal het kabinetsplan om tot 2013 een miljard euro uit te trekken voor ‘innovatieve’ windprojecten volgende week bij de begrotingsbehandeling overeind blijven.

Toch is dat nog lang niet genoeg, schrijven de kopstukken in hun brief. Een miljard euro, het is maar een ‘incidentele investering’. Terwijl ‘een stabiel politiek klimaat waarin energiebesparing een belangrijke plek inneemt’ juist hard nodig is. Prof.dr.ir. Gijs van Kuik, wetenschappelijk directeur van het Delftse windinstituut Duwind, deelt die kritiek wel. “Leerprocessen kunnen niet alleen vanuit onze kamer, we moeten bówen! Je moet met jeugdig enthousiasme aan de slag, anders gebeurt er niets. Als we wachten tot het buitenland met de techniek komt, ben je kansloos.”
Parasiet

De geschiedenis van de windenergie in Nederland is, met een toepasselijk woord, turbulent. Na de oliecrisis van 1973 werd windenergie nog bejubeld als de grote belofte voor de toekomst. Maar met de komst van de eerste grootschalige windmolenprojecten in de jaren tachtig en negentig begon ook het gemor. Windenergie zou te weinig opleveren, subsidie verslinden, de horizon vervuilen, geluidsoverlast geven, het stroomnet uit balans brengen, vogels vermalen, vissen doof maken en zelfs het klimaat veranderen. Windenergie verwerd van een slim, groen ei van Columbus tot een op de samenleving parasiterende vorm van geldverspilling.

De politieke besluitvorming liep intussen volledig vast. Het oorspronkelijke plan om in 2010 zesduizend megawatt aan windenergie op zee te hebben staan, werd tien jaar opgeschort; het voornemen om in 2000 duizend megawatt op land te hebben, werd niet gehaald. In 2003 kondigde Den Haag een stop af op de vergunningverlening voor windparken op zee. Een jaar later zei minister Brinkhorst de parken weer wel te willen subsidiëren . waarop de subsidies opeens tóch weer werden stopgezet, wegens teveel belangstelling. “Subsidie aan, subsidie uit, vergunning wél, vergunning niet”, vat Van Kuik samen. “Het signaal is verkeerd. Het straalt hulpeloosheid uit. Terwijl een consistent beleid juist het allerbelangrijkste is.”

De huidige stand van zaken is dan ook weinig opbeurend. Tien jaar geleden nam Nederland nog 8,5 procent van de totale Europese windopwekking voor zijn rekening. Nu is dat nog maar drie procent. Minder dan twee procent van onze elektriciteitsbehoefte komt van windturbines, een percentage vergelijkbaar met Oostenrijk en Griekenland. Negen van de twaalf Nederlandse provincies dreigen hun doelstelling voor 2010 niet te halen, wegens protesten van burgers. Voor grootschalige windenergie moet je in Duitsland, Denemarken, Engeland of Spanje zijn. Niet in het vlakke, winderige Nederland, dat toch het land van de molen heette te zijn.
Behoudend

Lichtpuntjes zijn er ook. Gemeten naar opgesteld vermogen, is Nederland nog steeds windenergieland nummer zes van de wereld. En vorige maand becijferde het Centraal Planbureau (CPB) dat windenergie rond 2030 geld kan opleveren. Vijftien procent van de Nederlandse stroombehoefte kan dan uit windenergie komen. Dat is nog een behoudende schatting, menen veel experts, alleen al omdat het CPB uitgaat van een lage olieprijs van tussen de 25 en 35 dollar per vat (de huidige prijs schommelt rond de 60). Het aan de Universiteit Utrecht gelieerde bureau Ecofys deed de berekeningen opnieuw en kwam uit op een spectaculair ander resultaat. Al in 2020 kan windenergie tot 5,3 miljard euro opleveren, als het kabinet ten minste woord houdt en er tegen die tijd inderdaad zesduizend megawatt in de Noordzee staat te draaien. “Toch biedt ook het CPB-rapport goed nieuws”, zegt Van Kuik. “Het CPB zegt hier gewoon: als er een stevig milieubeleid komt, dan is windenergie na 2030 de goedkoopste energiebron die er is. Nou, dank je wel!”

Voor de TU is het kabinetsplan in elk geval goed nieuws. Den Haag wil immers vooral investeren in nieuwe techniek. “De fabrikant maakt de machines, wij moeten met de rare ideeën komen”, zegt Van Kuik. “Zoals de Ampelman, het onderhoudsschip voor windturbines dat bij golfslag stabiel blijft. Of wieken gemaakt van ander bladmateriaal, zodat je er straks aan zo’n rotor gewoon tientallen meters bij plakt.”

In de materialenwerkplaats van Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek werkt promovendus ir. Kjelt van Rijswijk al aan zo’n nieuwe rotor: een wiek, gemaakt van ‘thermoplastisch’ materiaal. De huidige windturbinebladen worden gemaakt van ‘thermohardende’, vezelversterkte kunststoffen. Die hebben als nadeel dat je ze niet kunt recyclen of vervormen. “De thermoplastische composieten waaraan ik werk, kun je aan het eind van hun levensduur versnipperen en omsmelten”, zegt Van Rijswijk. “Bovendien kun je de twee helften van een rotorblad aan elkaar lassen, in plaats van dat je ze lijmt. Daardoor kan het zijn dat je uitkomt op een ander ontwerp, bijvoorbeeld met langere bladen.” Klinkt eenvoudiger dan het is, geeft Van Rijswijk toe: “Met even wat hars en vezels bij elkaar gooien ben je er niet. Ik verwacht niet dat ik volgend jaar, aan het eind van mijn promotieonderzoek, met een windturbineblad onder mijn arm naar buiten kom.”
Waterput

Bij elektrotechniek kijkt prof.ir. Lou van der Sluis van de afdeling elektrische energietechniek intussen peinzend naar een plattegrond van het Nederlandse hoogspanningsnetwerk. “Eigenlijk zou ik met de kennis die we nu hebben wel eens opnieuw de elektriciteitsvoorziening van Nederland willen ontwerpen”, zegt hij. “Eerlijk gezegd denk ik dat ik dan zou uitkomen op allerlei kleine, regionale netwerkjes. Een beetje internetachtig. Die deel-elektriciteitsnetjes zou je dan met gelijkstroom verbinden. Zo voorkom je grote, onvoorspelbare vermogensstromen. Je kunt ook denken aan autarke woonwijken. Wijken, die zichzelf van stroom voorzien, met windmolens en zonnecellen op het dak.” Zo’n systeem zou je dan wél moeten combineren met grootschalige opwekking, meent Van der Sluis. “Je hebt een waterput in de tuin, maar als die droogvalt, heb je nog steeds de kraan”, vergelijkt hij.

Van der Sluis’ afdeling studeert op waarschijnlijk het grootste knelpunt van windenergie: de inpassing in het elektriciteitsnet. “In de huidige situatie is het alleen de vraag naar elektriciteit, die fluctueert”, vertelt universitair hoofddocent bij de groep electrical power processing ir. Sjoerd de Haan. “Daar spelen we op in, door van uur tot uur een ander vermogen op te wekken. Maar met windenergie gaat ook het elektriciteitsaanbod fluctueren. Ja, dan heb je een probleem. Het is een grote uitdaging hoe je dat moet regelen. Als we straks naar zes gigawatt wind gaan, dan heb je het wél over een substantieel deel.”

De problemen zijn lastig, en talrijk. Neem alleen al de transportcapaciteit van het net. Nu al treden er in bepaalde verbindingen door de grillen van de wind soms ontzaglijke vermogenspieken en .dalen op. “Dat gaat vanzelf”, zegt De Haan. “Als het in Noord-Duitsland hard waait, gaat het vermogen via Nederland, België en Frankrijk naar Zuid-Duitsland. Stroom kiest de weg van de minste weerstand. Je zult dus op kwetsbare plekken wat moeten doen aan netverzwaring. Maar je zult ook middelen moeten ontwikkelen om het vermogen beter te sturen.”

Een ander probleem is het beheer, vertelt Van der Sluis. “We zijn zo verstandig geweest de staatsbedrijven te liberaliseren”, ironiseert hij. “Maar als we de opwekking van vermogen en het net van elkaar gaan scheiden, krijg je een vacuúm. Wie gaat straks het koppelnet onderhouden en betalen? Wie betaalt de verliezen? Daarmee moet je rekening houden.”
Koek en ei

Geconfronteerd met dat soort obstakels loopt Van der Sluis niet direct over van het enthousiasme voor grootschalige windenergie. “Kijk, de dingen overkomen je gewoon. We moeten naar alternatieven kijken, en het is best aardig om wat van de wind af te takken. Daar zijn wij ook blij mee, want het schept problemen, en die moeten wij oplossen. Maar om nu te zeggen: het wordt er eenvoudiger en betrouwbaarder op… Nou, nee. Ik denk dat die zes gigawatt wel even het maximum is dat we kunnen hebben.”

De Haan ziet het ‘theoretisch maximum’ van windenergie hoger liggen. Toch denkt ook hij dat niet alles koek en ei zal zijn. Zo zou het elektriciteitsbedrijf bijvoorbeeld af en toe gericht belasting moeten kunnen uitschakelen om de stabiliteit van het stroomnet te garanderen. Plat gezegd: het elektriciteitsbedrijf trekt bij u thuis de stekker eruit. “Je zou in zo’n situatie een speciaal, laag tarief krijgen. Je betaalt dan minder, en in ruil daarvoor zit je een aantal uur per jaar zonder stroom. Technisch is dat nu al mogelijk. En ik denk dat er ook best mensen bereid zijn om zo’n contract aan te gaan.”

Het goede nieuws is in elk geval dat we geen massale black-outs hoeven te verwachten, zoals critici soms beweren. Windexpert ir. Jos Beurskens van energieonderzoekscentrum ECN, onlangs voor een spreekbeurt op bezoek in Delft, weet dat er daarover veel broodje-aapverhalen de ronde doen. “Maar mij is geen enkel geval bekend dat een plotselinge windvlaag een massale stroomstoring veroorzaakte.” Beurskens denkt dat problemen best zijn te voorkomen, met een combinatie van slimme techniek, gerichte verzwaringen van het net en, ook dat, goede weersvoorspellingen. “Duitsland laat zien dat het probleem in de praktijk redelijk beheersbaar is.”
Pijnpunt

Belangrijk is dat turbines tegenwoordig in elk geval minder snel stilvallen, vertelt universitair hoofddocent dr.ir. Henk Polinder. Sloegen windturbines vroeger bij het geringste dipje in het stroomnet nog af, tegenwoordig trekken ze zich er weinig meer van aan als honderden kilometers verderop de bliksem inslaat. De moderne windmolen heeft bovendien instelbare bladen, waardoor hij vaker en langer blijft draaien.

Bijkomend voordeel daarvan is een hogere stroomopbrengst . een ander pijnpunt van windenergie. Molens halen in de praktijk namelijk maar een fractie van hun topvermogen, door te weinig of juist teveel wind. De ‘productiefactor’ is daarvoor de vakterm: het vermogen dat een turbine werkelijk opwekt, gedeeld door zijn topvermogen. Momenteel schommelt de productiefactor van windmolens al jaren rond de twintig procent, zo blijkt uit cijfers van het CBS. Buiten mag er dan 1200 megawatt aan windmolens staan te draaien; het vermogen dat ze opwekken, is een bescheiden stemmende 240 megawatt.

Buitengaats zal de productiefactor flink oplopen, verwacht Van Kuik. Niet alleen waait het op zee meer; het gemiddelde wordt er ook niet langer omlaag gehaald door de oudere windmolens, de zwakkere broeders onder de turbines. “De eerste windparken in zee geven productiefactoren tussen de veertig en vijftig procent”, stelt Van Kuik vast.

Voorwaarde is wel dat de windmolens slijtvast worden, zegt iedereen die je ernaar vraagt. “De turbines moeten ten eerste betrouwbaarder worden, ten tweede veel betrouwbaarder worden, en ten derde nog betrouwbaarder worden”, zegt De Haan. “Een tamelijk extreme uitdaging”, noemt ook Beurskens de windmolen op zee. “Allerlei krachten staan eraan te trekken. Louis Divone (oud-directeur van het Amerikaanse windenergieprogramma . red.) vergeleek het eens met een vliegtuig dat dertig jaar lang onafgebroken om zijn as rolt.”

Elektrotechnicus Polinder begint intussen over het drama van het Deense offshore-park Horns Rev. “Tachtig windmolens, en haast alles wat stuk kon gaan, ging stuk. In anderhalf jaar tijd zijn ze duizenden keren met een bootje naar die turbines geweest. De gondels zijn er allemaal wel een keer af gehaald.” In Nederland hebben de problemen bij Horns Rev zeker de sfeer bepaald, al helemaal toen het programma Zembla langskwam om de stilstaande en onthoofde molens te filmen. “Nou ja, verderop heeft Denemarken nog een offshore-park, Nysted. Dat draait gewoon goed. Maar daar hoor je niemand over.”
Dakota

Van Kuik overweegt intussen om maar weer eens een opiniestuk naar de krant te sturen. Pas gebeurde het weer: de CDA-kamerleden Jos Hessels en Liesbeth Spies zeiden bij herhaling dat de windtechnologie is uitontwikkeld. Onbegrip, waarschijnlijk. Het theoretisch maximum van zestig procent dat je aan energie uit wind kunt halen is inderdaad behaald, maar dat is heel wat anders dan wat de nieuwere molens doen: méér wind benutten. Van Kuik reageert gebelgd: “Uitontwikkeld, dat is gewoon echt niet waar! Toen de Dakota vloog, zeiden we toch ook niet: nu kunnen we vliegen, nu is het klaar?” Ach, Van Kuik begrijpt het ook wel. “Ooit was windenergie iets voor de verre toekomst, dat is lekker onschuldig. Nu is het voor nu. Dat maakt het concreet.”

Zo gaat het eigenlijk met alle nieuwe techniek. Eerst is er het gejuich. Daarna ziet men de nadelen en klinkt er gemor. En daarna komt, in de regel, het realisme. “Op dit moment krijgen de nadelen meer aandacht”, zegt promovendus Van Rijswijk. “Men wil geen zonne-energie, geen kernenergie en geen windenergie. Maar uiteindelijk zullen we toch een keuze moeten maken. Tot die tijd moeten we in elk geval doorgaan met onderzoek naar allerlei soorten duurzame energie.”
Naar zee!

Nederland heeft vergunningen verleend voor twee windparken in zee. Om ervaring op te doen met offshore windenergie. De parken zijn samen goed voor 228 megawatt opgesteld vermogen.

NoordZeeWind: 36 turbines van 2,75 megawatt, tien kilometer voor de kust van Egmond. Een gezamenlijk project van Shell en Nuon. Begin bouw: eind 2006. Oplevering: eind 2007.

Q7WP: zestig turbines van 2 megawatt, 23 kilometer buiten IJmuiden. Een project van het bureau E-Connection. Begin bouw: eind 2005. Oplevering: eind 2006.
De tien grootste windenergielanden aan het begin van 2005, gemeten naar opgesteld vermogen (in megawatt). (Bron: World Wind Energy Association)

Duitsland 16.629

Spanje 8.263

VS 6.740

Denemarken 3.117

India 2.985

Nederland 1.078

Japan 896

Verenigd Koninkrijk 888

China 764

Oostenrijk 606

Totaal wereld 47.616
De tien snelst groeiende windenergielanden in 2004, gemeten naar het opgesteld vermogen dat werd toegevoegd (in megawatt). (Bron: World Wind Energy Association)

Spanje 2.061

Duitsland 2.020

India 875

Japan 390

VS 370

Verenigd Koninkrijk 240

Portugal 223

Italië 221

China 197

Oostenrijk 191

Totaal wereld 8.321

Editor Redactie

Do you have a question or comment about this article?

delta@tudelft.nl

Comments are closed.