14 dingen die je moet weten over windenergie

1. Hoe werkt een windmolen?

Een windmolen, windturbine genoemd door de experts, bestaat uit drie onderdelen: de draaiende rotor met de rotorbladen, de gondel en de mast.

Het basisprincipe van een windmolen is dat de wind de rotorbladen laat draaien en deze beweging wordt omgezet in elektriciteit. De wind brengt de rotorbladen aan het draaien en een as brengt die beweging vervolgens over op een elektriciteitsgenerator die in de gondel zit. Door de hoogte van de mast en de lengte van de rotorbladen kunnen de rotorbladen veel wind vangen. In de gondel zit ook regeltechniek die er bijvoorbeeld voor zorgt dat de windmolen altijd zo goed mogelijk in de wind staat.

2. Hoeveel windenergie levert een windmolen op?

Als je naar de grote moderne windturbines kijkt van 10 MW of meer, bijvoorbeeld de Haliade-X op de Maasvlakte, dan levert een rondje van de rotor genoeg energie op voor een huishouden voor een dag. Een gemiddeld huishouden gebruikt ongeveer 7,5 kWh per dag (2730 kWh per jaar). Een rondje van een windturbine Haliade-X 12 MW duurt 6 seconden. In die 6 seconden levert die ongeveer 20 kWh. Dat is zelfs nog meer dan een huishouden nodig heeft voor een dag.

3. Hoe hoog is de grootste windmolen van Nederland?

Dat is de Haliade X, die op de Maasvlakte staat, met bijna 260 meter hoog. Bij installatie had deze een capaciteit van 12 MW. Op die locatie levert de windmolen gemiddeld 67 GWh aan energie per jaar en dat is voldoende voor 16.000 huishoudens.

4. Hoe lang is het blad van een windturbine?

Nieuwe generaties windturbines volgen elkaar in hoog tempo op. Steeds langere bladen zorgen voor een hogere energieproductie en lagere kosten per kWh. We verwachten dat in een paar jaar tijd de maximale lengte van het windturbineblad van zo’n 100, de lengte van een voetbalveld, richting 150 meter gaat. Maar elke meter extra vergt vooraf diepgaand onderzoek, want de op het blad uitgeoefende krachten nemen heel sterk toe.

5. Is het mogelijk thuis als particulier een windmolen neer te zetten?

In theorie kan dat, in praktijk is het lastiger. Een windmolen kan trillingen geven en moet regelmatig worden onderhouden in verband met draaiende delen. Wel kunnen particulieren onderdeel zijn van corporaties die windparken oprichten. Ingewikkelde technische zaken zoals installatie en onderhoud worden dan vaak uitbesteed.

6. Hoeveel windturbines zijn er gepland de komende jaren en hoeveel windenergie leveren die op?

Nieuwe windparken zijn vooral op de Noordzee gepland, alhoewel ook op land nog het nodige zal worden bijgebouwd. In het voorjaar van 2022 wees het kabinet 3 nieuwe gebieden aan waar windparken op zee kunnen worden ontwikkeld. De beoogde 11,5 GW aan geïnstalleerd vermogen in 2030 wordt daarmee vrijwel verdubbeld tot 21.

De 3 nieuwe gebieden Nederwiek, Lagelander en Doordewind komen verder uit de kust te liggen dan de huidige windparken. De extra capaciteit van 10,7 GW is 2 keer zoveel als alle Nederlandse huishoudens samen aan elektriciteit gebruiken. We verwachten dat dit zo’n 2.000 windturbines op zee zijn.

Als we naar de plannen voor 2050 kijken dan is het doel om 70 GW geïnstalleerd vermogen te hebben op zee. Uitgaande van een modern, operationeel 10MW model, zijn dat 7000 turbines. Uitgaande van een nog niet bestaand, maar wel realistisch, 20MW model, zijn dat 3500 turbines in totaal op zee.

7. Hoe komt windenergie van windmolens op zee aan land?

Door de sterke groei van wind op zee moeten steeds grotere hoeveelheden windenergie in het energiesysteem worden opgenomen. Die komt deels als elektriciteit via kabels aan land, maar zal ook na conversie in de vorm van waterstof door gasleidingen worden getransporteerd naar havens en industriële clusters. In samenwerking met het bedrijfsleven onderzoekt TNO welke infrastructuur hiervoor nodig is.

8. Wat zijn de grootste uitdagingen bij windmolenparken?

Het combineren van hernieuwbare energiebronnen met conversie en opslag is een belangrijke ontwikkeling bij wind op zee. Het doel is om windparken, zonneparken, electrolysers en batterijsystemen optimaal te laten samenwerken als één duurzame hybride energiecentrale. Doel is het maximaliseren van het gebruik van het windpark en het minimaliseren van het benodigde vermogen en systeemkosten.

9. Wat voor gevolgen hebben windparken op zee voor het zeeleven?

De Noordzee is ook in gebruik bij andere partijen, denk aan scheepvaart, visserij en toerisme, en de zee is verder natuurlijk het leefgebied van veel diersoorten. Het doel van TNO is om ervoor te zorgen dat de toekomstige windparken zoveel mogelijk met respect voor al die partijen, natuur en milieu, worden gebouwd.

Aan de ene kant heeft het leven op en boven de zee last van de windparken, zoals vogels die tegen de bladen aanvliegen, zoogdieren die verstoord worden door bijvoorbeeld het heien. Aan de andere kant profiteert het zeeleven ook van windparken, waarbij algen aangroeien op de structuren en vissen vrijuit zwemmen omdat visserij niet mag.

10. Hoe staat het met recycling van windturbines en de bladen van de windmolen?

Een groot probleem is het niet of nauwelijks kunnen recyclen van windturbines. In Europa belandt jaarlijks om zo’n 4 miljoen ton composiet bladafval op de vuilnishoop. TNO werkt daarom aan het ontwerp van volledig recyclebare turbinebladen. Zo hebben we met partners een methode ontwikkeld om de vezels uit het turbineblad te halen en te hergebruiken in nieuwe producten.

11. Als het stormt, zet je de windturbine dan stil?

Als het stormt worden sommige windturbines tijdelijk stilgezet. Dat geldt vooral voor oudere types. Nieuwere types zijn vaak voorzien van geavanceerde technologie die ervoor zorgen dat de wieken bij stormachtige omstandigheden verder draaien. Bij een te hoge windsnelheid, zo rond de 30 meter per seconde, schakelt een windturbine zichzelf uit. Hij doet dit door de bladen te draaien, waardoor de turbine geen wind meer vangt. Uitschakelwindsnelheden zijn ongeveer 30m/s wat overeenkomt met 10-11 Beaufort: zware tot zeer zware storm.

TNO doet windmetingen op zee en brengt windsnelheden op zee nauwkeurig in kaart. De metingen zijn van groot belang voor ontwerpers en operators van windparken.

12. Hoe worden windmolenparken op zee onderhouden?

Bij de ontwikkeling van windenergie vormt het onderhoud van windturbines op zee een kwart van de totale kosten. TNO doet onderzoek hoe het onderhoud kan worden geoptimaliseerd. De nadruk ligt hierbij op het voorspellen en plannen van onderhoud, de invloed van condities op zee en ook de menselijke factor.

TNO ontwikkelt en test ook concepten om robotica in te zetten. Uiteindelijk moet het mogelijk zijn onderhoud te plegen zonder of met minimaal menselijk ingrijpen. Hierdoor is de inzet van robotica voor onderhoud niet alleen financieel aantrekkelijk maar zorgt het ook voor meer veiligheid (want minder mensen offshore) en speelt het in op krapte op de arbeidsmarkt.

13. Wat zijn energie-eilanden?

Kunstmatige eilanden op zee moeten energiehubs gaan vormen die door windparken opgewekte elektriciteit kunnen omzetten naar bijvoorbeeld waterstof en transporteren naar de aangesloten landen. Daardoor zijn aanzienlijke maatschappelijke voordelen te behalen.

In potentie gaat het om kostenbesparingen tot 10 procent alleen al in het energienet. Nu er zonder subsidie offshore windparken worden ontwikkeld, aangelegd en geëxploiteerd, wordt het transportnet een belangrijke kostenfactor.

14. Waarom doet TNO onderzoek naar drijvende windmolens?

Op de Noordzee staan windturbines met vaste fundering in de zeebodem. Het is de meest logische en minst dure oplossing omdat de Noordzee vrij ondiep is. Maar wereldwijd zijn er veel plekken waar de wind op zee weliswaar volop waait, maar het te diep is voor zulke constructies.

De Nederlandse industrie is erg actief bij het aanleggen van drijvende windparken en het energiesysteem houdt niet op bij de landsgrenzen, waardoor we een internationale blik moeten hebben. Daarom doet TNO onderzoek naar de mogelijkheden van drijvende windturbines die met ankerlijnen aan de bodem zijn bevestigd.