Opbrengst

Windturbines zetten de bewegingsenergie van wind om in elektriciteit. De hoeveel elektriciteit die een windturbine opwekt, hangt af van:

• het ontwerp van de turbine
• de hoogte
• de lengte van de rotorbladen
• de windsnelheid
• de locatie van de windturbine

De elektriciteitsproductie van een windturbine wordt vooral bepaald door de grootte van de turbine en de windsnelheid. Een windturbine levert al stroom bij windkracht 2.

Grootte windturbine

Een grote windturbine wekt meer energie op dan een kleine. De ashoogte en de rotordiameter bepalen de potentiële opbrengst. Hoger in de lucht is meer wind, windmolens met een grote ashoogte brengen dus meer op.  Voor de rotor geldt dat als het rotoroppervlak twee keer zo groot is, de productie verviervoudigt. De huidige windturbines hebben een ashoogte van 80 tot 120 meter en een rotor diameter van 90 tot 120 meter.

Windsnelheid

Het vermogen van een windturbine neemt toe met de snelheid van de wind. Deze samenhang is niet evenredig. Bij lage windsnelheden begint de turbine te draaien en levert ze stroom. Bij ongeveer 10 tot 15 meter per seconde (windkracht 6) werken de meeste turbines op vol vermogen. Ze levert dan de maximale hoeveelheid stroom per seconde. Bij hogere windsnelheden blijft het vermogen op dit niveau(vollast). Bij windsnelheden boven de 25 meter per seconde (windkracht 10) wordt de windturbine stilgezet om overbelasting te voorkomen.

Om te voorkomen dat de windturbines elkaars opbrengst beïnvloeden is er afstand tussen de turbines: gemiddeld zes maal de rotordiameter. Bij een rotordiameter van 80 meter is de afstand dus 480 meter.

Windturbinevermogen naar windsnelheid van een 3 MW turbine.

Locatie

Aan de kust waait het gemiddeld meer en harder dan verder landinwaarts. In gebieden met minder obstakels zoals bomen of bebouwing, waait het harder dan op een plek waar veel obstakels zijn. Hogeturbines zijn een betere keuze voor plekken met veel bebouwing of gebieden die landinwaarts liggen. Het windaanbod, de gemiddelde windsnelheid, op honderd meter hoogte is te vinden op de Windkaartvan Nederland.

Wanneer produceert een windturbine stroom?

Een turbine begint stroom te leveren bij een windsnelheid van ongeveer 3 meter per seconde (windkracht 2). Naarmate het harder waait neemt het nominale vermogen toe. Bij een windkracht van 12 meter per seconde (windkracht 6) bereikt de turbine doorgaans het maximale vermogen. Bij hogere windsnelheden blijft het vermogen constant en wordt de turbine automatisch stilgezet of teruggeregeld bij 25 m/s (ruim windkracht 10). Gaat het daarna minder hard waaien, dan gaat de windturbine automatisch weer draaien.

Berekening hoeveelheid stroom per jaar

Een turbine heeft een zeker vermogen, waarmee het energie produceert. Het generatorvermogen van een windturbine geeft aan wat de turbine maximaal kan produceren. Meestal is de productie lageromdat de omstandigheden niet optimaal zijn. Een turbine van 1.000 kW (1 MW) die op vollast draait gedurende een uur, produceert 1.000 kWh stroom.

Maar hoeveel stroom levert zo’n turbine per jaar? Daarvoor moeten we weten hoe vaak en hoe hard het waait en hoe sterk de turbine dan wordt aangesproken. Het is gangbaar om de hoeveelheid tijd die een turbine draait terug te rekenen naar zogenaamde ‘vollasturen’. Het aantal vollasturen is als gemiddelde een grove maat. Het aantal vollasturen hangt af van de combinatie van locatie en turbine. Het aantal vollasturen voor de huidige generatie turbines ligt op ca. 2.200; voor oudere en/of minder windrijke locaties ligt het aantal rondom de 1.800 vollasturen. Gemiddeld levert 1 MW windvermogen dus 1 MW x 2.190 uur = 2.190 MWh aan elektriciteit op per jaar.

Berekening opbrengst voor aantal huishoudens

Het omrekenen van de opbrengst van windmolens naar huishoudens spreekt vaak meer tot de verbeelding. Het elektriciteitsgebruik per huishouden in Nederland bedraagt gemiddeld 3.400 kWh per jaar. Een klein windpark van totaal 10 MW levert jaarlijks 21.900 MWh op, dit is elektriciteit voor meer dan 6.000 huishoudens.