Het VK heeft het grootste potentieel voor windenergie in Europa.
Commissie Duurzame Ontwikkeling

Windmolenparken zullen het platteland zinloos verwoesten.
James Lovelock

Hoeveel windkracht kunnen we vermoedelijk genereren?

We kunnen een inschatting maken van het potentieel van wind op land (on-shore) in het Verenigd Koninkrijk door het gemiddelde vermogen per eenheid land van een windmolenpark te vermenigvuldigen met het oppervlak per persoon in het VK:

vermogen per persoon = vermogen per oppervlakte-eenheid × oppervlakte per persoon.

Hoofdstuk B legt uit hoe het vermogen per oppervlakte-eenheid van een windmolenpark in het VK geschat kan worden. Als de gemiddelde windsnelheid 6 m / s is, of 22 km / h), dan is het vermogen per oppervlakte-eenheid van het windpark ongeveer 2 W / m2.

 

Dit cijfer van 6 m / s is waarschijnlijk een overschatting voor veel locaties in het VK.  Bijvoorbeeld, figuur 4.1 toont de dagelijkse gemiddelde windsnelheden in Cambrige in 2006. De dagelijkse gemiddelde snelheid bereikte slechts 6 m / s op ongeveer 30 dagen van het jaar – zie figuur 4.6 voor een histogram. Maar sommige plekken hebben windsnelheden boven de 6 m / s – bijvoorbeeld de top van Cairngorm in Schotland (figuur 4.2).

Met de Britse bevolkingsdichtheid van 250 mensen per vierkante kilometer meter, of 4000 vierkante meter per persoon, vinden we dat windenergie

2 W / m2 × 4000 m2 / persoon = 8000 W per persoon

kan voortbrengen als het hele land wordt volgebouwd met windmolens en de aanname  van 2 W / m2 het juiste vermogen per oppervlakte-eenheid is. Converteren we naar onze favoriete vermogenseenheid, dan geeft dat 200 kWh / dag per persoon.

Laten we realistisch zijn. Welke gedeelte van het land zouden we kunnen reserveren voor windmolens? Misschien 10%? Dan concluderen we: als we 10 % van het land met de meeste wind volstoppen met windmolens (levert 2 W / m2 op), dan zouden we in staat zijn om 20 kWh / d per persoon te genereren, wat de helft is van het vermogen dat gebruikt wordt om met een gemiddelde auto met fossiele brandstoffen 50 km per dag te rijden. Windenergie op land in Groot-Brittannië kan “enorm” zijn, maar het is duidelijk niet zo groot als onze enorme consumptie. We bespreken windenergie op zee  later.

Begrijp me alstublieft niet verkeerd. Zeg ik dat we géén windparken zouden moeten bouwen? Helemaal niet. Ik probeer eenvoudig een realiteit over te brengen, namelijk dat als we willen dat windenergie echt een verschil maakt, de windparken een zeer groot gebied moeten beslaan.

Ik moet benadrukken dat de aanname die ik maak erg genereus is. Laten we deze schatting van het Britse windvermogen vergelijken met het huidige geïnstalleerde vermogen aan windenergie wereldwijd. De windmolens die nodig zouden zijn om het VK met 20 kWh / dag per persoon te voorzien komen overeen met 50 keer alle windturbines van Denemarken; 7 keer alle windparken van Duitsland; en 2 keer alle windturbines ter wereld.

Deze conclusie – dat de maximale bijdrage van windenergie op land , hoewel “enorm”, toch veel minder is dan onze consumptie – is belangrijk, dus laten we de belangrijkste factor controleren, het veronderstelde vermogen per oppervlakte-eenheid van een windpark (2 W / m2), met dat van een bestaand Brits windpark.

Het Whitelee windmolenpark in de buurt van Glasgow in Schotland heeft 140 turbines met een gecombineerd piekvermogen van 322 MW in een gebied van 55 km2. Dat is 6 W / m2, max. Het gemiddelde geproduceerde vermogen is kleiner omdat de turbines niet altijd op piekvermogen draaien. De verhouding tussen het gemiddelde vermogen en het piekvermogen wordt de “belastingsfactor” of “capaciteitsfactor” genoemd en die verschilt per locatie en met het type windmolens dat wordt geplaatst; een typische factor voor een goede site met moderne turbines is 30%. Als we aannemen dat Whitelee een belastingsfactor van 33% heeft, dan is het gemiddelde productie vermogen per landoppervlakte 2 W / m2 – precies hetzelfde als de vermogensdichtheid die we hierboven hebben aangenomen.

Vragen

Windturbines worden steeds groter. Veranderen grotere windturbines het antwoord van dit hoofdstuk?

Hoofdstuk B legt het antwoord op deze vraag uit. Grotere windturbines leveren een financieel schaalvoordeel op, maar ze vergroten het totale vermogen per landoppervlak niet sterk, omdat grotere windmolens verder uit elkaar moeten worden geplaatst. Een windmolenpark met windturbines die 2 keer zo groot zijn levert ongeveer 30% meer vermogen per vierkante meter.

Windkracht varieert de hele tijd. Dat maakt wind vast minder nuttig?

Kan zijn. We komen hierop terug in hoofdstuk 26, waar we zullen kijken naar windfluctuaties en verschillende mogelijke oplossingen voor dit probleem, inclusief energieopslag en het beheer van de energievraag.

Aantekeningen en verdere lectuur

Figuur 4.1 en figuur 4.6. Cambridge windgegevens zijn afkomstig van de Digital Technology Group, Computer Laboratory, Cambridge [Vxhhj]. Het weerstation bevindt zich op het dak van het Gates-gebouw, ongeveer 10 m hoog. Windsnelheden op een hoogte van 50 m zijn meestal ongeveer 25% groter. Cairngorm gegevens (figuur 4.2) zijn van de Heriot-Watt University Physics Department [Tdvml].

De windmolens die nodig zijn om het VK 20 kWh / dag per persoon te leveren, komt overeen met 50 keer de volledige windenergie van Denemarken. Uitgaande van een belastingsfactor van 33% vereist een gemiddeld vermogen van 20 kWh / dag per persoon een geïnstalleerd vermogen van 150 GW. Aan het einde van 2006 had Denemarken een geïnstalleerd vermogen van 3,1 GW; Duitsland had 20,6 GW. Het wereldtotaal was 74 GW (Wwindea.org). Overigens bedroeg de bezettingsgraad van de Deense windturbines in 2006 22% en het gemiddelde vermogen dit geleverd was 3 kWh / dag per persoon.