Antwoord op de vraag van een klimaatscepticus over de CO2-uitstoot van een windmolen

Wat is grofweg de CO₂-uitstoot van een windmolen vóór hij in gebruik wordt genomen? Dat is een vraag die ik tegenkwam bij een klimaatscepticus[1].

Deze beste man concludeerde dat die uitstoot zo groot was dat geen enkele windmolen ooit een nettobijdrage aan vermindering van CO₂-uitstoot zou leveren. Dit maakte mij nieuwsgierig, te meer daar hij gezelschap bleek te hebben van een hele horde windenergietwijfelaars.

Aangezien het nieuwe Gemini-windmolenpark in de Noordzee net officieel in gebruik is genomen leek het me een goede gelegenheid om deze CO₂-monsters eens langs de meetlat te leggen. Hiervoor gebruik ik geen exacte cijfers, ik houd het bij een globale benadering waarbij ik mijn keuzes zo goed mogelijk verantwoord.

De cijfers die op http://www.geminiwindpark.nl/feiten--cijfers.html worden geleverd zijn erg bruikbaar aangezien er gebruik werd gemaakt van monopilen. Voor de leek, dit is geen scheldwoord maar een technische term voor een pilaar uit één stuk staal bestaande, die zonder bijkomende betonfundering in de zeebodem wordt geheid. Dit vereenvoudigt de berekening, we hoeven namelijk niet rekening te houdne met beton. Helemaal onderaan wordt een mooi uitgangspunt gegeven met “1.347 ton – totaalgewicht van de zwaarste, geïnstalleerde turbine (inclusief monopile, transitiestuk, gondel en rotor met bladen)”.

Op deze manier heb ik alleen nog maar een goede schatting nodig van de CO₂-uitstoot bij productie van een dergelijke hoeveelheid staal. Ik corrigeer voor de turbinebladen, aangezien die meestal van aluminium zijn gemaakt dat bij de productie mee energie vraagt. Als uitgangspunt voor een Gemini-windmolen neem ik: 1302 ton staal en 45 ton aluminium.

De CO₂-uitstoot  bij de productie van één ton staal is ongeveer 2 ton volgens https://www.globalccsinstitute.com/insights/authors/dennisvanpuyvelde/2013/08/23/ccs-iron-and-steel-production, hoewel dit ook sterk kan variëren, van 1,25 (Brazilië) tot 3,8 (China en India) ton CO₂ per ton staal.

Voor de CO₂-uitstoot  bij de productie van één ton aluminium heb ik gekozen voor een schatting uit https://www.google.nl/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=9&ved=0ahUKEwjP8fq5xZrUAhWBA8AKHXnzD1AQFgh5MAg&url=http%3A%2F%2Fwww.ghgprotocol.org%2Fsites%2Fdefault%2Ffiles%2Fghgp%2Faluminium_1.pdf&usg=AFQjCNHaLaTWjbvKlXlR_srWd-s2w2YIVQ&sig2=5h-P_khrhc4-EMsHd2cbAg van 1,7 ton CO₂ per ton aluminium. Ik ga hierbij uit van een verwaarloosbaar effect van CF₄-uitstoot, aangezien Europese producenten hier laag in scoren. Voor de kwestie van CF₄ zie http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/1352231095004998.

De totale CO₂-uitstoot bij de productie van het zwaarste model windmolen van het Gemini-windmolenpark komt dus op 1302x2 + 45x1,7 = 2680,5 ton CO₂.

Op het moment dat ik dit stukje schrijf (gedeeltelijk op windenergie, ik heb aandelen in een windmolen in Groningen) is de productie van Gemini 129 MW. Als we dit delen door 150 komen we op een productie van 860 kW voor onze zwaarste windmolen van het park. Nu zou het leuk zijn wanneer ik dit kon vergelijken met de CO₂-uitstoot als ditzelfde door een steenkolencentrale was geproduceerd. Dan zouden we echter al snel in een enorme discussie terechtkomen. Want nemen we een centrale met een rendement van 37%, wat de meesten hebben, of één van 46%, wat de modernste centrales halen. Rekenen we met een bijstook van 20% biomassa of van 60%, en gaan we het dan niet hebben over de milieubelasting door biomassaproductie? En wat doen we met de milieuwinst van stadsverwarming en CO₂-gebruik door bijvoorbeeld kassen?

Om deze hele discussie de pas af te snijden gebruik ik als norm 320 g/kW zoals wordt gehanteerd door ECN in https://www.ecn.nl/docs/library/report/2008/o08008.pdf, wat vergelijkbaar is met de emissie van een nieuwe gascentrale. Zo kom ik op 320 g/kWh x 860 kWh = 275200 g/h =0,2752 ton per uur besparing. In dit tempo moet onze molen 2680,5 ton CO₂/0,2752 ton/h = 9740,2 uur draaien voordat hij zijn productie heeft terugverdiend in CO₂. Een laatste rekensom brengt dit op 406 dagen.

Het is mooi zomers weer en de wind doet het ook rustig aan. Gemiddeld is de wind sterker, wat ook blijkt uit de verwachte productie van ons veld: 2,6TWh. Als we deze 2,6x10⁶MWh gaan omrekenen naar de gemiddeld verwachte productie komen we op 2,6 x10⁶MWh/365*24h=296MW. Blijkbaar wordt uitgegaan van 49,2% van het maximumrendement. Het park zou dus gemiddeld niet een rustige 129MW produceren maar een steviger 296 MW. In dat geval wordt de berekening voor de terugverdientijd van onze molen iets anders. De productie bedraagt dan gemiddeld 296MWh/150=1970 kWh. De besparing aan CO₂-uitstoot bedraagt dan 320 g/kWh x 1970 kWh = 630400 g/h =0,6304 ton per uur. Om de productie-uitstoot terug te verdienen moet onze molen 2680,5 ton/0,6304 ton per uur = 4252 uur draaien. Daarmee komen we op 177 dagen.

We kunnen nog een verdere discussie beginnen over de extra kosten voor de bekabeling, distributie, onderhoud, etc.etc.etc. Die discussie kan eindeloos worden doorgezet met precies zulke argumenten als voor handhaving van bijvoorbeeld de slavernij werden aangevoerd. Een principe van technologische vernieuwing is creatieve destructie. Er gaat altijd iets goeds verloren bij elke vooruitgang, de kunst is dat verlies bij een volgende stap te corrigeren.

Wat echter wordt vergeten is dat ook andere centrales CO₂ produceren vóór zij in bedrijf kunnen worden genomen en die cijfers worden niet meegenomen ten gunste van windenergie.

Mijn conclusie: het Gemini-windmolenpark zal binnen een half jaar zijn eigen CO₂-uitstoot vóór de nieuwbouw hebben gecompenseerd. De volgende 14,5 jaren zal er sprake zijn van een negatieve CO₂-uitstoot waar alle op fossiele brandstoffen gebaseerde centrales een positieve CO₂-uitstoot hebben.

Een andere bron, voor klimaatsceptici waarschijnlijk niet verdacht, is de staalindustrie. Deze heeft een iets andere berekening gemaakt (zie https://www.steel.org/~/media/Files/SRI/Media%20Center/WindEnergyCaseStudy.pdf?la=en) voor de totale energie die nodig zal zijn voor de hele levenscyclus (dus productie, nieuwbouw, onderhoud en sloop) van een Deens windmolenpark en zet dit af tegen de gemiddelde productie. De totale investering in energie is terugverdiend binnen 9 maanden, zo luidt daar de conclusie.

---

[1] Ik realiseer me dat klimaatscepticus een rare naam is. Het veronderstelt dat iemand sceptisch is ten aanzien van het verschijnsel klimaat, terwijl ermee wordt bedoeld iemand die sceptisch is ten aanzien van het verschijnsel door menselijk ingrijpen veroorzaakte klimaatverandering.