Home » Overschakelen op duurzame energie » Deel 2: windturbines op land

biobrandstoffenaardwarmtebiogas uit gewassenbiomassawind op landzonnepanelenzonnecollectorenwind op zee

Windturbines op land zouden ruim 11% van onze duurzame energie kunnen produceren.
Er staan nu bijna 1.900 windturbines op Nederlandse bodem, die 3.800 miljoen kWh produceerden, 0,6 kWh per Nederlander per dag. De vraag is: hoeveel zou het kunnen zijn als we een groot deel van Nederland vol zetten met windturbines?

De eerste vraag die we beantwoorden is: hoeveel levert een windturbine op per vierkante meter grondoppervlak? Theoretisch is het maximale vermogen van een windturbine 16/27 * 1/4 pi

d2 (rotoroppervlak) * ½ r v3 (windvermogen per vierkante meter), waarin d de rotordiameter, r de luchtdichtheid, v de windsnelheid is. Laten we er vanuit gaan dat een windturbine 0,5 in plaats van 16/27 (=0,59) haalt, dan is het vermogen 1/16 pi d2 r v3 [W].

Een losse windturbine kost nauwelijks ruimte, eigenlijk alleen zijn fundering, maar omdat we grootschalig aan de slag gaan, kiezen we ervoor om de turbines in grote windparken te clusteren. Windturbines in een windturbinepark hebben een tussenruimte van vijf keer het rotordiameter nodig. Het grondoppervlak dat een windturbine in een windpark nodig heeft, bepalen we daarom gemakshalve als vierkant op 25 d2. Delen we het vermogen door het grondoppervlak, dan is het gemiddelde vermogen van een windturbine 1/400 pi r v3 [W/m2], voor de duidelijkheid: Watt per vierkante meter grondoppervlak.

In het Utrechtse dorpje Cabauw staat een windmast van 213 meter van het KNMI, die op tachtig meter hoogte een gemiddelde windsnelheid van zeven meter per seconde meet. De dichtheid van lucht (r) is 1,3 [kg/m3]. Vullen we deze twee waarden in de formule in, dan zien we dat windturbines in Nederland een gemiddeld vermogen van 3,5 Watt per vierkante meter grondoppervlak kunnen genereren [W/m2]. Dit is niet het opgesteld vermogen, maar het gemiddelde geleverde vermogen.

Klopt dit getal in de praktijk? In de Noordoostpolder staat een windpark, waarvan de ondernemers – zes akkerbouwers – de elektriciteitsopbrengst nauwkeurig meten en publiceren. In de periode 2006 tot en met 2010 brachten de zeven turbines van 1,8 MW met een rotordiameter van zeventig meter samen gemiddeld 26.244.000 kWh per jaar op. In een windpark zou iedere turbine een grondoppervlak van ongeveer 350 bij 350 meter nodig hebben. Delen we opbrengst door oppervlak dan kunnen we concluderen dat het park in de afgelopen vijf jaar 3,52 Watt per vierkante meter leverde. Dat klopt mooi met de theorie. Een andere manier op het te berekenen, opgesteld vermogen (1,8 MW) maal capaciteitsfactor (25 procent) gedeeld door grondoppervlak (122.500 m2), levert een iets hoger getal: 3,67 [W/m2].

Hoe vol kunnen we Nederland zetten? De bevolkingsdichtheid in Nederland is 397,7 personen per vierkante kilometer. Aangezien we energiegebruik per persoon hebben berekend, berekenen we ook het beschikbare oppervlak per persoon: 2.514 vierkante meter (een derde voetbalveld). Laten we tien procent van het landoppervlak volzetten met windturbineparken, dan hebben we 251 vierkante meter per Nederlander ter beschikking. Iedere Nederlander heeft dan 251 vierkante meter maal 3,5 [W/m2] maal 24 uur is 21 kWh per dag tot zijn beschikking. Ruim tien procent van de kolom van 185 kWh is hiermee gevuld.

Deze oppervlakte is niet verloren, onder de windturbines kunnen we bijvoorbeeld biomassa verbouwen. Plaatsen we grote windturbines van 5 MW, ruim honderd meter hoog met wieken van meer dan zestig meter, dan moeten we er meer dan tienduizend plaatsen om het bovenstaande te bereiken. Dit lijkt veel, maar er staan al 18.000 hoogspanningsmasten in Nederland. Volgende keer gaan we kijken in hoeverre zonnepanelen kunnen helpen de kolom te vullen.

lees verder: zonnepanelen