Maand: mei 2018

De opbrengst van windparken; nattevingerwerk?

De berekening van de opbrengst van windmolens is niet altijd transparant. Bovendien is meer inzicht wenselijk in de feitelijke opbrengst van al draaiende molens.

Unknown-1

Om in 2050 duurzaam te kunnen voorzien in onze energiebehoefte, is het nodig om zowel het aantal zonnepanelen als het aantal windmolens drastisch uit te breiden. Een windmolen op land (vermogen 3 megawatt) levert gemiddeld even veel op als 10 ha. zonnepanelen (250 wattpiek, 3000 panelen per ha.). Ze heeft echter minstens een  20 ha. nodig; ruimte die overigens bruikbaar blijft voor een aantal andere bestemmingen.

In mijn vorige blogpost verwees ik naar de sterk uiteenlopende schattingen van de opbrengst van zonneparken. De prognoses van de opbrengst van windparken variëren eveneens sterk.

Het rendement van een windmolen hangt af van een aantal omstandigheden.

  • In de eerste plaats de locatie; op zee en in de kust provincies waait het gemiddeld meer en harder dan in de rest van Nederland. Bij windkracht 6 (12 m/seconde) functioneren windmolens het best. Bij hardere wind en als het minder waait dan 2 m/seconde worden ze stilgezet.
  • Hoger in de lucht is meer wind, windmolens met een grote ashoogte brengen dus meer op. Gangbare windturbines hebben een ashoogte van 80 tot 120 meter
  • Een belangrijke rol speelt de lengte van de rotorbladen. Als de lengte van de rotor verdubbelt, verviervoudigt de productie. De rotoren van de meest gangbare windmolens variëren tussen 45 tot 60 meter. Bij de grootste windturbines op zee (8,8 MW) loopt dit op tot wel 90 meter[1].

Dit zijn vrij eenduidige gegevens; niets is echter is zo onvoorspelbaar als windkracht. Om de opbrengst van een windmolen te berekenen, worden de snelheid en duur dat een turbine draait teruggerekend naar het aantal ‘vol-last-uren’. Als vuistregel wordt een aantal van 2200 per jaar gehanteerd[2].

Met deze gegevens kan worden berekend hoeveel stroom een windmolen per jaar levert:

Vermogen (in kilowatt) x vol-last-uren = opbrengst in kilowattuur (per jaar).

3.000 x 2200 = 6.600.000

De uitkomst delen door de gemiddelde energiebehoefte van een huishouden (3500 kilowattuur) levert op hoeveel huishoudens een windmolen van energie kan voorzien. Dat is in ons voorbeeld 1850.

Zo’n molen kost rond de € 4 miljoen.

Wie het realiteitsgehalte van plannen voor de bouw van windmolens moet beoordelen, wordt echter geconfronteerd met uiteenlopende gegevens.

59AF0F5B-1ABB-42CB-B024-9C8288284F3E

Een goed voorbeeld daarvan is het nieuwe windmolenpark in de Wieringermeer. Hier bouwt NUON (Vattenfall) 100 windmolens met een vermogen van 3,6 MW elk[3]. Per windmolen wordt een opbrengst verwacht van niet minder dan 13 miljoen kilowattuur per jaar, volgens NUON goed voor 3700 huishoudens. Dit resultaat is aanzienlijk hoger dan hiervoor werd vermeld.  Zo’n hoog resultaat is alleen maar mogelijk door een veel hogere waarde van het aantal vol-last-uren te hanteren, te weten ruim 3600 (in plaats van 2200). Dit is erg onrealistisch. Te denken geeft dat NUON elders andere cijfers geeft[4]. De opbrengst is dan geen 13 maar 10 miljoen kilowattuur per jaar en ook het aantal huishoudens is naar rato verlaagd naar 2800. Dit roept de verdenking van nattevingerwerk op. Maar ook dit cijfer is nog steeds aanzienlijk  hoger dan de gangbare aannames.

In mijn vorige pleitte ik voor openbaarheid van gegevens over het rendement van reeds gerealiseerde zonneparken. Dit pleidooi kan in het geval van windmolens alleen maar met klem worden herhaald. Dit geldt eens te meer daar onder het publiek doorgaans meer weerstand leeft bij de bouw van windmolens. Majoreren van opbrengstcijfers met de bedoeling het draagvlak voor windenergie te vergroten, moet te allen tijde worden voorkomen. Het lijkt me wenselijk dat voorstellen voor nieuwe windparken refereren aan een benchmark – een reeds gerealiseerd project – en verwachte afwijkingen in vermogen en opbrengst van windmolens daaraan relateren.

[1]https://www.deingenieur.nl/artikel/krachtigste-windturbine-voor-kust-schotland

[2]https://www.rvo.nl/onderwerpen/duurzaam-ondernemen/duurzame-energie-opwekken/windenergie-op-land/techniek/opbrengst

[3]https://www.nuon.com/activiteiten/windenergie/windpark-wieringermeer/

[4]http://www.windparkwieringermeer.nl/wat/#51

Zijn windmolens rechts en zonnepanelen links?

De berekeningen van het rendement van zonneweiden loopt sterk uiteen. Het lijkt erop dat om politieke redenen sterk gemajoreerd wordt

Unknown-1

Dat de energietransitie serieus is, dringt door tot steeds meer mensen. De versnelde afbouw van de aardgaswinning heeft daarbij de rol van wake-up call gespeeld[1].

Om in Nederland alle fossiele brandstoffen te vervangen door duurzame energie, zijn nodig: 75.000 windturbines (vermogen 3 megawatt; opbrengst 6,5 miljoen kWh per stuk)[2]of 3000 km2 zonnepanelen (bij een vermogen van 300 wattpiek per jaar per paneel van 1,7 m2), of uiteraard een combinatie hiervan.

Bovendien is opslagcapaciteit vereist voor de vraag naar energie in piekperioden. De voornoemde aantallen vallen lager uit als een deel van de gewonnen energie gebruikt wordt voor warmtepompen en de productie van waterstof.

Er kan geen plan ter tafel komen voor met name de opwekking van windenergie of een verontruste groep burgers heeft allerlei bezwaren: huizen verliezen hun waarde, er dreigen allerlei ziekten, de horizon vervuilt[3]. Bij zonnepanelen worden veel minder bezwaren gehoord. Dit bevreemdt niet; tot dusver konden deze op daken, schuren en fabriekshallen tamelijk onzichtbaar worden weggestopt. Daar is nog veel meer ruimte. De  vraag naar zonnepanelen zal echter dermate stijgen dat – net als in Duitsland – aanleg van grootschalige zonneparken noodzakelijk is. Daar zijn uiteraard evenzeer esthetische bezwaren tegen te bedenken.

Vooral de linkerzijde van het politieke spectrum lijkt een voorkeur te hebben voor zonneparken.

screenshot4
Animatie van zonnepark van 1 km

Ik heb eens goed gekeken naar een voorstel van D’66 om in de nabijheid van Utrecht een grootschalig zonnepark aan te leggen in plaats van de door de gemeente voorgestelde plaatsing van windmolens[4]. Het gaat daarbij om 125.000 zonnepanelen op een oppervlak van 25 ha. Wat daarbij vooral opvalt, is het gemak waarmee men de cijfers naar zijn hand weet te zetten.

Twee voorbeelden, zonder diep in te gaan op de berekeningswijze.

In de eerste plaats zijn 5000 zonnepanelen per hectare erg veel. Het kan wel, maar dat moeten ze vrijwel vlak op de grond komen te liggen (oost-west opstelling). Het becijferde rendement wordt dan zeker niet gehaald. Dat rendement wordt alleen behaald als de panelen op stellages haaks op de zon worden gezet (zuid opstelling). Dit leidt tot minder panelen per ha. omdat de afstand tussen deze stellages vrij groot moet. De panelen staan anders een deel van de dag in elkaars schaduw en presteren dan aanzienlijk slechter.

screenshot2
Oost-west opstelling

In de tweede plaats gaat men ervan uit dat 10.000 huishoudens van stroom kunnen worden voorzien. Dat gaat al niet lukken vanwege de lagere opbrengst. Bij de veronderstelde opbrengst van 26.000.000 kilowatt per jaar betekent dit dat per huishouden 2600 kilowatt beschikbaar is. De energiebehoefte van een gemiddeld huishouden is echter 3250 – 3500 kilowattuur per jaar.

screenshot3
Zuid-opstelling

In Nederland zijn talloze plannen voor windparken of zonneweiden in voorbereiding en elk voorziet in een berekening van de verwachte opbrengst[5]. Geen van deze plannen majoreert zo extreem als het plan van D’66 in Utrecht.

Wat wel opvalt zijn de grote verschillen tussen de aannames waarop men zijn berekening baseert:

Het rendement van de zonnepanelen, het aantal panelen per ha, het aantal huishoudens dat kan worden bediend. Daarnaast worden voortdurend vermogen (in piekwatt) en opbrengst (in kilowattuur) verwisseld.

Het onderliggende probleem is het nagenoeg afwezig zijn van vergelijkbare gegevens over de feitelijke stroomproductie van bestaande zonneparken en windmolens. Er is een studie, verricht door een dochter van de Universiteit van Wageningen met een ontnuchterend resultaat[6]: Een ha. levert energie voor 150 huishoudens bij de gunstigste opstelling en de best presterende panelen.  Er is drie achtereenvolgende jaren gemeten met verschillende typen zonnepanelen en opstellingen.

screenshot
Proefopstelling onderzoek Universiteit Wageningen

Het belangrijkste bezwaar tegen deze studie is dat het resultaat berust op extrapolatie. Er is berekend dat bij de gekozen opstelling 2000 panelen per ha mogelijk zijn.  Deze opstelling zelf, laat staan opstellingen met meer panelen, zijn nooit getest. In elk geval contrasteert het aantal van 2000 panelen wel erg met alle andere plannen in uitvoering en zeker met de 5000 panelen per ha. waar D’66 in Utrecht van uitgaat. Overigens constateert deze studie ook dat plaatsing van zonnepanelen lucratiever kan zijn dan voortzetten van het agrarische bedrijf.

Het bovenstaande leidt tot twee conclusies:

  1. Er is dringend behoefte aan feitelijke gegevens over het gerealiseerde rendement van zonne- en windparken, uitgaande van verschillende aantallen en opstellingen van panelen.
  2. Discussie over de keuze tussen zonnepanelen of windmolens is niet aan de orde. Beide manieren om energie op te wekken zijn complementair (zie afbeelding) en ze moeten beide maximaal worden gebruikt[7].

grafiek_zonnepanelen_winddelen

De centrale vraag is welke zijn qua energieopbrengst de beste en in visueel opzicht de minst slechte plaatsen voor beide typen parken.

Zeker is dat de planvorming een aanzienlijke versnelling behoeft om de hiervoor genoemde aantallen zonnepanelen en windmolens voor 2050 te realiseren.

In mijn volgende blogpost sta ik stil bij de berekening van de opbrengst van windmolens.

 

[1]https://www.expirion.nl/blog-4–waar-halen-we-energie-vandaan-in-toekomst-.html

[2]https://www.windenergie.nl/windenergie-op-land/feiten-en-cijfers

[3]http://www.duurzamebrabanders.nl/blog/2015/02/zonneweide-vergeleken-met-windpark-voor-drenthe/

[4]https://utrecht.d66.nl/content/uploads/sites/3/2014/01/Project-Zonneweide.pdf

[5]https://www.rvo.nl/sites/default/files/2016/09/Grondgebonden%20Zonneparken%20-%20verkenning%20afwegingskadersmetbijlagen.pdf

[6]http://edepot.wur.nl/336567

[7]https://www.windcentrale.nl/blog/windmolens-of-zonnepanelen/

Circulair bouwen

De gemeente Amsterdam hanteert gronduitgifte op een slimme manier om circulair bouwen te stimuleren

Trash_mountain Jim Henderson licenced under CC Demolition waste – Photo Jim Henderson Licensed under Creative Commons

In 2050 kan het begrip afval uit ons woordenboek worden geschrapt. Ook de Nederlandse overheid vindt dat de Nederlandse economie dan circulair moet zijn[1]. In essentie betekent dit dat alle grondstoffen oneindig hergebruikt worden. Dat geldt ook voor brandstoffen.

De Nederlandse regering heeft met een 325 partijen een grondstoffen akkoord gesloten waarin is afgesproken dat er in 2030 al 50% minder primaire grondstoffen worden gebruikt.

Werpt deze afspraak al zichtbare resultaten af?

In een onderzoek van Duurzaam bedrijfsleven[2] antwoordde 38,7 procent instemmend, maar maakte wel de kanttekening dat het vooralsnog om minimale stappen gaat.

Opinie

Jan Jonker, hoogleraar bedrijfskunde aan de Radboud Universiteit, antwoord met stelligheid Nee… we denken nog helemaal niet in kringlopen.  Instituties, van juridisch tot fiscaal, zijn volledig op de lineaire economie ingesteld.

Het begin is er. Amsterdam, maar ook andere steden geven duidelijke voorbeelden.

In 2015 heeft de gemeente Amsterdam, kansen voor circulaire economie verkend en vastgelegd in Amsterdam Circulair: Visie en routekaart voor stad en regio[3]. Op basis hiervan zijn vele tientallen projecten gestart, zij het meestal kleinschalig en vanuit de terechte gedachtegang van leren door te doen.

In 2017 zijn alle projecten geëvalueerd. Het rapport Amsterdam circulair; evaluatie en handelingsperspectieven[4]bevat de evaluatie van deze projectenen de conclusie is dat er bewijskracht is geleverd dat een circulaire economie realistisch en aanpak rendabel is.

Voor deze aanpak – via kleinschalige initiatieven werken aan grootstedelijke doelen – heeft de stad overigens de World Smart City Award voor circulaire economie gewonnen.

Maar ook voor Amsterdam geldt dat binnen de kortst mogelijk tijd een wezenlijke opschaling moet plaatsvinden. Hieronder staan de uitgangspunten die de gemeente Amsterdam hanteert bij de ontwikkeling van een circulaire economie.

screenshot 2In het navolgende concentreer ik me op de bouwsector, te weten alle activiteiten die te maken hebben met de sloop, renovatie, transformatie en nieuwbouw van gebouwen, grond- wegen- en waterbouw (GWW) en de openbare ruimte. De impact is groot; gebouwen zijn voor ruim 50% verantwoordelijk voor het totale materiaalgebruik op aarde, waaronder waardevolle typen zoals staal, koper, aluminium en zink. In Nederland komt 25% van de CO2-emissies en 40% van het energiegebruik van de gebouwde omgeving. Circulair bouwen is het zodanig ontwerpen, construeren en slopen van een gebouw dat naast het hoogwaardig inzetten en hergebruiken van materialen, ook duurzaamheidsambities op het gebied van energie, water, en biodiversiteit en ecosystemen worden meegenomen (Roadmap circulaire grondafgifte).

Circulair bouwen gaat dus niet alleen om het gebouw zelf, maar ook om de omgeving waarin het komt te staan.

De bouwsector loopt niet voorop op het gebied van innovatie, maar uit oogpunt van opschalen van circulair handelen is deze sector van groot belang.  Alleen al de metropoolregio Amsterdam wil 250.000 nieuwe woningen op een circulaire wijze bouwen voor 2050.

De evaluatie van de projecten die zijn opgezet naar aanleiding van het plan Amsterdam Circulair heeft een aantal inzichten opgeleverd die bij deze opschaling van belang zijn. De belangrijkste is de rol van gronduitgifte en bouwvergunning. Daar ga ik als laatste op in. De andere zijn verankering in de ruimtelijke ordening en urban mining.

Verankering in ruimtelijke ordening

In de ruimtelijke ordening gaan omgevingsplannen een cruciale rol spelen. Zij moeten daarom op de kortst mogelijke termijn uitsluitend van circulair bouwen uitgaan. Alleen dan kan er na 2050 sprake zijn van 100% hergebruik van componenten bij sloop. Maar nog meer dan nieuwbouw liggen de grootste opgaven bij renovatie van bestaande huizen en gebouwen. Daarom moeten hier eveneens circulaire doelen gelden. Bij de wijze waarop dit gebeurt is dialoog met de bewoners, evenals het veiligstellen van hun langetermijnperspectief van wezenlijk belang. Een interessant voorbeeld is de transformatie van een oud kantoor naar een all-electricHotel Westerparkte Amsterdam, waarbij uitsluitend duurzame materialen zijn gebruikt[5].

Hotel Westerpark-all electric

Conscious Hotel Westerpark. Foto Bart Koetsier

Urban mining

In bestaande gebouwen bevinden zich talloze waardevolle materialen. Het is lastig om deze in bruikbare vorm bij sloop veilig te stellen vanwege de niet-circulaire manier van bouwen in het verleden. Door gericht te werk te gaan is een groter percentage van kostbare materialen te ‘redden’. Gesproken wordt dan van urban mining. Het grootste probleem is echter dat vooralsnog hergebruikte materialen vaak duurder zijn dan nieuwe. Daarom is ook een circulaire economie gediend met een verschuiving van belasting op arbeid naar belasting op grondstoffen.

De rol van gronduitgifte en bouwvergunning

Het is vooral op dit gebied dat de gemeente Amsterdam een reuzensprong heeft gemaakt. Een belangrijke rol daarbij speelt de Roadmap Circulaire gronduitgifte[6]. Uitgaande van de hiervoor weergegeven definitie van circulair bouwen, zijn er bij de beoordeling van nieuwe bouwprojecten vijf thema’s aan de orde. Gebruik van materialen, water, energie, ecosystemen alsmede veerkracht en adaptiviteit. Bij elk van deze thema’s speelt een aantal principes, zoals

  • De vermindering van het gebruik van materialen, water en energie;
  • De mate van hergebruik en de wijze waarop toekomstig hergebruik wordt geborgd;
  • De duurzame productie en inkoop van alle benodigde materialen;
  • Verstandig management, bijvoorbeeld een volledige registratie van alle gebruikte componenten.

Toepassing van deze criteria op de vijf thema’s levert 32 criteria op. In concrete gevallen wordt een selectie van deze criteria gemaakt. Deze is mede afhankelijk van de vraag of het om gronduitgifte, een bouwvergunning of een renovatie gaat, maar ook van waar het bouwen plaats zal vinden. Voor een onbebouwd terrein achteraf gelden andere eisen dan voor een centrumlocatie in een monumentale omgeving. Voor het verlenen van een bouwvergunning zal vaak een kwantitatieve onderbouwing worden gevraagd. Bij gronduitgifte volstaat een kwalitatieve onderbouwing.

Projecten

De gemeente Amsterdam heeft de afgelopen jaren bij vier tenders voor gronduitgifte circulaire criteria gehanteerd: Buiksloterham, Centrumeiland, de Zuidas (alle drie woningbouw) en Sloterdijk (detailhandel). Op de Zuidas is in december 2017 de eerste circulaire gronduitgifte afgerond. Bij de toekenning speelden circulaire criteria voor 30% mee in het eindoordeel.

Zuidas Team-V-Architectuur foto Zwartlicht

Zuidas, team V Architectuur. Foto: Zwartlicht

De winnaar is AM, in samenwerking met Team V Architecten. Zij combineerden in hun project Cross overruim 250 woningen met kantoren, werkruimte kleine bedrijven en plek voor creatieve starters. Het project kent geen vaste verdeling tussen woningen en kantoren. Hergebruik bij toekomstige sloop wordt vergemakkelijkt door een materialenpaspoort en bouwen met droge verbindingen, wat demonteren in de toekomst makkelijk.  Scheidingswanden zijn gemaakt van restgips en de gevel bestaat uit hergebruikte bakstenen).

Een goed voorbeeld op het gebied van renovatie is de herhuisvesting van het kantoor van Alliander in Duiven. De onderstaande video toont het proces van totstandkoming van dit opmerkelijke gebouw.

Noodzaak tot lerend organiseren

De gedetailleerde uitwerking van de 32 criteria door het uitschrijven van de tender beslaan ruim 40 dichtbedrukte pagina’s. De indieners van een tender mogen ook op een uitvoerige instructie rekenen. Desondanks kan niet van potentiële indieners verwacht mag worden dat zij routinematig kunnen voldoen aan hetgeen wordt gevraagd. De gemeente heeft vele honderden uren geïnvesteerd in het opstellen van de eisen en daarmee een enorme voorsprong verworven.  Het zou daarom toe te juichen zijn als de gemeente Amsterdam haar kennis deelt. Iets soortgelijks geldt trouwens ook voor andere voorhoede-gemeenten zoals Utrecht[7].

Ik pleit daarom dat gemeenten ‘pre-competitieve’ samenwerking aangaan met fabrikanten, kennisinstellingen, opdrachtgevers en bouwpartners met als doel innovatie ten behoeve van het circulaire bouwproces. Daarbij wordt gedacht aan standaardisering van de maatvoering van componenten (bijvoorbeeld ramen, kozijnen, vloerdelen) en het ‘revalideren’ van ‘gesloopte’ componenten met behoud van een zo hoog mogelijke waarde. In Zwolle wordt op een andere manier samengewerkt: gemeente, woningbouwcorporaties en bouwbedrijven hebben daar een Conciliumgevormd, dat zich ten doel stelt de reeds voorziene bouw van huizen aanzienlijk uit te breiden en daarbij circulaire principes te gebruiken[8]

Circulariteit vraagt om het sluiten van kringlopen. Samenwerking binnen de keten is daar een van.

 

[1]https://www.rijksoverheid.nl/documenten/rapporten/2016/09/14/bijlage-1-nederland-circulair-in-20

[2]https://www.duurzaambedrijfsleven.nl/circulaire-economie/27945/de-stand-in-het-land-zijn-we-al-een-beetje-circulair

[3]https://www.amsterdam.nl/wonen-leefomgeving/duurzaam-amsterdam/publicaties-duurzaam/amsterdam-circulair-0/

[4]https://www.amsterdam.nl/wonen-leefomgeving/duurzaam-amsterdam/publicaties-duurzaam/amsterdam-circulair-1/

[5]https://www.duurzaamgebouwd.nl/artikel/20180417-duurzaam-amsterdams-hotel-westerpark-geopend

[6]https://www.amsterdam.nl/wonen-leefomgeving/duurzaam-amsterdam/publicaties-duurzaam/roadmap-circulaire/

[7]https://www.duurzaambedrijfsleven.nl/circulaire-economie/27459/5-ontwikkelingen-die-nodig-zijn-om-circulaire-bouw-van-de-grond-te-krijgen

[8]http://www.stadszaken.nl/ruimte/wonen/1485/oplossing-bouwimpasse-komt-uit-zwolle/