Energie 5 2020-2021 3e PB Ecotechnologie
Inhoud
1. Windenergie .................................................................................................................................... 3
1.1 Inleiding ................................................................................................................................... 3
1.2 Windsnelheid................................................................................................................................. 5
1.2.1 Snelheidsprofiel ...................................................................................................................... 5
1.2.2 Windsnelheidsverdeling ......................................................................................................... 6
1.3 Vermogenslevering uit de wind .................................................................................................... 6
1.3.1 Energie in de wind .................................................................................................................. 6
1.3.2 Betz Optimum......................................................................................................................... 8
1.3.3 Vermogen ............................................................................................................................... 8
1.3.4 Opbrengst windturbine .......................................................................................................... 8
1.4 De windturbine .............................................................................................................................. 9
1.4.1 Werking windturbine............................................................................................................ 10
1.4.2 Werking/verliezen van een windmolen? ............................................................................. 12
1.4.3 Grootte/opbouw .................................................................................................................. 12
1.4.4 Vermogenregeling ................................................................................................................ 12
1.4.5 Grote windturbines .............................................................................................................. 14
1.4.6 Kleine windturbines .............................................................................................................. 14
1.4.7 Windparken .......................................................................................................................... 16
1.5 Offshore windenergie (op zee) .................................................................................................... 17
1.5.1 Offshore voor- en nadelen & ontwerpeisen ........................................................................ 17
1.5.2 Fundering en installatie ........................................................................................................ 18
1.5.3 Netkoppeling Offshore ......................................................................................................... 18
1.5.4 Exploitatie en onderhoud ..................................................................................................... 18
1.5.5 Kosten Offshore windpark.................................................................................................... 18
1.6 Wind in België.............................................................................................................................. 18
1.7 Kosten .......................................................................................................................................... 18
1.8 Toekomst ..................................................................................................................................... 19
1.9 Gastspreker over Off-shore windturbine technieker, bedrijf John Cocherill .............................. 19
1.10 Generatoren .............................................................................................................................. 23
1.10.1 Turbine met asynchrone generator ................................................................................... 23
1.10.2 Turbine met asynchrone generator met grote slip ............................................................ 24
1.10.3 Turbine met dubbel gevoede inductiemachine ................................................................. 25
1.10.4 Turbine met synchrone generator ..................................................................................... 26
1.10.5 Turbine met permanent magneet generator ..................................................................... 27
1
,Energie 5 2020-2021 3e PB Ecotechnologie
1.10.6 Nut van een variabel toerental .......................................................................................... 28
2. Capaciteitstarief ............................................................................................................................ 28
2.1 Waarom distributienettarieven voor gezinnen en kmo’s hervormen? ...................................... 28
2.2 Waarom capaciteitstarief? .......................................................................................................... 29
2.3 De digitale meter kan op 4 vlakken zorgen dat de gebruiker minder betaalt?........................... 29
2.4 Ik heb een digitale meter. Hoe kan ik inzicht krijgen in mijn capaciteitsgebruik? ...................... 29
2.5Ik heb begin 2022 nog een klassieke meter. Wat verandert er door deze hervorming voor mij?
........................................................................................................................................................... 30
2.6 Op dit moment betalen lokale producenten met een installatie ≤ 10 kW geen injectietarief. Zal
dit veranderen in 2022? .................................................................................................................... 31
2.7 Wat zal de impact zijn van deze hervorming op gezinnen zonder zonnepanelen? .................... 31
2.8 Wat zal de impact zijn van deze hervorming op gezinnen met zonnepanelen? ......................... 31
2.9 Zal een hogere zelfconsumptie (ZC) lonen? ................................................................................ 32
3. Zoutwaterbatterij .......................................................................................................................... 33
3.1 Inleiding ....................................................................................................................................... 33
3.2 Greenrock: De zoutwater batterij ............................................................................................... 33
3.2.1 Korte voorstelling Bluesky Energy ........................................................................................ 33
3.2.2 Voor- en nadelen verschillende batterijen ........................................................................... 34
3.2.3 Greenrock ‘home ‘ en ‘business’ .......................................................................................... 36
3.2.4 Greenrock EMS ..................................................................................................................... 37
3.2.5 Q&A ...................................................................................................................................... 41
4. DC-backbone ................................................................................................................................. 42
5. Thuisbatterij .................................................................................................................................. 44
5.1 Soorten ........................................................................................................................................ 44
5.2 Parameters .................................................................................................................................. 45
5.3 Technisch ..................................................................................................................................... 45
5.4 Levensduur .................................................................................................................................. 46
5.5 Kost .............................................................................................................................................. 46
5.6 Subsidie ....................................................................................................................................... 46
5.7 Voordelen .................................................................................................................................... 46
5.8 Feiten ........................................................................................................................................... 47
5.9 Nadelen ....................................................................................................................................... 47
5.10 Conclusie ................................................................................................................................... 47
6. Leerstof overzicht: ......................................................................................................................... 47
2
,Energie 5 2020-2021 3e PB Ecotechnologie
1. Windenergie
1.1 Inleiding
Het ontstaan van wind is uiteindelijk terug te voeren op zonne-energie.
De zonnestralen verwarmen de aarde en plaatselijk stijgt de warme lucht dan op.
De koude lucht in de atmosfeer daalt en zo ontstaan luchtdrukverschillen die worden vereffend door
stromingen van lucht, oftewel wind. Wind beschouwen we echter als een afzonderlijke energiebron.
Een windturbine heeft een energieterugverdientijd van 3 tot 6 maanden.
Dat wil zeggen dat de energie die in deze periode is opgewekt, gelijk is aan de totale hoeveelheid
energie benodigd voor de gehele productiecyclus.
De economische terugverdientijd van een turbine hangt af van de opbrengst en de vergoeding voor
de geleverde elektriciteit over de economische levensduur.
Voorbeelden windenergie vroeger
- Zeilschepen van de Vikingen
- 5e eeuw na Christus -> 1e windmolens in China & Perzië: wind omzetten in mechanische
arbeid: koren malen; zagen; water pompen; → gebruik van windmolens wordt verspreid in
de Islamitische wereld
- 833 na Christus horizontale windmolens in de ‘Lage Landen’ drijven pompen aan om land
droog te leggen.
- 11e eeuw na Christus windmolens intensief gebruikt in Midden Oosten
- 13e eeuw na Christus introductie windmolens in Europa.
- Middeleeuwen: windmolen speelt in Europa belangrijke rol bij het malen van graan, zagen
van hout en droogpompen van land
- 1890 1e door wind aangedreven elektrische generator in Denemarken
- Begin 19e eeuw, na uitvinding stoommachine + opkomst fossiele brandstoffen → dalende
populariteit van windmolens
- 1973 → oliecrisis → dure fossiele brandstoffen → interesse in windmolens neemt opnieuw
toe
Waarom windenergie nu?
- Duurzaam opwekken van energie
- Wind = gratis
- Windenergie kan bijna overal worden toegepast
- Geen emissie van schadelijke stoffen. Stoot niets uit bij productie van windenergie enkel de
productie van een windturbine.
Welke toepassingen van windenergie nu?
- Opwekken elektriciteit
- Pompen van water (± 10000 systemen/jaar)
- Wereldwijd: 400 000 en 450 000 windmolens
3
, Energie 5 2020-2021 3e PB Ecotechnologie
Voordelen van windenergie (examenvraag)
- Meeste technologie is gekend en goed ontwikkeld
- Windturbines opereren automatisch, weinig onderhoud
- Er is geen brandstof nodig → lage gebruikskost
- ‘eenvoudige’ en robuuste technologie
- Geen CO2 productie
- Goedkoopste manier om energie op te wekken op land
Nadelen van windenergie (examenvraag)
- Afhankelijk geografische ligging en lokale geschiktheid
- Wind is variabel → opslaan energie (waterreservoir, batterij)
- Periode met lage windsnelheid → vermogen van de turbine is te
- Laag → back-up systeem (generator) → ↑kost
- Grote eenmalige investering schrikt af
Hoe ontstaat wind?
- Door de zon, warme lucht stijgt.
Warme lucht is lichter dan koude lucht. Vochtige lucht is lichter dan droge lucht.
Vochtige lucht heeft een kleinere dichtheid en waterdamp is lichter dan lucht want het stijgt
op.
- Zonnestralen verwarmen de aarde
- Aarde verwarmt de lucht
- Warme lucht stijgt → lagere luchtdruk
- Lucht koelt af → lucht wordt zwaarder → Koude lucht daalt
- Ontstaan luchtdrukverschillen, m.a.w. lucht verplaatst zich van hogere → lagere luchtdruk →
stromingen van lucht = wind
- M.a.w. wind wordt veroorzaakt door de zon
- Zon verwarmt de aarde ongelijkmatig → wind beweegt in de atmosfeer
- Warme lucht: evenaar → polen
- Koude poollucht: polen → evenaar
- Deze circulatie zorgt er voor dat de polen niet te koud en het gebied rond de evenaar niet te
warm worden
- De lucht beweegt niet rechtstreeks v.d. evenaar ↔ polen want deze wind wordt beïnvloed
door het draaien van de aarde
- De lucht beweegt niet rechtstreeks v.d. evenaar ↔ polen want deze wind wordt beïnvloed
door het draaien van de aarde.
- Wind van evenaar → N wordt door draaien van de aarde naar O gedraaid
- Warme lucht van evenaar → polen koelt af.
- Op 30° NB en 30° ZB daalt lucht → aardoppervlakte
- Niet alle lucht wordt teruggeblazen naar de evenaar
- Het rondje dat door de wind wordt geblazen = CEL
- 3 ≠ CELLEN op aarde
4
Inhoud
1. Windenergie .................................................................................................................................... 3
1.1 Inleiding ................................................................................................................................... 3
1.2 Windsnelheid................................................................................................................................. 5
1.2.1 Snelheidsprofiel ...................................................................................................................... 5
1.2.2 Windsnelheidsverdeling ......................................................................................................... 6
1.3 Vermogenslevering uit de wind .................................................................................................... 6
1.3.1 Energie in de wind .................................................................................................................. 6
1.3.2 Betz Optimum......................................................................................................................... 8
1.3.3 Vermogen ............................................................................................................................... 8
1.3.4 Opbrengst windturbine .......................................................................................................... 8
1.4 De windturbine .............................................................................................................................. 9
1.4.1 Werking windturbine............................................................................................................ 10
1.4.2 Werking/verliezen van een windmolen? ............................................................................. 12
1.4.3 Grootte/opbouw .................................................................................................................. 12
1.4.4 Vermogenregeling ................................................................................................................ 12
1.4.5 Grote windturbines .............................................................................................................. 14
1.4.6 Kleine windturbines .............................................................................................................. 14
1.4.7 Windparken .......................................................................................................................... 16
1.5 Offshore windenergie (op zee) .................................................................................................... 17
1.5.1 Offshore voor- en nadelen & ontwerpeisen ........................................................................ 17
1.5.2 Fundering en installatie ........................................................................................................ 18
1.5.3 Netkoppeling Offshore ......................................................................................................... 18
1.5.4 Exploitatie en onderhoud ..................................................................................................... 18
1.5.5 Kosten Offshore windpark.................................................................................................... 18
1.6 Wind in België.............................................................................................................................. 18
1.7 Kosten .......................................................................................................................................... 18
1.8 Toekomst ..................................................................................................................................... 19
1.9 Gastspreker over Off-shore windturbine technieker, bedrijf John Cocherill .............................. 19
1.10 Generatoren .............................................................................................................................. 23
1.10.1 Turbine met asynchrone generator ................................................................................... 23
1.10.2 Turbine met asynchrone generator met grote slip ............................................................ 24
1.10.3 Turbine met dubbel gevoede inductiemachine ................................................................. 25
1.10.4 Turbine met synchrone generator ..................................................................................... 26
1.10.5 Turbine met permanent magneet generator ..................................................................... 27
1
,Energie 5 2020-2021 3e PB Ecotechnologie
1.10.6 Nut van een variabel toerental .......................................................................................... 28
2. Capaciteitstarief ............................................................................................................................ 28
2.1 Waarom distributienettarieven voor gezinnen en kmo’s hervormen? ...................................... 28
2.2 Waarom capaciteitstarief? .......................................................................................................... 29
2.3 De digitale meter kan op 4 vlakken zorgen dat de gebruiker minder betaalt?........................... 29
2.4 Ik heb een digitale meter. Hoe kan ik inzicht krijgen in mijn capaciteitsgebruik? ...................... 29
2.5Ik heb begin 2022 nog een klassieke meter. Wat verandert er door deze hervorming voor mij?
........................................................................................................................................................... 30
2.6 Op dit moment betalen lokale producenten met een installatie ≤ 10 kW geen injectietarief. Zal
dit veranderen in 2022? .................................................................................................................... 31
2.7 Wat zal de impact zijn van deze hervorming op gezinnen zonder zonnepanelen? .................... 31
2.8 Wat zal de impact zijn van deze hervorming op gezinnen met zonnepanelen? ......................... 31
2.9 Zal een hogere zelfconsumptie (ZC) lonen? ................................................................................ 32
3. Zoutwaterbatterij .......................................................................................................................... 33
3.1 Inleiding ....................................................................................................................................... 33
3.2 Greenrock: De zoutwater batterij ............................................................................................... 33
3.2.1 Korte voorstelling Bluesky Energy ........................................................................................ 33
3.2.2 Voor- en nadelen verschillende batterijen ........................................................................... 34
3.2.3 Greenrock ‘home ‘ en ‘business’ .......................................................................................... 36
3.2.4 Greenrock EMS ..................................................................................................................... 37
3.2.5 Q&A ...................................................................................................................................... 41
4. DC-backbone ................................................................................................................................. 42
5. Thuisbatterij .................................................................................................................................. 44
5.1 Soorten ........................................................................................................................................ 44
5.2 Parameters .................................................................................................................................. 45
5.3 Technisch ..................................................................................................................................... 45
5.4 Levensduur .................................................................................................................................. 46
5.5 Kost .............................................................................................................................................. 46
5.6 Subsidie ....................................................................................................................................... 46
5.7 Voordelen .................................................................................................................................... 46
5.8 Feiten ........................................................................................................................................... 47
5.9 Nadelen ....................................................................................................................................... 47
5.10 Conclusie ................................................................................................................................... 47
6. Leerstof overzicht: ......................................................................................................................... 47
2
,Energie 5 2020-2021 3e PB Ecotechnologie
1. Windenergie
1.1 Inleiding
Het ontstaan van wind is uiteindelijk terug te voeren op zonne-energie.
De zonnestralen verwarmen de aarde en plaatselijk stijgt de warme lucht dan op.
De koude lucht in de atmosfeer daalt en zo ontstaan luchtdrukverschillen die worden vereffend door
stromingen van lucht, oftewel wind. Wind beschouwen we echter als een afzonderlijke energiebron.
Een windturbine heeft een energieterugverdientijd van 3 tot 6 maanden.
Dat wil zeggen dat de energie die in deze periode is opgewekt, gelijk is aan de totale hoeveelheid
energie benodigd voor de gehele productiecyclus.
De economische terugverdientijd van een turbine hangt af van de opbrengst en de vergoeding voor
de geleverde elektriciteit over de economische levensduur.
Voorbeelden windenergie vroeger
- Zeilschepen van de Vikingen
- 5e eeuw na Christus -> 1e windmolens in China & Perzië: wind omzetten in mechanische
arbeid: koren malen; zagen; water pompen; → gebruik van windmolens wordt verspreid in
de Islamitische wereld
- 833 na Christus horizontale windmolens in de ‘Lage Landen’ drijven pompen aan om land
droog te leggen.
- 11e eeuw na Christus windmolens intensief gebruikt in Midden Oosten
- 13e eeuw na Christus introductie windmolens in Europa.
- Middeleeuwen: windmolen speelt in Europa belangrijke rol bij het malen van graan, zagen
van hout en droogpompen van land
- 1890 1e door wind aangedreven elektrische generator in Denemarken
- Begin 19e eeuw, na uitvinding stoommachine + opkomst fossiele brandstoffen → dalende
populariteit van windmolens
- 1973 → oliecrisis → dure fossiele brandstoffen → interesse in windmolens neemt opnieuw
toe
Waarom windenergie nu?
- Duurzaam opwekken van energie
- Wind = gratis
- Windenergie kan bijna overal worden toegepast
- Geen emissie van schadelijke stoffen. Stoot niets uit bij productie van windenergie enkel de
productie van een windturbine.
Welke toepassingen van windenergie nu?
- Opwekken elektriciteit
- Pompen van water (± 10000 systemen/jaar)
- Wereldwijd: 400 000 en 450 000 windmolens
3
, Energie 5 2020-2021 3e PB Ecotechnologie
Voordelen van windenergie (examenvraag)
- Meeste technologie is gekend en goed ontwikkeld
- Windturbines opereren automatisch, weinig onderhoud
- Er is geen brandstof nodig → lage gebruikskost
- ‘eenvoudige’ en robuuste technologie
- Geen CO2 productie
- Goedkoopste manier om energie op te wekken op land
Nadelen van windenergie (examenvraag)
- Afhankelijk geografische ligging en lokale geschiktheid
- Wind is variabel → opslaan energie (waterreservoir, batterij)
- Periode met lage windsnelheid → vermogen van de turbine is te
- Laag → back-up systeem (generator) → ↑kost
- Grote eenmalige investering schrikt af
Hoe ontstaat wind?
- Door de zon, warme lucht stijgt.
Warme lucht is lichter dan koude lucht. Vochtige lucht is lichter dan droge lucht.
Vochtige lucht heeft een kleinere dichtheid en waterdamp is lichter dan lucht want het stijgt
op.
- Zonnestralen verwarmen de aarde
- Aarde verwarmt de lucht
- Warme lucht stijgt → lagere luchtdruk
- Lucht koelt af → lucht wordt zwaarder → Koude lucht daalt
- Ontstaan luchtdrukverschillen, m.a.w. lucht verplaatst zich van hogere → lagere luchtdruk →
stromingen van lucht = wind
- M.a.w. wind wordt veroorzaakt door de zon
- Zon verwarmt de aarde ongelijkmatig → wind beweegt in de atmosfeer
- Warme lucht: evenaar → polen
- Koude poollucht: polen → evenaar
- Deze circulatie zorgt er voor dat de polen niet te koud en het gebied rond de evenaar niet te
warm worden
- De lucht beweegt niet rechtstreeks v.d. evenaar ↔ polen want deze wind wordt beïnvloed
door het draaien van de aarde
- De lucht beweegt niet rechtstreeks v.d. evenaar ↔ polen want deze wind wordt beïnvloed
door het draaien van de aarde.
- Wind van evenaar → N wordt door draaien van de aarde naar O gedraaid
- Warme lucht van evenaar → polen koelt af.
- Op 30° NB en 30° ZB daalt lucht → aardoppervlakte
- Niet alle lucht wordt teruggeblazen naar de evenaar
- Het rondje dat door de wind wordt geblazen = CEL
- 3 ≠ CELLEN op aarde
4
