waarom grotere hoeveelheden windstroom op ons net niet kan werken
Voor
veel mensen is het onduidelijk waarom windmolens niet werken op ons
vraaggestuurde net. Je hoort voorstanders van windeneregie
vertellen over gratis stroom, veel huishoudens die er mee voorzien
kunnen worden en grote co2 reducties. Ook wordt in beleidsstukken
aangegeven dat windvermogen goed voorspelbaar is en daarmee goed in
te passen is op ons stroomnet.De praktijk is echter anders
Om
duidelijk te maken hoe het werkelijk zit moeten we even in de
techniek duiken en ik zal dan ook beginnen met de praktijk van
windmolens op basis van een bestaande veel gebruikte windturbine de
Vestas v90-3.0 MW. ( ik zou het graag anders doen maar zonder een stukje techniek is de informatie niet over te brengen)
Van
belang is de volgende info te bekijken
Powercurve vestas
windturbine van 3 MW zie onderstaande link op blz
3.
http://www.winvast.nl/documenten/ProductbrochureV90_3_0_UK.pdf
windsnelheid:
http://www.weerstationuithuizermeeden.nl/Schaal-van-Beaufort.htm
De
schalen
Windsnelheid meters per seconden en vermogen in kw of
MW
We hebben het in ons voorbeeld over een windturbine met een opgesteld maximum
vermogen van 3 MW.
De
powercurve van de Vestas v90-3.0MW:
Kijkend naar de powercurve ( print hem uit en leg hem er even naast) dun kun je het volgende
zien
Het geleverde vermogen in relatie tot de windsnelheid.
1e
Tot een windsnelheid van 5 m/s wordt er vrijwel geen vermogen
geleverd.
2e Tot een windsnelheid van 7 m/s wordt er minder dan
500 kw geleverd
3e Tussen 7 m/s en 14 m/s loopt het vermogen van
500kw naar 2750 kw
4e Bij 15 m/s wordt het maximum vermogen
bereikt 3000 kw ( 3 MW)
5e Vanaf 15 m/s tot 25 m/s is de
vermogenscurve vlak op 3000 MW
Vertaald
naar windkracht op de schaal van Beaufort kom je op basis van de
powercurve tot het volgende plaatje.
Tot windkracht 4 vrijwel
geen levering
Tussen windkracht 4 en 6 pieken van de levering van
vrijwel niets naar bijna het maximum vermogen die dan snel afvlakt op
het maximum vermogen.
Tussen windkracht 6 á 7 en windkracht 9 á
10 wordt curve horizontaal de turbine is daarbij afgeregeld op het
vermogen van windkracht 6 á 7 wat dan ook het opgestelde vermogen
genoemd kan worden.
De powercurve en de invloed daarvan op de voorspelling van het te leveren windvermogen.:
De praktijk is dat een windmolen tot windkracht 4
niets levert, tussen windkracht 5 en 7 piekt tot het maximum vermogen
en boven windkracht 6/7 blijft het vermogen gelijk tot windkracht
10.
Knelpunten van de windkracht en de leveringskarakteristiek van de windturbine voor de voorspelling van de geleverde wind energie
Tot
windkracht 4/5 is een foute voorspelling geen probleem of de wind in dat gebied vlagerig
is en regelmatig wisselt tussen vrijwel geen wind en windkracht 4
maakt niet zo veel uit. Het geleverde vermogen is nog gering en de marge is vrij groot.
Boven windkracht
6/7 wordt het vermogen begrenst en dat maakt tussen 6 en 10 gebied de
voorspelbaarheid van wind ook minder belangrijk zolang de windkracht
in de praktijk maar boven windkracht 6 blijft en er geen super zware storm langs komt blijft de output op het niveau van het opgestelde vermogen.
Het geleverde windvermogen wordt echter onvoorspelbaar bij vlagerige wind in windsnelheidsgebied tussen
windkracht 4 en windkracht 6 beaufort.( tussen 6 m/s en 14
m/s)
Dan wisselt gezien de powercurve het vermogen van bijna niets tot het maximum van het opgestelde vermogen waardoor kleien verschillen in windsnelheid grote vermogensverschillen betekenen. Tussen windkracht 4 en 6 piekt deze turbine opeens van ongeveer
500kw output naar bijna 30 MW op het net.
Ons
klimaat:
In de praktijk in noord Europa zal zeker in de buurt van
passerende lage druk gebieden, het moment van deze piek NIET
voorspelbaar zijn.
Het komt namelijk in onze praktijk, met langskomende depressies en daarbij behorende fronten, zeer regelmatig voor dat we met wisselende
wind, van enkele meters per seconde, zitten in het gebied van windkracht 4 en 6. Verschillen van
2 tot 4 meter per seconden binnen enkele minuten is dan veel voorkomend.
Consequentie van deze
weersomstandigheden op het vermogen:
Het vermogen van deze
windturbine zal in het gebied tussen windkracht 4 en windkracht 6
snel kunnen variëren met meer dan twee derde van het opgestelde
vermogen.
Het
stroomnet.
Technisch gezien is het stroomnet vraaggestuurd wat
betekent dat de netwerkbeheerder verantwoordelijk is voor de
afstemming tussen vraag en aanbod.
Los van de wisselende vraag op
het net moet de netbeheerder altijd zorgen voor een spanning van 230
volt bij 50 hrz, verschil in spanning op het net van enkele procenten
of een geringe faseverschuiving van de verschillende centrales op dat
net geeft direct uitval van het stroomnet. Een black out van
meerdere dagen kan het gevolg zijn.
Afstemming
op het net:
Vermogens vraag en vermogens aanbod moeten in de
praktijk in evenwicht zijn.
Tot windkracht 4 is dat goed te doen
en zolang wind boven de windkracht 6 blijft kan de netbeheerder ook
relatief makkelijk regelen alleen loop je dan tegen het feit aan dat
wind energie als eerste de WKK centrales en ook de basislastcentrales
van het net gaat drukken die niet direct weer kunnen opstarten tenzij
ze letterlijk stoom gaan afblazen en zo weer snel kunnen worden
ingezet wat erg veel energieverlies betekent.
De
invloed van deze soms snel wisselende onvoorspelbare stroompieken aan de aanbod kant van het net is erg groot.Veel
windpieken en dalen op het net vereist een ander type centrale om de wisselende
pieken tussen windkracht 4 en 6 tot twee derde van het opgestelde
windvermogen snel te kunnen opvangen maar in de praktijk ook om na de piek de levering te zekeren en het gat te vullen tussen de tijd dat basislastcentrales van het
net zijn gedrukt zijn en die na het wegvallen van het windvermogen
pas na enkele uren weer wat operationeel kunnen zijn.
Nogmaals een
bij pieken weg gedrukte basislastcentrale levert praktisch een
rendement van > 55% en een snelstartende gasturbine zit op <
35%. Tel uit je verlies
Het
knelpunt in de beeldvorming van voorstanders is dan ook de
voorspelbaarheid van de windsnelheid en daarmee de output van
windturbines. In de werkelijkheid zal bij vlagerige wind de output
van windmolens juist in het gebied tussen windkracht 4 en 6 binnen
enkele minuten sterk kunnen wisselen wat praktisch niet voorspelbaar
is en waardoor ook nog eens onze leveringszekerheid zwaar onderuit gaat..
De
stroommarkt.
Buiten kerncentrales die als ze operationeel zijn zo
mogelijk continu moeten draaien en windturbines die niet regelbaar
zijn maar afhankelijk van de grillen van de wind kun je een beetje regelen met basislastcentrales en WKK
centrales die kunnen maar enkele procenten varieren in output anders
gaat er erg veel energie verloren .
De
netbeheerders regelen de inzet van snelstartende gasturbine centrales
op het net en de prijs wordt betaald door de gebruikers niet door de
windmolen eigenaren.
De
windmolen eigenaren gooien de op de grilligheid van de wind geleverde
gesubsidieerde productie simpel op het net.
De
windmolen eigenaren krijgen niet alleen bouwsubsidie en soms
innovatiesubsidie maar ook leveringssubsidie die uiteraard ook betaald moet worden door de gebruikers. Doordoor zal bij handhaving van de plannen van het "energieakkoord" iedere burger die gebruik maakt van het stroomnet ongeveer 1000 tot 1200 euro per jaar meer kwijt zijn.
De netbeheerder mag het verder uitzoeken en moet het net aan de gang houden.
Wat
het probleem is dat de netbeheerder het vervolgens dan maar moet
uitzoeken in een markt die door al die subsidies zodanig is verstoord
dat de inkoopprijs gemiddeld te laag is om de inzet van WKK
centrales, basislastcentrales en de snelstartende gascentrales
rendabel te maken.
Dan
gaan private leveranciers afhaken
Nogmaals
de praktijk: Op basis van de windverwachting kun je bij verwachte
windsnelheden onder 4 beaufort en boven 6/7 beaufort een redelijke
voorspelling doen over de stroomlevering door windmolens en de
noodzakelijke inzet van andere centrales. De netbeheerder probeert
dan ook daarover afspraken te maken met leveranciers zodat deze
kunnen worden aangeschakeld als dat regeltechnische nodig is om de
vraag te volgen.
Tussen
4 en 6/7 beaufort is in onze omgeving geen voorspelling mogelijk
terwijl dat het gebied is met de grootste vermogenswisselingen in de
output. Daar kun je praktisch alleen maar snelstartende gasturbines
inzetten en moet ook betaald worden voor de snelle beschikbaarheid en
flexibiliteit.
Wat
zien we nu gebeuren.
Met de huidige zwaar gesubsidieerde, van de
grillen van de wind, afhankelijke windstroom op de stroommarkt wordt
het aanbond van gascentrales onrendabel niet alleen door de daling
van de kolenprijs maar zeker ook door de beperkte inzet als
piekscheerder. Geen energiebedrijf zal in deze markt niet meer
gascentrales inzetten en de bestaande nog meedraaiende gascentrales
worden stilgezet.
Daarmee wordt de regelmarge van de netbeheerder
steeds kleiner en de kans op uitval steeds groter.
Als
stilzetten van gascentrales voor leveranciers minder kost dan deze te
laten meedraaien op de energiemarkt is er fundamenteel iets heel erg
mis en steven we af op een complete black out.
Er word door
voorstanders nu al geroepen om co2 belasting . Dan komt alles wel
goed en zal de markt het probleem oplossen de praktijk zal zijn dat
door co2 te belasten nog meer private bedrijven gaan afhaken en de
beschikbaarheid van centrales als dat regeltechnisch noodzakelijk is
nog meer zal afnemen waardoor de kans op een black out alleen maar
groter zal worden.
