Leveren aan het elektriciteitsnetwerk

Wanneer draaien windmolens?

Moderne windturbines beginnen al te produceren bij windkracht 2 (3 à 4 meter per seconde) en leveren al bij windkracht 5 (rond de 11 m/s) het volle vermogen.

Dit betekent dat ze een groot deel van de tijd met dat maximale en dus een constant vermogen draaien. Ook bij zeer hoge windsnelheden kunnen deze turbines nog stroom leveren zonder dat ze kapot gaan, doordat de bladen uit de normale werkpositie worden gedraaid. Eerder moesten windturbines bij zeer hoge windsnelheden uit worden geschakeld, wat als onaangename consequentie heeft dat het vermogen van een groot windpark dan plotseling wegvalt, te vergelijken met het uitvallen van een grote conventionele elektriciteitscentrale.

Ook werden windmolenparken in het verleden bij calamiteiten – zoals kortsluiting in het net - uitgeschakeld. Met de nieuwe types turbines, die beter zijn afgestemd op de behoeftes van de netbeheerders, kunnen deze problemen grotendeels worden voorkomen. Zo wordt In het uitzonderlijke geval dat toch niet aan afkoppeling kan worden ontkomen, een park tegenwoordig in fases afgeschakeld.

Bedrijfstijd

Een goed ontworpen windturbine die goed is gekozen voor de locatie heeft een equivalente (jaarlijkse) bedrijfstijd van 2000 à 2250 uur. Dat betekent dat er over een heel jaar genomen (8760 uur) net zoveel energie wordt geproduceerd als tijdens 2000 à 2250 uur bedrijf bij nominaal vermogen). Het aantal uren dat de windturbine in bedrijf is, ligt een stuk hoger, ongeveer 5000 à 6000 uur. Dit komt omdat het een groot deel van de tijd minder hard waait dan de windsnelheid waarbij het nominale vermogen wordt gehaald. Windturbines werken dus meestal op deellast. De hoeveelheid windenergie die niet wordt geconverteerd naar mechanische energie omdat het te hard of te zacht waait is beperkt, zo'n 6%. Daarnaast gaat er nog zo'n 3% ‘verloren’ doordat niet alle windenergie wordt geconverteerd tegen het hoogste rendement is ook nog zo'n 3%. Onderhoud werkt nauwelijks door in de beschikbaarheid van de windmolens. Dit is beperkt tot een paar dagen per jaar.

Techniek voor netinpassing

Voor inpassing in elektriciteitsnetten is niet alleen belangrijk hoeveel vermogen over welke tijd kan worden geleverd, maar ook de mate waarin de afgegeven spanning en frequentie constant zijn. Ook op dit punt is veel vooruitggang geboekt. Moderne turbines hebben generatoren en regelsystemen die variabele toerentallen toestaan. Bovendien werkt de rotor als een soort vliegwiel. Plotselinge windvariaties worden daardoor gedempt, en het afgegeven vermogen is veel constanter dan je bij de natuurlijke fluctuaties in de windsnelheden zou verwachten. Verder neemt de kwaliteit van de voorspellingen van de windsnelheid steeds toe. Ook komt meer aandacht voor het uitwisselen van windstroom over grotere gebieden, zodat luwtes op de ene plaats gecompenseerd kunnen worden door een sterkere wind elders.

Inpassing in de netwerken

De ‘Europese Policy Workshop Offshore Wind’ georganiseerd door het ministerie van Economische Zaken bevestigde eind 2004 dat 20% windenergie technisch tegen relatief lage kosten is in te passen in onze stroomvoorziening. Voor Nederland wordt geraamd dat tot 3.000 MW geen extra kosten met zich meebrengt, van 3.000 tot 6.000 MW: is zo’n € 300 miljoen nodig). In Noord-Duitsland, Denemarken en Spanje zijn regio’s waar de penetratiegraad overigens aanzienlijk hoger is (30 tot 40%), warbij nauwelijks problemen optreden bij de netinpassing van windstroom.

Windturbines worden ook telkens verbeterd, zoals recent de mogelijkheid om windparken geleidelijk af te schakelen bij kritische windsnelheden. De conclusie is dat met behulp van moderne regeltechnieken en een sterk transportnetwerk, de inpassing van grote hoeveelheden duurzame elektriciteit (windenergie, waterkracht en bio-energie) in Europa goed mogelijk is.

Het fluctuerende karakter van windenergie kan door de voorspelbaarheid worden opgevangen met andere bronnen. Door ontwikkelingen in het energiemanagement kunnen de diverse opwekeenheden steeds beter op elkaar worden afgestemd. Zowel de vraag als het aanbod kan goed worden beïnvloed via economische drivers. De potentiële conflicten tussen vraag- en aanbod leiden automatisch tot fluctuaties in de kWh-prijs, die weer een sturend effect heeft in de gewenste richting, waardoor steeds minder back-up vermogen nodig is.