Snoeihard oordeel TU Delft over Nederlands windturbine-optimisme

Het rendement van windparken op zee wordt systematisch overschat. Windturbines blijken in parken bijvoorbeeld veel meer wind van elkaar weg te vangen dan werd aangenomen. Dat concluderen wetenschappers van de TU Delft met anderen in een recent onderzoek in het tijdschrift Cell Reports Sustainability. Nederland overschat de opbrengsten het meest. Het rendement voor grote windparken ligt in werkelijkheid op 34,6% (van het piekvermogen), terwijl onze overheid uitgaat van 51%.    

“De grootschalige implementatie van windturbines op zee stuit op aerodynamische beperkingen die de efficiëntie, energieopbrengst en netintegratie beperken”, zo beginnen de onderzoekers in Cell Reports Sustainability. Ze concluderen dat turbines in grote windparken elkaars wind veel meer ‘wegvangen’ dan altijd werd aangenomen. Daarnaast werd ook overschat hoezeer de molens nog profiteren van energie die uit hogere windlagen naar beneden komt.

De onderzoekers presenteren vervolgens een model voor de productie van offshore windparken. Het model is gevalideerd aan de hand van gegevens van 72 offshore windparken over een periode van 420 jaar. “We vergelijken nationale beleidsdoelstellingen in Europa en de VS en constateren dat de energieproductie sterk wordt overschat en dat de energiekosten, de variabiliteit van de stroomvoorziening, de integratiekosten, de beperkingen en de beleidsrisico’s worden onderschat.”

De onderzoekers zijn vooral snoeihard over Nederland en schrijven onder meer: “Het Nederlandse beleid is bijzonder leerzaam, niet alleen omdat het de grootste waargenomen discrepantie tussen officiële doelstellingen en aerodynamische beperkingen vertegenwoordigt, maar ook omdat het illustreert hoe beleid snel kan evolueren, soms in contraproductieve richtingen. Beleid is inherent dynamisch, en de recente ontwikkelingen in Nederland, waaronder het geactualiseerde Windenergie Infrastructuurplan Noordzee (WIN), bieden een casestudy van hoe veranderende doelstellingen, ruimtelijke ordening en veronderstelde prestaties niet meer aansluiten bij fysieke beperkingen.”

Veel te optimistisch over opbrengsten

“In het Nederlandse geval zijn de nationale planningsaannames voor offshore windenergie verschoven van een capaciteitsfactor van 51,5% (zoals in het Noordzeeprogramma 2022-2027) naar het nieuwste regeringsplan, dat mikt op nog hogere capaciteitsfactoren – variërend van 51% tot 56%.” De capaciteitsfactor, CF, is kort gezegd het percentage energie dat het windpark gemiddeld levert ten opzichte van het piekvermogen. De onderzoekers komen zelf voor de Nederlandse Noordzeeparken op een realistische CF van 34,6 procent!

“De scenario’s zijn niet alleen intern inconsistent, maar wijken ook af van de waargenomen trends in operationele windparken. Het WIN-plan erkent zelf in zijn technische bijlage dat dergelijke hoge capaciteitsfactoren optimistisch kunnen zijn. Slechts één scenariovariant modelleert een lagere capaciteitsfactor van 42%, maar bestempelt dit als ‘pessimistisch’. De gelijktijdige aanname van zowel hogere dichtheden (van het park, pb) als stijgende capaciteitsfactoren is fysiek niet aannemelijk, aangezien een hogere capaciteitsdichtheid aerodynamisch gezien gepaard gaat met een lagere, en niet een hogere, gemiddelde capaciteitsfactor. Het resultaat is een beleidstraject dat, zonder aanpassingen, het risico met zich meebrengt dat de potentiële energieopbrengsten aanzienlijk worden overschat, de integratiekosten worden onderschat en de ruimtelijke planning niet aansluit bij de haalbare doelstellingen.” 

Geloofwaardigheid

“Dit risico wordt vooral acuut bij het kwantificeren van de werkelijke kloof die ontstaat als de CF’s van offshore windenergie worden overschat. Het WIN-plan gaat er bijvoorbeeld van uit dat offshore windenergie in 2040 ongeveer 60% van alle CO₂-vrije elektriciteit in Nederland zal leveren, op basis van capaciteitsfactoren van 53% (gemiddeld). Als de gemiddelde capaciteitsfactor van het systeem echter dichter bij 34,6% blijkt te liggen – zoals voorspeld door ons theoretische model en ondersteund door wereldwijde operationele trends – dan zal in 2040 meer dan 20% van de geplande CO₂-vrije elektriciteitsvoorziening van Nederland ontbreken, als gevolg van het tekort aan offshore windenergie alleen. Om dit in perspectief te plaatsen: dit verlies komt overeen met de totale verwachte productie van fotovoltaïsche zonne-energie in het WIN-plan, bijna twee keer de verwachte bijdrage van windenergie op land en bijna drie keer de verwachte productie van kernenergie in 2040. Een dergelijke discrepantie zou de haalbaarheid en geloofwaardigheid van het Nederlandse decarbonisatiepad fundamenteel in gevaar brengen.”

Men besluit: “Toen we meer dan twee jaar geleden met dit werk begonnen, waren de Nederlandse doelstellingen al te optimistisch; sindsdien zijn de beleidsaannames alleen maar verder afgedreven van de fysieke realiteit, waardoor het risico van te hoge verwachtingen en tegenvallende resultaten is toegenomen.”