Wat voor zonnecellen geldt, geldt deels ook voor windmolens. De ontwikkelingen gaan hard, de kosten per kilowattuur dalen en nieuwe modellen produceren steeds meer energie. Voor consumenten met een eigen dak zijn zonnepanelen al snel een interessante investering. De kosten zijn sterk gedaald, terwijl de energieopbrengst is toegenomen. Zolang de salderingsregeling van kracht is, in Nederland vermoedelijk tot 2030, is een investering al snel rendabel. Je kunt immers tegen (vrijwel) hetzelfde tarief terugleveren. Als dit verandert, wordt een thuisaccu interessant, zodat je de overtollige energie overdag kunt opslaan voor gebruik in de avond. Dat laatste somt ook het grootste nadeel van zonnepanelen op; ze leveren niets op als het donker is en in de winter is de opbrengst ook minimaal.
Op papier zou een kleine windmolen dus ideaal zijn als aanvulling, omdat deze ook 's nachts en in de winter stroom kan leveren. Windmolens zijn beschikbaar in verschillende vormen, zoals in dit artikel uitvoerig wordt beschreven. Naast traditionele molens met wieken en een traditionele horizontale as zien we steeds meer verticale ontwerpen. Bij webshops vind je doe-het-zelfmodellen al vanaf enkele honderden euro's, al zijn dat molens met een relatief laag vermogen, dus ook een lage opbrengst. Grotere molens met een potentieel hoge opbrengst zijn ook beschikbaar, maar kostbaarder.
:strip_exif()/i/2004470908.jpeg?f=imagenormal)
Groter is beter
In de wereld van windmolens geldt: hoe groter hoe beter, want de energieopbrengst van een windturbine is evenredig met het kwadraat van de rotordiameter. Een kleine windmolen heeft dus ook een veel kleiner potentieel om windenergie te vangen dan een grote windmolen, simpelweg omdat het oppervlak vele malen kleiner is. Door de lengte van de bladen van een windmolen te verdubbelen, verviervoudigt de potentiële energie die te winnen is.
Een concreet voorbeeld. Een middelgrote EAZ-windmolen zoals die veel bij boerderijen te vinden is, heeft bijvoorbeeld een oppervlakte van 113m² (12m in diameter), terwijl een 500W-windmolen op AliExpress slechts 1,3m² meet (1,3m in diameter). Een kleine 500W-molen kan dus slechts 1,17 procent van de opbrengst van een EAZ-molen halen. In de praktijk is het nog veel lager, want een kleine windmolen staat veel lager en vangt dus ook minder wind. De opbrengst is zoals eerder beschreven óók afhankelijk van de derde macht van de gemiddelde windsnelheid. Hoe hoger een molen gepositioneerd is, des te hoger de windsnelheid. Dat betekent dat de maximale opwekking nog eens circa 50 procent lager is, wat neerkomt op 0,6 procent van een EAZ-molen. Concluderend: aannemende dat een EAZ-windmolen een gemiddelde jaaropbrengst van 30.000kWh heeft, komt dat neer op een maximale opbrengst van 180kWh per jaar, in gunstige condities.
Hoe briljant en efficiënt het ontwerp van een moderne kleine windmolen ook is, de opbrengst zal nooit op een vergelijkbaar niveau liggen als die van een grotere en/of hoger gepositioneerde molen. Dat geldt overigens ook weer voor de genoemde EAZ-molens in dit voorbeeld; één 2,5MW-windmolen op land levert net zo veel windenergie als circa tweehonderd EAZ-molens. Ze zijn prima om een boerenbedrijf van stroom te voorzien, maar grotere molens hebben voor de groei van duurzame energie een veel grotere impact.
:strip_exif()/i/2004530376.jpeg?f=imagenormal)
Kosten versus opbrengst
De hamvraag is natuurlijk of het rendabel is, zo'n kleine windmolen. Voor auto's en apparatuur wordt vaak uitgegaan van de total cost of ownership, oftewel de totale kosten tijdens het gebruik, maar dat betreft vaak slechts een deel van de totale levensduur. Net als bij zonnepanelen wordt bij grote en kleine windmolens uitgegaan van de levelized cost of energy, of lcoe. Dit is de uiteindelijke, gemiddelde kostprijs van de stroom uit de windturbine als je alles meeneemt over de levensduur van de windturbine - meestal twintig jaar - inclusief onderhoud en recycling. Kleine windmolens hebben doorgaans een vermogen van 500W tot 6kW, maar dit leveren ze niet continu.
Alles meegerekend ziet het plaatje er volgens Gerard van Bussel van de TU Delft niet gunstig uit. "Een kleine windturbine heeft meer onderhoud nodig dan een zonnepaneel. Denk aan roterende delen, lagers, het kruimechanisme om de molen op de wind te zetten en te houden, de elektronica en dergelijke. Deze hebben allemaal onderhoud en soms vervanging nodig. Als je dat moet laten uitvoeren door een onderhoudsmonteur, ben je gauw 150 euro kwijt. Ongeveer 750kWh aan productie gaat dus verloren aan het betalen van de monteur. Daarmee worden vrijwel alle kleine windturbines onrendabel. Als je de lcoe uitrekent, kom je vrijwel altijd uit boven de 50 eurocent per kWh."
Resumerend is een kleine windmolen op papier aantrekkelijk, maar zijn de resultaten in de praktijk mager. Zeker als je de investering vergelijkt met die in zonnepanelen. Voor consumenten zijn die een logischere keus. Ze zijn relatief goedkoop, de opbrengst is vooraf goed te voorspellen en dankzij de salderingsregeling verdien je de investering binnen enkele jaren terug; je energierekening gaat direct omlaag. Kleine windmolens lijken juist een interessante combinatie met zonnepanelen omdat ze een deel van de minpunten compenseren. Ze leveren ook stroom in het donker en tijdens de wintermaanden.
Ervaringen van tweakers
Ervaringen van tweakers met kleine windmolens vind je in dit afzonderlijke artikel en op het forum.
Om energieneutraal te worden, zijn ze een optie, maar door de hoge aanschafkosten en het beperkte rendement verdien je zeer waarschijnlijk de investering niet terug binnen de technische levensduur. In die zin is deelnemen in een windmolenpark een beter alternatief. Dankzij hun omvang leveren die molens exponentieel meer energie op. Size matters dus.