Artikel: Energiebalans van een windmolen

Artikel: Energiebalans van een windmolen

Jan-Pieter den Hollander vergelijkt de embodied energy met opgewekte energie bij windmolens.

Windmolens zijn voor het grootste gedeelte van staal. De benodigde energie van het productieproces, transport, montage, sloop en recycling is de embodied energy van de windmolen. Daartegenover staat de energie die door de windmolen wordt opgewekt. Tesamen geeft dit de energiebalans van de windmolen.

Embodied energy
Een onshore windmolen van 0,6MW1 met een hoogte van 50 m en een rotordiameter van 40 m bevat grofweg 57 ton staal. Daarbovenop komt dan nog 3 ton koper, 300 kg aluminium en ongeveer 4,5 ton versterkt epoxyhars voor de rotorbladen. Zie de tabel met de energieverbruik voor de productie. Verder komt er nog energieverbruik bij voor installatie en onderhoud over een periode van twintig jaar van de turbine (zie tabel).

Embodied energy vs opgewekte energie
Hoeveel de windmolen per jaar opwekt is afhankelijk van de ruwheid van het terrein en lokatie. Voor de 0,6MW windmolen is dit 1,393 GWh per jaar. Dat is omgerekend 5015 GJ per jaar. De terugverdientijd van de embodied energy is dan 7-8 maanden. Over de levensduur van twintig  jaar wekt de windmolen ongeveer 32 keer de energie op die nodig is om de windmolen te maken (de embodied energy).

Tabel: Embodied energy versus opgewekte energie voor windmolen (0,6 MW)

Embodied energy
Onshore windmolen: 0,6MW, hoogte = 50 m, rotordiameter = 40 m
Productie                   1900 GJ
Installatie                     495 GJ
Onderhoud (20 jaar) 774 GJ
 Totaal                       3169 GJ

Opgewekte energie
Onshore windmolen: 0,6MW, hoogte = 50 m, rotordiameter = 40 m
Energielevering per jaar  5015 GJ
Terugverdientijd 7-8 maanden

Vergelijking met opwekking van elektriciteit in kolencentrale
Een andere vergelijking is die met de conventionele opwekking van elektriciteit in een (kolen)centrale. De kolencentrale heeft een bepaald rendement en het transport van de grondstoffen naar de centrale kost energie.

Om dezelfde hoeveelheid energie (=elektriciteit) op te wekken per jaar als de windmolen heeft de kolencentrale aan primaire energie ongeveer 2,3 keer zoveel nodig op basis van een netto rendement van 43,5 %. Op jaarbasis is dit 11528 GJ om de 5015 GJ aan elektriciteit op te wekken. Het produceren van de windmolen kost 3169 GJ. Deze energie is dan in 3169/11528 = 3-4 maanden terugverdiend.

Tabel: Opgewekte energie voor windmolen (0,6 MW) versus opgewekte energie in kolencentrale

Opgewekte energie windmolen (0,6MW)
Energielevering per jaar 5015 GJ

Opgewekte energie kolencentrale
Rendement 47%
Transport grondstoffen 8%
Netto rendement 43,5%
(incl. transport)
Primaire energie 11528 GJ
Embodied energy windmolen 3169 GJ
terugverdientijd 3-4 maanden

Toekomst met grotere vermogens (>2 MW) en offshore windmolens
Voor moderne windmolens met hogere vermogens (3MW en meer) is de terugverdientijd korter. Dit komt doordat het gewicht van de molen per opgewekt kWh procentueel lager wordt door nieuwe ontwikkelingen in de techniek terwijl het rotoroppervlakken kwadratisch toeneemt en daarmee ook het vermogen.

Verder is de tendens naar offshore windparken. Op zee volstaat een minder hoge mast dan op land (ongeveer 25%2 lager) zodat de embodied energy van de mast lager wordt. Tegelijkertijd kost de fundering meer energie maar de recycling van de stalen monopile is weer een voordeel3. De totale embodied energie van de offshore windmolen is hoger zijn dan die van de onshore windmolen maar dit wordt goedgemaakt door de duidelijk hogere opbrengst (ongeveer 75% meer).

Offshore windmolens gaan langer mee dan onshore windmolens omdat ze minder last hebben van vermoeiing. Dit komt doordat de turbulentie op zee lager is.

Auteur: ir. Jan-Pieter den Hollander
Projectleider bij Bouwen met Staal en adviseur duurzaamheid


Literatuur
1 Krohn, Soren: The Energy balance of modern windturbines, Windpower note 1997.
2 www.windpower.org.
3 LCA’s of offshore and onshore sited wind power plants based on Vestas V90-3.0MW turbines.

Afbeelding
Windmolen Vestas V80-2MW, offshore windpark Horns Reef in Denemarken (waterdiepte 8m).

Gerelateerde artikelen, events & downloads

c21 c225 c265
Round Table: zo ontwikkel je draagvlak voor duurzaamheid

Round Table: zo ontwikkel je draagvlak voor ...

Hoe zorg je voor draagvlak voor duurzaamheid en ontwikkel je strategisch beleid voor een werkomgeving die inspeelt op milieu en je voetafdruk? Expertvisies bij ...

Lees verder

c21 c40 c185 c225
Krachtenbundeling voor circulaire bouwketen Oost-Nederland

Krachtenbundeling voor circulaire bouwketen ...

“Alleen ga je sneller, samen kom je verder”. Met die gedachte bundelde Mart Mensink van de onafhankelijke matchingstool DuSpot koplopers in circulaire ...

Lees verder

c21 c41 c225
<span>“</span>Onze ambitie was niet om houten woningen te maken<span>“</span>

“Onze ambitie was niet om houten woningen ...

In de Eindhovense wijk ’t Ven wilde Woonstichting ’thuis onder meer 88 grondgebonden nieuwe betonnen sociale huurwoningen bouwen. Toen bouwbedrijf Heijmans ...

Lees verder

c21 c225 c243 c293
Zo renoveer je zonder spijt

Zo renoveer je zonder spijt

Het webinar 'Toekomstbestendige renovatie' kun je vanaf nu terugkijken. Experts delen inzichten met je over isolatie, ventilatie, bewonersgedrag en comfort. Ontdek ...

Lees verder

c21 c40 c225
Carbon Control: zo bereik je CO2-reductie in alle bouwfases

Carbon Control: zo bereik je CO2-reductie in ...

Om klimaatneutraliteit te bereiken wordt de GWP-waarde, uitgedrukt in CO2-equivalent, van een gebouw belangrijker bij investeringen en aanbestedingen. Dat bleek ...

Lees verder

c21 c41 c160 c225
Gezonde Gebouwen centraal in Van Nelle Fabriek

Gezonde Gebouwen centraal in Van Nelle Fabriek

Op woensdag 17 april vindt de Duurzaam Gebouwd op Locatie met het thema 'Gezonde Gebouwen' plaats in de historische Van Nelle Fabriek in Rotterdam. Deze fabriek ...

Lees verder

c21 c168 c225
Regie voeren over onderhoud is geen utopie

Regie voeren over onderhoud is geen utopie

De informatiebehoefte over onder andere beheer en onderhoud van installaties bereikt een nieuw hoogtepunt. Of het nu gaat om de status van een storing, inzicht ...

Lees verder

c21 c40 c185 c190 c225 c244
De impact van losmaakbaar detailleren op hergebruik

De impact van losmaakbaar detailleren op hergebruik

Losmaakbaar detailleren is een voorwaarde voor een circulaire economie. Platform CB’23 illustreerde het belang met een leidraad, om de circulariteitstransitie ...

Lees verder

c21 c40 c225 c243
Nieuwe gebouwen moeten vanaf 2030 emissievrij zijn

Nieuwe gebouwen moeten vanaf 2030 emissievrij ...

Het Europees Parlement heeft afgelopen dinsdag ingestemd met plannen om het energieverbruik en de CO2-uitstoot in gebouwen te verminderen. Uiterlijk in 2050 moeten ...

Lees verder

c21 c190 c225
Ecologisch bouwen: “Meer end-use brandtesten nodig!”

Ecologisch bouwen: “Meer end-use brandtesten ...

Leveranciers en producenten besteden op dit moment nog te weinig aandacht aan de brandveiligheid van toepassingen van ecologische isolatiematerialen. En dat terwijl ...

Lees verder

c21 c40 c185 c225
Position Paper: Samen Circulair voor een Duurzame Toekomst

Position Paper: Samen Circulair voor een Duurzame ...

De Branchevereniging Nederlandse Architectenbureaus (BNA) lanceert de position paper ‘Samen Circulair’. Het is een handreiking met als doel de overgang ...

Lees verder

c21 c225
Duurzame banden versterken met zeilrace
sep06

Duurzame banden versterken met zeilrace

Ieder jaar organiseert CFP Green Buildings de Green Buildings Regatta. Deze zeilrace is een mooie kans om de banden met klanten of collega’s te versterken. ...

Lees verder

Reacties

Ik vraag me af of u ook de winning van de grondstoffen, alle mijnbouwactiviteit om koper, ijzer en aluminium te winnen en te transporteren wel in uw berekeningen hebt meegenomen. Lijkt me niet

Reactie plaatsen

keyboard_arrow_up