Achtergrond beschouwingen van deze Website:
Achtergrond beschouwingen.
Windmolens en wat meestal verzwegen wordt.
I1. De Energiebron.
De bron van energie van waaruit een windmolen wordt aangedreven is de zogenaamde "bewegingsenergie" of "kinetische energie" van de wind, dus van bewegende lucht. Dit geldt natuurlijk op gelijke wijze voor windmolens van honderden jaren geleden en voor de heden allermodernste windmolens.
Deze kinetische energie kan uitgedrukt worden door één enkele natuurkundige formule. Zonder één enkele uitzondering zijn alle eigenschappen, dus ook de opbrengsten, de risico's en de kosten van windmolens het gevolg van die ene natuurkundige formule. Die formule die bepalend is voor de hoeveelheid van de aandrijvende kinetische energie.
Die formule is Es = f . mspec . v3
In deze formule is:
- Es de kinetische energie die per seconde door de bewegende lucht wordt aangevoerd.
- f een rekenfactor waarin o.a. de diameter van de propellercirkel is verdisconteerd.
- mspec de specifieke massa van de aandrijvende lucht.
- v3 de derde macht van de snelheid van die lucht, dus van de wind.
Nu is mspec , de specifieke massa van lucht, ofwel de massa per kubieke meter buitengewoon klein namelijk niet meer dan 1,18 kg/m3 . Zo heeft water een specifieke massa van 1000 kg / m3 . Dat is tegen de 900 maal meer dan van lucht.
Ook de snelheid van de wind is naar technische begrippen en vergeleken met de snelheid van de andere aandrijvende media zoals die toegepast worden bij andere krachtwerktuigen bijzonder klein.
Het vermogen van een windmolen varieert dus als gevolg van de variabele windsnelheid en die factor v3 zeer sterk tussen maximum en nul of nagenoeg nul. Die derde macht is de doodsteek voor een betrouwbare productie van elektriciteit door windmolens.
Dat een windmolen zelfs al bij Beaufort 2 of 3 stroom van enige nuttige sterkte opwekt is gezien de dan minimale kinetische energie van de wind onmogelijk. Dit is voor ieder model windmolen, groot of klein, met verticale as of horizontale as, een propagandistisch sprookje. Bij zo weinig wind staan de windmolens dan ook gewoon stil. Zoals u ook vaak zult zien.
Even ter vergelijking het gedrag van een stoom- of waterturbine:
Bij een stoomturbine raast met honderden kilometers per uur stoom van zeer hoge druk en temperatuur door de turbine. Bij een waterturbine raast ook met hoge snelheid een enorme massa, duizenden kilo's, aan water door de turbine. Geen wonder dat de vermogens van stoom- en waterturbines makkelijk honderden malen meer zullen zijn dan van windmolens.
Al dit tot nu toe hier gezegde is volledig bepalend voor het gedrag van windmolens. Daar valt op geen enkele wijze wat aan te veranderen. Ook met geen enkele zogenaamde ' innovatie'. Wát de voorstanders en promotors van windenergie ook trachten te beweren. Een natuurkundige wet is nu eenmaal iets dat eeuwig geldig zal blijven, of men windmolens nu nuttig of onzinnig vindt. Hiermee wordt bewezen dat de aandrijvende kinetische energie van de wind en waaruit via de propeller het aandrijvende mechanische vermogen voor een windmolen moet komen onvermijdbaar drie ellendige eigenschappen heeft:
- Het vermogen kan , zoals zojuist opgemerkt, nooit anders dan bijzonder klein zijn in vergelijking met ieder ander krachtwerktuig zoals bijv. een stoomturbine of waterturbine
- Het vermogen kan niet anders dan extreem sterk en veelvuldig varieren tussen maximum en nul door de onbeheersbare variaties in de windsnelheid.
- Die extreme en veelvuldig voorkomende variaties in dat kleine opgewekte vermogen zijn volledig van de toevallige windsnelheid afhankelijk. Per jaar zal het opgewekte vermogen van een windmolen daarom als gemiddelde zeer aanzienlijk kleiner zijn dan het maximale vermogen waarvoor de windmolen werd gebouwd. Hieraan zal nooit iets te doen zijn.
Die twee grafieken tonen in welke mate het vermogen van windmolens varieert.
Deze eerste grafiek toont het vermogen van een 600 KW windmolen direct aan de Nederlandse Noordzee kust, gedurende een heel jaar (8760 uren). Deze variaties waren, zoals te verwachten was, nog zeer aanzienlijk sterker dan de variaties van de windsnelheid. Als gevolg van die derde macht in die formule. Deze nu volgende grafiek 2 is overgenomen uit het Duitse E.ON Windreport 2005
Deze grafiek 2 toont het gezamenlijke vermogen van 7000 windmolens in Duitsland. De windmolens staan verspreid vanaf de Noordzeekust tot aan Zwitserland / Oostenrijk. Hiermee wordt bewezen dat spreiding van windmolens over grote afstanden niet helpt om het totale vermogen meer constant te maken. Of het nu om windmolens op het land of op zee gaat. Gewoon volgens gezond boerenverstand: de som van volkomen onvoorspelbare, "chaotische" grootheden kan natuurlijk nooit anders zijn dan ook volkomen onvoorspelbaar chaotisch. Onafhankelijk ervan of het nu om groepen windmolens op het land of op zee gaat. Wat propagandisten van windenergie ook beweren. Ook is te zien hoe moeilijk het zal zijn om door bijregelen van het vermogen van centrales uit deze chaos van honderden zeer scherpe pieken in het windvermogen een gelijkmatig totaal inputvermogen voor het net te maken.
Dit totaal onvoorspelbare gedrag van windmolens en groepen windmolens heeft een bijzonder nare consequentie, namelijk dat van het totale grote geinstalleerde windmolenvermogen niet meer dan 10% gerekend mag worden als werkelijk betrouwbare vervanging van conventioneel opgewekte elektriciteit!
Dit is ook het getal waarmee ook de technici van E.ON in Duitsland rekenen. Wanneer men met enige opmerkzaamheid die grafiek 2 bekijkt dat ziet men dat deze conclusie van deze technici zeker niet onlogisch is.
Dit is een bijzonder ongunstig feit dat door voorstanders van windmolens ook altijd verzwegen wordt. Misschien omdat ze dit fenomeen niet zo erg goed begrijpen? Of doelbewust willen verzwijgen omdat dit zo bijzonder ongunstig is voor een betrouwbare productie van elektriciteit ?
Dat betekent ook dat circa 90% van het totale opgestelde, het zogenaamde geinstalleerde windvermogen, bij de conventionele centrales vrij beschikbaar gehouden moet worden, of zo nodig zelfs bijgebouwd , om de variaties van dat windvermogen te kunnen opvangen.
Verder zullen deze variaties van het totale windvermogen met zekerheid ook nog vele gecompliceerde en kostbare technische aanpassingen van het elektriciteitnet nodig maken.
Zoals nieuwe hoogspanningslijnen, hoogspanning schakelstations en alle beveiligings apparatuur.
Promotors van windenergie zullen daarom nooit een dergelijke grafiek van deze gedurende een jaar optredende variaties van het totale windvermogen publiceren. En wel, dat is duidelijk, omdat deze variaties de bron zijn van letterlijk al die nadelen en zeer aanzienlijke risico's die de toepassing van grote aantallen windmolens met zich meebrengt. De promotors van windenergie verzwijgen dit fenomeen daarom zorgvuldig. Hoogstens zullen zij vertellen dat het vermogen van een windmolen sterk afhankelijk is van de windsterkte.
Dit is natuurlijk wel zeer onvolledige informatie en daardoor misleidend.
Alle nadelen en risico's komen in logische opeenvolging in de volgende hoofdstukken ter sprake. Zoals onder andere in IV1 en VI1