A COMPANY OF HASKONING NEDERLAND BV RUIMTELIJKE ONTWIKKELING. Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving. 18 januari 2002 Eindrapport

A COMPANY OF

HASKONING NEDERLAND BV RUIMTELIJKE ONTWIKKELING

Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving

18 januari 2002

Eindrapport Novem

A COMPANY OF

A COMPANY OF

HASKONING NEDERLAND BV RUIMTELIJKE ONTWIKKELING

Barbarossastraat 35 Postbus 151 6500 AD Nijmegen +31 (0)24 328 42 84 (024) 360 95 66 [email protected] www.royalhaskoning.com Arnhem 09122561

Documenttitel

Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving

Status

Eindrapport

Datum

1 februari 2002

Projectnaam Projectnummer

L1829.A0

Opdrachtgever

Novem

Referentie

L1829.A0/R010/LL/KMA/Nijm

Opgesteld door

ir. L.G.J. Lakeman ir. D.J. Peters ir. K.M. Brüssau mr. R. Lichtenberg ir. H. Cleijne (Kema) ir. R.J. Hoeve (Kema)

Gecontroleerd door Datum/paraaf controle Goedgekeurd door Datum/paraaf goedkeuring

drs. M.I.C.A. de Jong ………………

………………….

drs. M.I.C.A. de Jong ………………

………………….

Telefoon Fax E-mail Internet KvK

A COMPANY OF

SAMENVATTING

Aanleiding en doel onderzoek

Door diverse marktpartijen worden kleinere, voor de gebouwde omgeving geschikte turbines ontwikkeld. Deze ontwikkelingen kunnen leiden tot subsidieaanvragen, die beoordeeld moeten worden in het kader van de ‘Uitvoeringsregeling BSE-duurzame energie’. Met het oog op deze beoordelingen heeft Novem aan Royal Haskoning gevraagd een onderzoek uit te voeren dat antwoord moet geven op de volgende vragen: 1. Wat is de stand van zaken van energieopwekking uit wind in de gebouwde omgeving? 2. Wat zijn de technische, planologische, sociologische en economische knelpunten? 3. Wat zijn de perspectieven in het licht van de duurzame energie doelstellingen in Nederland in 2020?

Motieven voor ontwikkeling

Typen turbines

Drijfveer voor de ontwikkeling van deze kleine turbines waren veelal vragen uit de markt: - om de productie van windenergie zichtbaar te maken door de installatie ‘dichter bij de mensen’ te plaatsen (de beide initiatieven van energiebedrijven: Globuan, Tulipo) - om de opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving mogelijk te maken (Neoga, Turby) - verzoeken van architecten om windenergie te integreren in energie-efficiënte bouwontwerpen (WEB) In het onderzoek zijn 2 scenario’s onderscheiden: - scenario 1: turbines die op of naast gebouwen geplaatst kunnen worden; hiertoe behoorden de meeste initiatieven. - scenario 2: turbines die in het gebouwontwerp geïntegreerd zijn (één initiatief: WEB). Van de 6 initiatieven voor plaatsing op of naast die de basis hebben gevormd voor dit rapport, zijn 5 turbines voorzien van een verticale as. Alle turbines zijn daarbij lift, c.q. Darrieus turbines: sneller lopend dan de drag/Savonius turbines, met een betere aërodynamische prestatie en derhalve een beter rendement. Ook blijkt uit de analyses dat de meeste van deze initiatieven ontworpen zijn voor lagere windsnelheden. Alleen de Globuan vormt hierop (met het geïntegreerde ontwerp van het WEB-project) een uitzondering.

Waar en hoe te plaatsen

De turbines van scenario 1 lijken in principe zowel op bestaande, als op nieuw te bouwen panden geplaatst te kunnen worden en de meeste zowel op woningen als op utiliteitsbouw. Daarbij moeten wel enkele kanttekenen geplaatst worden: - De meeste turbines voor de gebouwde omgeving zijn ontworpen voor lage windsnelheden. Boven woonhuizen, die zelden hoger zijn dan 10 meter, is het windaanbod inderdaad relatief laag. Bij hogere gebouwen ontstaat echter een versnelling van de windstroom als gevolg van de hoogte van het gebouw zelf, of door het tunneleffect van meerdere gebouwen naast elkaar, wat kan leiden tot een 30% hoger windaanbod. Alleen in het ontwerp van de Turby is met dit gegeven rekening gehouden. - De constructies van sommige platte daken (van bedrijfsgebouwen) zijn mogelijk niet geschikt voor de plaatsing van turbines, in verband met het gewicht en de krachten die de turbine op de constructie uitoefent. Ook de maatverhoudingen van de gebouwen – in relatie tot de optimale plaats voor plaatsing van de turbines – vormen een knelpunt voor de optimale benutting van het plaatsingspotentieel. Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

L1829.A0/R010/LL/KMA/Nijm 1 februari 2002

De installatie (zowel de plaatsing van de turbine, als de elektrische aansluiting) vergt in het algemeen slechts geringe aanpassingen. Veel praktijkervaring is er echter nog niet met deze turbines. De meeste turbines zijn nog in ontwikkeling. Ruimtelijke kwaliteit

Juridische knelpunten

Naar verwachting zullen de turbines formeel gezien weinig invloed hebben op de ruimtelijke kwaliteit. Dit lijkt vooral een kwestie van smaak. Gezien de onbekendheid met het fenomeen dat windturbines geplaatst worden in een omgeving met concentraties van mensen kan ook hier het Nimby-effect optreden. Dit Nimby-effect moet dan vooral gezien worden als een vertaling van het afwijzen van veranderingen in de leefomgeving en angst voor het onbekende. Wel zitten aan de plaatsing van windturbines op, aan, of in gebouwen nogal wat juridische haken en ogen. Het kan, gezien de doorlooptijd van de verschillende vergunningprocedures, gemakkelijk meer dan een jaar duren voordat met de bouw begonnen kan worden. Het belangrijkste juridische knelpunt is dat de huidige kaders nog niet zijn voorbereid op dit type turbines. In de beleidskaders waarop de bouwvergunning gebaseerd moet worden (het streek- en bestemmingsplan en ook de gemeentelijke Bouwverordening) wordt nog geen aandacht besteed aan deze nieuwe techniek en in de juridische kaders zijn er nog geen normen voor opgenomen, terwijl in principe alle vergunningen ook voor windturbines in de gebouwde omgeving noodzakelijk lijken. Een uitzondering vormen de turbines die een hoeveelheid energie opleveren die alleen voor eigen gebruik is. In dat geval is een milieuvergunning niet vereist. Ook zijn er nog geen (IEC- of NVN-) normen ontwikkeld waaraan de technische specificaties van de turbines moeten voldoen, teneinde o.a. het gewenste veiligheidsniveau te kunnen toetsen en garanderen. Wel zijn door de geïnterviewde ontwikkelaars enkele aandachtspunten ter bevordering van de veiligheid genoemd: - Dubbel veiligheidsysteem - Beveiliging tegen wegvliegen van afgebroken delen - Beveiliging tegen vandalisme (of gewoon erin klimmen)

Kostenaspect

Plaatsingspotentieel

Kostentechnisch zijn de kleine turbines nog niet rendabel. Kleine windturbines die gebruik maken van het lift-principe hebben echter de potentie om in de nabije toekomst bij te dragen aan een duurzame energievoorziening in de gebouwde omgeving. De kostprijs van de opgewekte stroom ligt lager dan die van zon-PV. Savonius rotoren zullen nooit kostendekkend stroom kunnen produceren. Windturbines met een horizontale as kunnen vermoedelijk het eerst kostendekkend in de gebouwde omgeving worden ingezet. Waarschijnlijk zullen verticale as windturbines niet al te lang daarna volgen. Of zij uiteindelijk de overhand krijgen zal in de praktijk ervan afhangen of zij hun vermeende ongevoeligheid voor het grillige windregime kunnen waarmaken. Het verwachte plaatsingspotentieel bedraagt ongeveer 55-65 MW. Daarmee kan windenergie in de gebouwde omgeving een bijdrage van minder dan 1% leveren aan de overheidsdoelstelling voor duurzame energie.

Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport


Voor de korte termijn ziet men de meeste kansen voor scenario ‘op/naast’ Op langere termijn, na uitvoering van proefprojecten, ziet men zeker ook mogelijkheden voor de beide andere scenario’s. Keuze voor een van de scenario’s is vooral afhankelijk van de context waarin de turbine geplaatst wordt. Voor een optimaal plaatsingspotentieel zouden echter zowel het architectonische ontwerp, als het stedenbouwkundige ontwerp op voorhand uitgelegd moeten worden op de plaatsing van turbines. Daarvoor moet samengewerkt worden met industriële vormgevers, architecten en stedenbouwkundigen. Goede ontwerpen, die esthetisch aansluiten bij het gebouw en de omgeving kunnen het draagvlak bevorderen en daarmee het plaatsingspotentieel positief beïnvloeden. Gesignaleerde knelpunten

Met een goede, geïntegreerde vormgeving zijn we er echter nog niet. Er is daarnaast nog een fors aantal knelpunten dat de realisatie van het plaatsingspotentieel bemoeilijkt. Die knelpunten zijn hieronder opgesomd. 1. Alle typen turbines voor de gebouwde omgeving, met uitzondering van de Virya 5 verkeren nog in een ontwikkelingsstadium. Er zijn daardoor nauwelijks praktijkgegevens bekend. 2. De meeste windturbines voor de gebouwde omgeving zijn vooral ontworpen voor lage windsnelheden, terwijl de windsnelheid boven hoge gebouwen groter kan zijn dan in de vrije ruimte. Alleen de Turby vormt hierop een uitzondering. 3. Er zijn geen turbines die speciaal voor schuine daken zijn ontworpen. 4. plaatsing van turbines 5. Maatverhoudingen van utiliteitsgebouwen vormen een knelpunt voor optimale benutting van het plaatsingspotentieel 6. Op maaiveldniveau kan de vorm van het gebouw van het geïntegreerde concept voor passanten onverwacht groot windhinder hebben 7. Bouwtechnische ontwerpen zijn niet ontwikkeld voor de toepassing van turbines 8. Stedenbouwkundige ontwerpen zijn niet uitgelegd op de integratie van windturbines in de gebouwde omgeving 9. De AMVB Voorzieningen en Installaties is niet van toepassing op dit type turbines 10. Er is nog geen certificering voor dit type turbines 11. De gemeentelijke Bouwverordening geeft geen normen voor dit type turbines 12. De bestemmingsplannen spelen niet in op dit type turbines 13. Procedures voor vergunningaanvragen zijn complex en langdurig 14. Er zijn onvoldoende financiële stimuleringsmaatregelen 15. Het Nimby-effect zal in de gebouwde omgeving mogelijk een nog grotere rol spelen dan in het landelijke gebied





INHOUDSOPGAVE

Blz. SAMENVATTING 1

INLEIDING 1.1 1.2 1.3

1 1 1 2

Nieuwe ontwikkelingen Aanleiding en doel van het onderzoek Leeswijzer

2

HET ONDERZOEK 2.1 Inleiding 2.2 Aanpak 2.3 Aandachtpunten van het onderzoek 2.3.1 Zes aandachtspunten 2.3.2 Twee scenario’s

3

TECHNISCHE ASPECTEN VAN DE TURBINES 3.1 Huidige aanbod turbines 3.2 Aanleiding en doel van de ontwikkeling 3.3 Eigenschappen van de turbines 3.4 Windaanbod 3.5 Eisen voor installatie 3.6 Verwerking van de opgewekte energie 3.7 Samenvattend overzicht turbine eigenschappen

7 7 9 12 18 19 21 22

4

BOUWTECHNISCHE EISEN EN CONSEQUENTIES 4.1 Eisen voor de gebouwconstructie 4.2 Consequenties voor het architectonische ontwerp 4.3 Consequenties voor het stedenbouwkundige ontwerp 4.4 Plaatsingsscenario’s

25 25 27 27 28

5

JURIDISCHE ASPECTEN 5.1 Milieuhygiënische aspecten 5.2 Bouwregelgeving 5.3 Milieuregelgeving 5.4 Samenhang milieuvergunning en bouwvergunning 5.5 Relatie met de landelijke doelstelling voor windenergie

33 33 37 40 42 42

6

SOCIOLOGISCHE ASPECTEN 6.1 Te verwachten ervaren hinder 6.2 Invloed op de ruimtelijke kwaliteit 6.3 Factoren die het plaatsingspotentieel beïnvloeden 6.4 Stimulansen voor de implementatie 6.5 Mogelijkheden voor creëren van draagvlak

45 45 46 48 50 52


-i-

3 3 3 4 4 5


7

ECONOMISCHE ASPECTEN 7.1 Inleiding 7.2 Resultaten 7.3 Conclusies

55 55 55 60

8

PLAATSINGSPOTENTIEEL IN DE GEBOUWDE OMGEVING 8.1 Inleiding 8.2 De bepaling van het potentieel 8.3 Resultaat van de analyse

61 61 61 64

9

CONCLUSIES EN KNELPUNTEN 9.1 Stand van zaken 9.1.1 Stand van zaken technisch 9.1.2 Plaatsingspotentieel 9.2 Gesignaleerde knelpunten 9.2.1 Technische knelpunten 9.2.2 Juridische knelpunten 9.2.3 Sociologische knelpunten 9.2.4 Economische knelpunten 9.2.5 De knelpunten op een rijtje 9.3 Tot slot

67 67 67 68 68 68 69 70 71 71 71

LITERATUURLIJST Overzicht van tabellen en figuren Tabel 2.1 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Figuur 4.1 Tabel 4.4 Kader 4.1 Figuur 4.2 Figuur 4.3 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Figuur 5.1 Figuur 5.2 Tabel 5.1 Tabel 6.1 Figuur 8.1 Figuur 8.2 Figuur 8.3 Kader 8.4 Tabel 9.1 Tabel 9.2 Tabel 9.3

Overzicht initiatieven met betrekking tot wind in de gebouwde omgeving Langere termijn initiatieven Ontwikkeling van nieuwe turbines die geschikt zijn voor de gebouwde omgeving Overzicht van de initiatieven en motieven Schematische weergaven van een Savonius turbine en Darrieus turbine Samenvatting eigenschappen Toelichting Project WEB Nominaal vermogen en bestreken oppervlak Nominaal vermogen per rotorvlakte Windregimes in de gebouwde omgeving Overzicht onderlinge afstanden per type turbine Samenvattend overzicht van turbineeigenschappen Turbines geplaatst op het midden van het dak Turbine op hoog gebouw (geplaatst boven turbulente luchtstroming) Samenvattend overzicht van bouwtechnische eisen in relatie tot kleine turbines Samenvattend overzicht van milieuhygiënische aspecten 2 Investeringskosten per m rotoroppervlak voor diverse typen kleine windturbines Investeringskosten per kWe voor diverse typen kleine windturbines Stroomprijs per kWh voor diverse typen kleine windturbines KWh prijs Turby Segmentering van de gebouwen en eigenaren, waarvoor een potentieelschatting is gemaakt Gehanteerde aannames voor de verschillende marksegmenten Potentieel van windturbines in de gebouwde omgeving


- ii -



- iii -


1

INLEIDING

1.1

Nieuwe ontwikkelingen De ontwikkelingen rond windenergie vinden in hoog tempo plaats. Eén van de aandachtspunten hierbij is het verkennen van de mogelijkheden voor windenergie in de gebouwde omgeving. Vanuit diverse bedrijven en organisaties lopen inmiddels verschillende initiatieven om hieromtrent kennis en producten te ontwikkelen. Deze initiatieven hebben reeds verrassende en vernieuwende concepten en producten voortgebracht. Een aantal marktpartijen heeft al veel tijd en geld geïnvesteerd in de ontwikkeling van kleinere, voor de gebouwde omgeving geschikte, turbines. Deze kleinere turbines kunnen een aantal voordelen hebben: een vereenvoudigde installatie door de kleinere afmetingen (afhankelijk van gebouwtype); plaatsing van turbines nabij de locatie waar de energie benut zal worden en een afname van plaatsingsdruk op het landelijke gebied en/of open ruimten. Door turbines in de gebouwde omgeving te plaatsen kan ‘wind’ mogelijkerwijs ook dichter bij de burger gebracht worden, iets wat de bewustwording van het energieverbruik en van duurzame energie kan helpen bevorderen. Eveneens wordt door sommige initiatiefnemers gesuggereerd dat de inpassing van turbines in de gebouwde omgeving naar alle waarschijnlijkheid eenvoudiger plaats kan vinden door directe aansluiting van de turbines op het elektriciteitsnetwerk.

1.2

Aanleiding en doel van het onderzoek Deze nieuwe ontwikkelingen in de markt voor windenergie zullen naar verwachting leiden tot aanvragen bij Novem voor het mee subsidieren van projecten die gericht zijn op de implementatie van windenergie in de gebouwde omgeving. Deze aanvragen moeten in het kader van de “Uitvoeringsregeling BSE-duurzame energie” geanalyseerd en beoordeeld kunnen worden door Novem en de Adviescommissie duurzame energie. Om deze aanvragen adequaat te kunnen behandelen is inzicht nodig in de huidige stand van zaken, toekomstperspectieven, mogelijke knelpunten en het plaatsingspotentieel van deze optie voor opwekking van windenergie. Dit inzicht moet resulteren in een beoordelingskader, dat duidelijk moet maken in welke scenario’s voor windenergie in de gebouwde omgeving zinvol geïnvesteerd kan worden. Daarbij is het van belang dat dit beoordelingskader aansluit bij de doelstellingen die in 1 het programma ‘Duurzame Energie in Nederland’ (DEN) zijn geformuleerd en de daaruit voortvloeiende beoordelingscriteria voor de BSE-subsidieaanvragen.

1

Het DEN-programma wordt door Novem uitgevoerd in opdracht van het Ministerie van Economische Zaken

en is bedoeld om ondersteuning te bieden aan de realisatie van 10% duurzame energie in Nederland in 2020. De BSE-subsidie is onderdeel van dit programma.


-1-


Teneinde dit beoordelingskader op te kunnen stellen heeft de Nederlandse Onderneming 2 voor Energie en Milieu (Novem) aan Royal Haskoning opdracht gegeven om een studie te verrichten die antwoord moet geven op de volgende vragen: 1. Wat is de stand van zaken van energieopwekking uit wind in de gebouwde omgeving? 2. Wat zijn de technische, planologische, sociologische en economische knelpunten? 3. Wat zijn de perspectieven in het licht van de duurzame energie doelstellingen in Nederland in 2020?

1.3

Leeswijzer Het rapport bevat tien hoofdstukken. Na de inleiding wordt in hoofdstuk 2 de opzet en aanpak van het onderzoek beschreven. Hoofdstuk 3 tot en met 9 bevatten de kern van de analyse. Deze bespreken achtereenvolgens de technische, juridische, sociologische en economische aspecten van de onderscheiden scenario’s. Vervolgens wordt in hoofstuk 4 een beeld gegeven van het plaatsingspotentieel van windenergie in de gebouwde omgeving. Tenslotte worden in hoofdstuk 5 de belangrijkste conclusies getrokken en de knelpunten op een rijtje gezet. De bespreking vindt voor een belangrijk deel plaats op basis van informatie uit interviews, aangevuld met de naar aanleiding daarvan verkregen documentatie. Dat betekent dat een deel van de informatie bestaat uit visies en meningen. Bij sommige onderdelen bleek het relevant te zijn om een onderscheid te maken tussen enerzijds de (soms subjectieve) informatie uit de interviews en anderzijds de gedocumenteerde informatie of onze analyses. Daar waar dat volgens ons aan de orde was, hebben we dit zowel typografisch (ingesprongen en kleiner lettertype), als expliciet aangegeven Omdat er voor de verschillende typen turbines slechts een beperkt aantal bronnen (vaak zelfs maar één) beschikbaar was en omdat er vaak geen of minimale praktijkervaring met de turbines is opgedaan, was het binnen de scope van dit onderzoek niet mogelijk om deze inzichten verder te toetsen. Bij de bespreking ligt de nadruk op een zestal vergevorderde turbineontwerpen. Hoewel deze turbines allemaal ontwikkeld zijn om geplaatst te kunnen worden in de gebouwde omgeving vertonen de ontwerpen aanzienlijke verschillen.

.

2

Novem voert in opdracht van het Ministerie van Economische Zaken het Programma Duurzame Energie uit.

De activiteiten binnen dit programma leveren een bijdrage aan het realiseren van de doelstellingen van de Nederlandse overheid om in 2020 met behulp van duurzame energiebronnen in 10% van de Nederlandse energiebehoefte te voorzien.


-2-


2

HET ONDERZOEK

2.1

Inleiding Om inzicht te kunnen bieden in de ‘stand van zaken, knelpunten en perspectief van energieopwekking uit wind in de gebouwde omgeving’ hebben wij een brede aanpak voorgesteld, waarbij niet alleen gebruik wordt gemaakt van de kennis en expertise van de eigen adviseurs en specialisten, maar tevens de kennis en ervaring wordt benut van partijen en organisaties die reeds actief betrokken zijn bij energieopwekking uit wind (in de gebouwde omgeving). Dit heeft geleid tot een onderzoek waarbij een groot aantal interne en externe partijen betrokken waren. De hoeveelheid informatie die daarbij beschikbaar is gekomen was van verschillend niveau qua abstractie en diepgang: theoretische kennis van wetenschappers, ervaringsgegevens van projectontwikkelaars, visies en meningen van beleidsmakers, specifieke documentatie over de diverse beschikbare turbines en algemene informatie van het internet. De wijze waarop deze informatie is verzameld en verwerkt, wordt in de volgende paragraaf uiteengezet.

2.2

Aanpak Het onderzoek is formeel in vijf projectstappen uitgevoerd: 1. 2. 3. 4. 5.

Kick-off meeting met Novem; Literatuurstudie en verkenning actorennetwerk; Structurering en prioritering oplossingsrichtingen; Uitwerking conceptrapportage; Oplevering eindrapportage.

Bij aanvang van het onderzoek was bekend dat reeds verschillende onderzoeken en ontwikkelingsprogramma’s waren gestart om vorm te geven aan, en discussie te voeren over windenergie in de gebouwde omgeving. Uit een eerste (markt)inventarisatie kwamen al snel de volgende initiatieven aan het licht: Tabel 2.1: Overzicht initiatieven met betrekking tot wind in de gebouwde omgeving Initiatief Betrokken partijen Ontwikkeling turbine Tulipo (en plaatsing daarvan op het Nederlandse Paviljoen tijdens de Expo te Hanover Ontwikkeling turbine Turby E.E.T. kiemproject (urban windturbine) Project WEB: Wind Energy for the Built Environment

NUON en Lagerwey

C.O.R.E. International Ecofys, Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en T.U. Delft BDSP Partnership (GB), Universiteit van Stuttgart (DB), Mecal (NL), Imperial College (GB)

Relevante literatuur of informatieve websites bleken beperkt voor handen.


-3-


Uit de actorenanalyse zijn 20 personen geselecteerd voor het afnemen van telefonische 3 interviews . Deze personen waren als volgt verdeeld over de volgende organisaties: Ontwikkelaars en adviesbureaus Energiebedrijven Provincies Gemeenten Wetenschappelijk instituut ‘Belangenbehartigers’

5 3 3 5 1 3

Voorafgaand aan de interviews hebben alle respondenten een vragenlijst, toelichting, begeleidende brief en een brief van aanbeveling van Novem ontvangen. De vragenlijst was opgedeeld in 4 categorieën van vragen: een technisch, economisch, planologisch en sociologisch deel (zie bijlage B). Afhankelijk van de respondent zijn alle vragen doorgenomen, of alleen de vragen van specifieke categorieën. Met respondenten uit de overheidssector zijn vooral de planologische en sociologische vragen besproken. Met respondenten van de adviesbureaus zijn echter vooral de meer technische vragen doorlopen. De verslagen van de interviews zijn ter controle voorgelegd aan de respondenten, voordat ze definitief zijn verwerkt in de rapportage. Uit de interviews kwam des te meer informatie beschikbaar: zowel als antwoord op de vragen, als in de vorm van nagestuurde documentatie over de diverse windturbines en de ervaringen die daarmee inmiddels zijn opgedaan. Daarmee bleken de interviews uiteindelijk de hoofdbron voor kennis en gedocumenteerde gegevens te zijn. Deze informatie is naar onderwerp gestructureerd en verstrekt aan de verschillende experts. Deze hebben vervolgens vanuit hun specialismen deze informatie geanalyseerd en aangevuld met eigen kennis.

2.3

Aandachtpunten van het onderzoek

2.3.1

Zes aandachtspunten Om een zo volledig mogelijk beeld te geven van de huidige stand van zaken omtrent wind in de gebouwde omgeving is in overleg met Novem en de specialisten een onderscheid gemaakt tussen een zestal aandachtspunten, namelijk: -

-

3

Technische aspecten turbines (toepasbaarheid op/bij gebouwen, beschikbare turbines, technische ontwikkelingen, energieopbrengst); Technische aspecten gebouwen (eisen vanuit de gebouwconstructie, trillingen, geluid); Juridische aspecten (wettelijke kaders, vergunningen); Sociologische aspecten (veiligheid, hinder, consequenties voor de ruimtelijke kwaliteit, maatschappelijke acceptatie); Een overzicht van de geïnterviewde personen is opgenomen in bijlage A, de vragenlijst in bijlage B.


-4-


-

-

Economische aspecten (kosten en baten per kWh, investeringskosten, levensduur, bedrijfs- en onderhoudskosten, schatting van kosten van eventueel noodzakelijke aanpassingen van regelgeving, vergelijking met andere duurzame energie opties); Plaatsingspotentieel (inschatting van het aantal turbines c.q. het vermogen aan windenergie dat geplaatst kan worden en de bijdrage die daardoor geleverd kan worden aan de doelstellingen voor windenergie en duurzame energie in het algemeen).

De eerste vijf aandachtspunten vormen de ruggengraat van de beschrijving van de huidige stand van zaken. De vragen van de interviews waren ook rond deze aspecten gestructureerd. In hoofdstuk 3 wordt ieder aspect uitvoerig behandeld. Ten behoeve van de inzichtelijkheid is het zesde aandachtspunt, het plaatsingspotentieel, in een apart hoofdstuk beschreven. 2.3.2

Twee scenario’s Op grond van de verkregen informatie en een eerste analyse daarvan, is er voor gekozen om de verschillende opties voor windenergie in de gebouwde omgeving te ordenen rond twee scenario’s: 1. Windturbines op en naast gebouwen; 2. Windturbines geïntegreerd in het gebouwontwerp. In het eerste scenario gaat het om kleine turbines die veelal op daken van woningen en kantoren geplaatst worden. Daarbij kan het zowel om nieuwbouw als om bestaande bouw gaan. Het tweede scenario betreft turbines die in het gebouwontwerp zijn opgenomen en die dus alleen toegepast kunnen worden in nieuwbouw. De concepten van dit scenario kunnen uiteenlopen van turbines die opgehangen worden in een speciaal daarvoor vrij gehouden ruimte in de bouwconstructie, of turbines die opgenomen zijn in een samenstelling van gebouwen. In dat laatste geval wordt door de vormgeving van de gebouwen een trechtereffect (diffusor) gecreëerd waar wind doorheen stroomt. Het ontwerp van Project WEB dat in deze rapportage wordt besproken, hoort tot dit scenario. Hoewel dit type turbines volgens de respondenten van de interviews goede kans kan maken op de markt, zullen dergelijke concepten nog enkele jaren van onderzoek en ontwikkeling vergen voordat zij daadwerkelijk geïmplementeerd kunnen worden. De reeds gepresenteerde deelresultaten hebben ondertussen wel laten zien dat het om innovatieve concepten gaat die nadrukkelijke gevolgen voor de architectuur, civiele techniek en stedenbouw zullen hebben. De reden voor deze onderverdeling is dat het merendeel van de onderzochte initiatieven binnen het eerste scenario valt. Uit de analyse blijkt duidelijk dat dit scenario in feite het referentiebeeld is van de huidige stand van zaken. Dat betekent ook dat de mogelijkheden voor grootschalige(re) implementatie zich op de korte termijn vooral zullen concentreren op turbines van dit scenario. Turbines van het tweede scenario bevinden zich in een ander stadium van ontwikkeling, zijn nog weinig toegepast en nog niet echt marktrijp. Hoewel dit scenario verder onderOpwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

-5-


4

verdeeld zou kunnen worden , is daarvoor niet gekozen in verband met de beperkte informatie die over dit soort turbines voorhanden is. Het scenario van windturbines die gebruikt worden voor gebouwventilatie wordt in deze rapportage niet besproken. Ook daarvoor is de reden dat er voor dit onderzoek geen informatie over dit type beschikbaar was. Dat neemt echter niet weg dat dit volgens de respondenten van de TU Delft een zinvolle toepassing zou kunnen zijn.

4

Naar aanleiding van overleg met medewerkers van de TU Delft, Instituut voor windenergie, was er oorspronkelijk voor gekozen om het tweede scenario onder te verdelen in een scenario ’in gebouwen’ en een scenario ‘tussen gebouwen’. Om genoemde redenen is daarvan afgezien.


-6-


3

TECHNISCHE ASPECTEN VAN DE TURBINES

3.1

Huidige aanbod turbines Het huidige aanbod van turbines die geschikt zijn voor de gebouwde omgeving is zeer beperkt. De turbines die nu in aanmerking zouden kunnen komen voor plaatsing in deze omgeving onderscheiden zich van de ‘bekende’ grote(re) turbines in het landelijke gebied met name door hun zeer beperkte afmetingen. Ter vergelijking: de ashoogte en rotordiameter van een turbine van 1,5 MW voor toepassing op het land liggen gemiddeld tussen 60 en 70 meter; die van de kleine turbines liggen tussen de 1 (type AIR 403 Land) en 4 meter (type Bornay Inclin 3000). Het merendeel van de momenteel op de markt verkrijgbare ‘kleinere’ turbines is echter niet ontwikkeld voor plaatsing in de gebouwde omgeving. De meeste kleine turbines zijn ‘batterijladers’ die primair zijn ontwikkeld voor de energievoorziening op schepen en (zeil)jachten, caravans, vakantiewoningen, boerderijen, waterpompinstallaties en afgelegen bebouwing. Kortom, toepassingen voor een ‘stand alone’ en niet voor een netgekoppelde situatie. Met een gemodificeerd elektrisch systeem zijn deze systemen echter ook bruikbaar te maken voor gebruik in de gebouwde omgeving. Een enkele fabrikant biedt optioneel omvormers aan die dit mogelijk maakt. In Nederland zijn enkele van dit soort turbines (type ‘Air’) ook op gebouwen geplaatst. Bij het beoordelen van de economische aspecten (zie hoofdstuk 8) zijn alleen systemen beoordeeld die reeds geschikt zijn voor netkoppeling. In een onderzoek, in opdracht van Novem uitgevoerd in 2000, noemt K+V Organisatie adviesbureau een aantal wezenlijke onaantrekkelijke kenmerken van turbines die geschikt zijn voor de gebouwde omgeving: -

Een te lage energieopbrengst om een noemenswaardig bijdrage te leveren in de energievoorziening; De “scheve verhouding” tussen prijs en energieopbrengst in relatie tot de verwachte levensduur.

Uit het onderzoek bleek overigens wel dat er een expliciete behoefte bestaat aan een kleine turbine voor de gebouwde omgeving. Nieuwe ontwikkelingen Nieuwe inzichten in de technische mogelijkheden en de groeiende behoefte om duurzame vormen van energie te winnen, ook in de gebouwde omgeving, hebben de afgelopen jaren echter tot nieuwe ontwikkelingen geleid. Deze ontwikkelingen hebben zich niet beperkt tot de turbines zelf maar hebben ook geleid tot bouwtechnische concepten waarbij de turbines (volledig) geïntegreerd zijn in het gebouw. Een voorbeeld hiervan is het inmiddels afgeronde project ‘Wind energy for the Built Environment (Project WEB). Bij dit door de Europese Commissie gefinancierde project (JOULE III programma) is door één van de respondenten, Mecal, samen met 3 andere partijen gekeken naar de mogelijkheden om turbines in gebouwen te integreren en de opbrengst van deze turbines te bevorderen door windstromen te concentreren. Bij hun onderzoek hebben de partijen rekening gehouden met de aërodynamische-, architectonische-, en esthetische eigenschappen van de ontwerpen en eventuele nadelige gevolgen voor het milieu en de bouwconstrucOpwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

-7-


tie. Het project heeft ruim 2 jaar in beslag genomen en is in 2000 afgerond. Meer van dergelijke voorbeelden, die overigens gericht zijn op mogelijkheden voor de langere termijn zijn opgenomen in tabel 4.1. Tabel 4.1: Langere termijn initiatieven Project Initiatiefnemer(s) Wind Energy for the Built Environment

BDSP Partnership, Universiteit van Stuttgart, Mecal, Imperial College

Wind generator systems with significant technical advantages over existing technology and particularly suited for integration into the built environment

Micro Automation Technology S.A., Pemberton Dear Chatered Designers

Urban turbine

Ecofys, Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) en T.U. Delft

Hoofdpunten van onderzoek aërodynamische-, architectonische-, en esthetische eigenschappen van de ontwerpen en nadelige gevolgen voor milieu en bouwconstructie voordelen van horizontale en verticale as turbines combineren

Factoren in turbineconcepten die energieopbrengst bepalen; inpasbaarheid in zowel bestaande gebouwen als nieuwbouw

Deze voorbeelden betreffen innoverende studies, die ofwel gericht zijn op de ontwikkelingen van geïntegreerde concepten (scenario ‘windturbines geïntegreerd in het gebouwontwerp’), ofwel op het analyseren en integreren van bestaande kennis. Het merendeel van de initiatieven in Nederland is echter gericht op de ontwikkeling en uitwerking van concrete, op korte termijn toepasbare concepten (scenario ‘windturbines op en naast gebouwen’). Een aantal hiervan is in tabel 4.2 weergegeven. Tabel 4.2: Ontwikkeling van nieuwe turbines die geschikt zijn voor de gebouwde omgeving Fabrikant Type Land van oorsprong C.O.R.E. International Lagerwey the Windmaster / NUON

Turby Tulipo (LW 5/2.5)

Nederland Nederland

NGUp Holding Remu

The WindWall Globuan

Nederland Duitsland

Ecofys Prowin Professional Windmills

Neoga Virya 5

Nederland Nederland

Uit de interviews bleek dat deze initiatieven zijn voortgekomen uit verschillende behoeften en filosofieën, echter allemaal met als concreet doel om toegepast te worden in de stedelijke omgeving. Vier van de zes initiatiefnemers zijn in het kader van de interviews 5 benaderd. Hierbij kwamen naast de te verwachten verschillende opvattingen ook diverse overeenkomsten naar voren. Zo bleken alle initiatieven erop gericht te zijn om turbines te ontwikkelen die een hogere opbrengst hebben dan de meeste reeds bestaande kleine turbines. 5

Remu en Prowin Professional Windmills zijn niet benaderd voor een interview in verband met de beschik-

baarheid van de respondenten. Er is met deze partijen wel contact geweest voor het opvragen van informatie over hun producten.


-8-


3.2

Aanleiding en doel van de ontwikkeling Zoals reeds is aangegeven zijn de genoemde initiatieven voort gekomen uit verschillende filosofieën en behoeften. Hieronder zullen de aanleiding en achterliggende doelen per initiatief kort worden beschreven. De initiatieven zijn daarbij verdeeld onder de twee scenario’s ‘windturbines op en naast gebouwen’ en ‘windturbines geïntegreerd in het gebouwontwerp’. Afsluitend zijn de motieven van de verschillende initiatiefnemers in een tabel samengevat. Windturbines op en naast gebouwen Ecofys is de Neoga gaan ontwikkelen om het veronderstelde grote potentieel aan windenergie in de gebouwde omgeving (beter) te kunnen benutten. Aanvankelijk waren er immers, ondanks dit potentieel, geen turbines op de markt die geschikt waren voor de gebouwde omgeving. Met name de voor de gebouwde omgeving karakteristieke turbulentie en het windaanbod bleken een probleem te zijn. Anticiperend op een zekere marktvraag is Ecofys zich op dit terrein gaan oriënteren. De achterliggende gedachte bij de ontwikkeling van de Neoga is Bron: Ecofys, 2001 dat de turbine zo breed mogelijk inzetbaar moet zijn. Bij het ontwerp van deze turbine is vooral rekening gehouden met turbulente omstandigheden. Vervolgens is Ecofys betrokken geraakt bij een E.E.T. kiemproject. Het nog lopende project is gestart vanuit de behoefte om inzicht te krijgen in de energieopbrengsten van verschillende windturbine concepten. Hierbij wordt onder andere gekeken naar de mogelijkheden om windturbines op en tussen gebouwen te plaatsen en om turbines te integreren in openbare voorzieningen. Mid jaren 90 is door C.O.R.E. International het project “AUTARK” geïnitieerd met als doel om woningen te realiseren die volledig zelfvoorzienend zijn (geen gas, water, elektriciteit en rioolaansluiting) en tegelijkertijd een normaal comfortabel onderkomen kunnen bieden. Een voor de gebouwde omgeving geschikte turbine bleek één van de voorwaarden te zijn voor het realiseren van deze doelstelling. Na een marktstudie heeft C.O.R.E. International twee turbines die leken te voldoen aan Bron: C.O.R.E. International., 2001 de eisen nader onderzocht. Uit dit onderzoek bleek dat beide types meer kwaliteit werd toegekend dan ze bezaten. “Het aërodynamisch rendement was een fractie van de opgegeven waarde en de kosten waren hoog”. Op een publicatie in het tijdschrift “Duurzame Energie” dat volgde werd vanuit de markt echter dermate enthousiast gereageerd dat werd besloten om in eigen beheer een windturbine te ontwikkelen (C.O.R.E. International, 2002). De Turby is ontwikkeld om geplaatst te kunnen worden op hoge gebouwen. Een belangrijk uitgangspunt bij dit concept is dat turbines in de stedelijke omgeving alleen goed kunnen functioneren als zij worden geplaatst op gebouwen die minimaal 20 meter hoog zijn. Plaatsing op woonhuizen wordt in dit geval, onder andere om deze reden, pertinent afgeraden.


-9-


Van de Tulipo, die in opdracht van NUON door Lagerwey is ontworpen, is een prototype te zien geweest op het dak van het Nederlandse paviljoen tijdens de Hanover Expo 2000. Op het dak van het paviljoen waren destijds 6 turbines van het type Lagerwey LW 5/2.5 gemonteerd. Met dit initiatief richt NUON zich in eerste instantie op de zakelijke natuurstroomklanten met als achterliggende doel om enerzijds de productiecapaciteit van windenergie te vergroten en anderzijds de installatie zichtbaar te maken. Door windenergie dichter bij de ‘burger’ te brengen Bron: Energie techniek, 2001 hoopt NUON het maatschappelijke draagvlak voor windenergie te bevorderen. Als aanvullend motief voor plaatsing in de gebouwde omgeving noemt Nuon dat diverse van hun grotere klanten te kennen hebben gegeven dat zij ‘in het openbaar’ met duurzame vormen van energie om willen gaan (image building). Het idee voor ‘The WindWall’ installatie van NGUp Holding is ontstaan in 1996 en is gebaseerd op de ‘cube-law’. Deze wet stelt dat als je een object (in alle richtingen) twee maal zo groot maakt, het acht maal zwaarder wordt en het oppervlak 4 maal groter. Met de toenemende groottes van turbines neemt de massa meer dan evenredig toe. Dit brengt aanzienlijke kosten met zich mee die uitgedrukt kunnen worden in kosten per vierkante meter bladoppervlak. Naar aanleiding van deze trend bij turbinefabrikanten heeft NGUp Holding besloten zich te richten Bron: NGUp Holding B.V., 2001 op de ontwikkeling van een kleine(re) en lichte(re) turbine. Een modulaire opbouw, waarbij meerdere units op elkaar worden aangesloten, heeft als voordeel dat het gewicht minder snel toeneemt. De beperkte omvang van ‘The Windwall’ heeft als gevolg dat een tandwielkast niet noodzakelijk is voor het functioneren van de turbine. Pas in tweede instantie is NGUp Holding de turbine gaan ontwikkelen om (ook) toegepast te kunnen worden in de gebouwde omgeving. Deze turbine onderscheidt zich van de andere initiatieven door als enig concept specifiek ontwikkelt te zijn om geïntegreerd te worden in gebouwen. Het is een modulair systeem dat qua grootte en naar behoefte kan variëren. “Afhankelijk van het soort gebouw en uitgaand van een optimale lengte-breedte verhouding, kunnen een x aantal secties aan elkaar worden gekoppeld” (Roelofs in De Vries, 2001). Om tot een esthetische verantwoorde inpassing te kunnen komen streeft de NGUp naar samenwerkingsverbanden met architecten. De Globuan van Remu is van oorsprong een Duits ontwerp. De turbine was aanvankelijk ontworpen voor ‘stand-alone’ applicaties als berghutten en het laden van accu’s maar is ondertussen doorontwikkeld tot een variant die ook geschikt is voor de opwekking van energie in de gebouwde omgeving. De aanleiding voor deze ‘doorontwikkeling’ was de behoefte van (markt) partijen om hun bijdrage aan de opwekking van duurzame energievormen buiten hun panden ter toon te kunnen stellen. Een eerste door Remu gebouwde turbine is eerder dit jaar in het Duitse Erfurt geïnstalleerd (De Vries, 2001).


- 10 -

Bron: Energie techniek, 2001


De Virya 5 van Prowin Professional Windmills, tenslotte, is een turbine met een langere ontwikkelingsgeschiedenis die zich in het buitenland reeds bewezen heeft. De vroegere modellen van deze turbine waren ontwikkeld voor toepassing buiten de gebouwde omgeving. Pas in tweede instantie heeft een ontwikkeling plaats gevonden waardoor de Virya nu ook in de gebouwde omgeving kan worden toegepast. Bij deze turbine kan een onderscheid gemaakt worden tussen een tweetal varianten: een turbine die geschikt is voor plaatsing op gebouwen en een turBron: Prowin, 2001 bine die op het maaiveld geplaatst kan worden. De Virya onderscheidt zich van de andere turbines door de mogelijkheid om de windenergie op verschillende manieren te benutten. Naast het opwekken van elektriciteit met gebruik van een generator kan de Virya ook als bron voor warmteenergie fungeren en gereedschappen aandrijven zonder tussenkomst van elektriciteit. Rond maart 2002 verwacht Prowin een verder geëvolueerde versie (Virya 7) van dit model op de markt te brengen waarbij de potentiële opbrengst nagenoeg verdubbeld zal worden (4 kW). Omdat tijdens het onderzoek de specificaties van de Virya 7 nog niet beschikbaar waren is uitgegaan van de gegevens van de Virya 5. Windturbines geïntegreerd in het gebouwontwerp Het Nederlandse bureau Mecal is samen met een drietal andere partijen betrokken geweest bij een door de Europese Unie gesubsidieerd windenergie project; Wind Energy for the Built Environment (Project WEB). Het idee voor het project is ontstaan in de periode dat de aandacht voor offshore windturbines aan het toenemen was. Naar aanleiding van de maatschappelijke weerstand en discussies hieromtrent is het idee ontstaan om windenergie in de gebouwde omgeving te gaan benutten. Naast het feit dat het potentieel in de gebouwde omgeving (beter) benut Bron: Campbell et al., 2001 zou kunnen worden bestond er het vermoeden dat dit tot minder maatschappelijke weerstand zou leiden dan bijvoorbeeld ten aanzien van de offshore initiatieven. Project WEB is in tweede instantie opgezet vanuit een architectonische behoefte om tot energetisch efficiëntere en meer duurzame ontwerpen te kunnen komen. Het ultieme doel hierbij was om (op de langere termijn) tot een ontwerp te kunnen komen waarbij het gebouw qua energievoorziening 100% zelfstandig zou zijn. De voornaamste doelgroepen van dit initiatief waren bouwondernemers, projectontwikkelaars en architecten. Binnen dit project heeft Mecal ook een bijdrage geleverd aan de studie ‘Economical assessment of urban wind energy conversion systems (UWECS)’. Tijdens deze studie zijn parameters ontwikkeld op basis waarvan het functioneren van een windturbine onder verschillende windrichtingen kan worden beoordeeld.


- 11 -


In tabel 4.3 zijn de motieven van de verschillende ontwikkelaars samengevat. Tabel 4.3: Overzicht van de initiatieven en motieven Type Motief voor ontwikkeling E.E.T. kiemproject Neoga (Ecofys)

Turby (C.O.R.E. International)

Tulipo (Lagerwey en NUON) The WindWall (NGUp Holding) Globuan (Remu)

Virya 5 (Prowin Professional Windmills) Project WEB

3.3

- Inzicht in de opbrengsten van verschillende windturbine concepten - Een zo breed mogelijk inzetbare turbine voor turbulente omstandigheden - Anticiperend op een marktvraag - Bijdrage aan de realisering van Autarkische woningen - Marktvraag die aanwezig bleek te zijn na een publicatie over het concept - Vergroten van de productiecapaciteit van windenergie - Zichtbaar maken van de installatie voor marktpartijen - Mogelijkheden voor integratie in gebouwconstructie - In eerste instantie als energievoorziening voor ‘standalone’ applicaties - Vervolgens ook als middel om duurzaamheid bij marktpartijen ‘zichtbaar’ te maken - De productie van een veilige en betaalbare windturbine met een hoog rendement en beperkte onderhoudskosten - Pas in tweede instantie ontwikkeld als ‘stads’ turbine - Marktvraag naar architectonische oplossingen voor energetisch efficiëntere/zelfstandige bouwontwerpen - Veronderstelling van betere maatschappelijke acceptatie (dan b.v. offshore)

Eigenschappen van de turbines De eigenschappen van kleine turbines kunnen beschreven worden aan de hand van uiteenlopende criteria. In de eerste plaats is er een onderscheid te maken op grond van de technische constructie. Daarnaast zijn de eigenschappen te beschrijven op grond van de afmetingen van de turbine en de potentiële opbrengst, die samenhangt met het rotoroppervlak en het nominale vermogen van de turbine. In de grafieken zijn naast de gegevens van de kleine turbines, ter vergelijking, tevens de gegevens van een 1,5 MW offshore turbine (type Enron 1.5 S) verwerkt alsmede de beschikbare gegevens van het ontwerp van Project WEB. De gegevens van Project WEB dienen als indicatief te worden beschouwd. Gezien de beperkte hoeveelheid beschikbare gegevens van het ontwerp van Project WEB is de beschrijving van het project apart behandeld en in een kader opgenomen. Technische constructie Het belangrijkste optische onderscheid dat op dit punt gemaakt kan worden is het verschil tussen de turbines met een horizontale as (HAT) en turbines met een verticale as (VAT). Beide typen turbines kunnen vervolgens nog onderverdeeld worden in weerstandturbines (dragturbines) en liftturbines (voor de VAT aangeduid als respectievelijk Savonius of Darrieus). Qua uiterlijk verschillen de VAT turbines relatief weinig van elkaar.


- 12 -


Het belangrijkste verschil wordt bepaald door de wijze waarop de turbine energie uit de wind haalt. Het rendement van een turbine die gebruik maakt van ‘lift’ is in theorie (en ook in de praktijk) hoger dan een turbine die gebruik maakt van ‘weerstand’ als drijvende 6 kracht. De dragturbine en de Savonius draaien relatief langzaam (λ≈1) , terwijl de liftturbine en het Darrieus type over het algemeen sneller draaien (een λ van gemiddeld 5 à 6). Tenslotte kan bij zowel de HAT als de VAT turbine nog een onderscheid gemaakt worden in turbines met een tandwielkast en direct drive turbines (zonder tandwielkast). Figuur 4.1: Schematische weergaven van een Savonius turbine (links) en Darrieus turbine (rechts)

Tuidraad

Roterende mast

Rotorblad

Bron: Gasch, 1996. Versnellingsbak Generator met startmechanisme Fundering

6

λ is de snellopendheid van een turbine. De snellopendheid geeft de verhouding aan tussen de tipsnelheid van

een turbine en de windsnelheid. λ is 1 wil zeggen dat de tipsnelheid even hoog is als de windsnelheid. Een grote HAT kent een gemiddelde λ van 7,5, dat wil zeggen dat deze turbine een grotere tipsnelheid heeft. Een grotere λ betekent in principe dat de turbine aërodynamisch beter presteert; het impliceert echter tevens een hogere geluidsproductie.


- 13 -


In onderstaande tabel zijn de eigenschappen van de turbines samengevat. Een nadere toelichting op deze typeringen en een verklaring van de begrippen is opgenomen in bijlage C bij dit rapport. Tabel 4.4: Samenvatting eigenschappen HAT Gondel Kruisysteem Functioneert slecht onder turbulente omstandigheden Mast verplicht Visuele hinder Afhankelijk van windrichting Gevoelig voor schuine aanstroming -

VAT Geen gondel Geen kruisysteem Geen anti-kabel-twist voorziening Heeft minder last van turbulentie Mast optioneel Visuele hinder beperk door minder flikkering Onafhankelijk van windrichting Minder gevoelig voor schuine aanstroming -

Savonius (Verticale as weerstandturbine) Produceert nauwelijks geluid Lage snellopendheid Belasting op gebouw beperkt in vergelijking met Darrieus turbines Beperkt rendement (19%) -

Darrieus (verticale as liftturbine) Hinderlijke aërodynamische trillingen Hoge snellopendheid Hoger rendement (59%)

Drag (weerstandturbine) Snellopendheid ≤ 1 Laag theoretisch rendement (19%) -

Lift Snellopendheid ≥ 1 Hoog theoretisch rendement (59%) -

Tandwielkast Meerdere assen en tandwielen Maakt gebruik van normale generator Geluid Trilling Regelmatig onderhoud nodig (oliën) -

Direct drive Minder bewegende onderdelen Maakt gebruik van ringgenerator Minder trilling Minder geluid Minder onderhoud -


- 14 -


Kader 4.1: Toelichting Project WEB Project WEB In Project WEB is de kennis en ervaring van een viertal verschillende partijen uit de winden bouwsector gecombineerd. Het project is in september 2000 afgerond. Het project was met name gericht op de ontwikkeling van integratietechnieken en het onderzoeken van mogelijkheden om windsnelheden te verhogen. Door deze twee aspecten te onderzoeken hoopte het consortium oplossingen te vinden voor de diverse problemen die het integreren van turbines in gebouwen met zich meebrengt, zonder dat dit de directe omgeving nadelig zou beïnvloeden. Het kunnen versnellen van de luchtstroming over een brede hoek van windrichtingen is de belangrijkste voorwaarde voor volledig geïntegreerde turbines. Bij dergelijke turbines ontbreekt immers de mogelijkheid om met de wind mee te draaien. Om de kansen en mogelijkheden voor deze integratie te onderzoeken zijn de aërodynamische eigenschappen van een groot aantal gebouwvormen onderzocht met gebruik van windtunnels, visualisatie technieken voor luchtstroming en CFD-simulaties (Computational Fluid Dynamics). De belangrijkste conclusies van dit onderzoek zijn: -

Optimale prestaties worden bereikt met gebruik van gladde gebouwen met rondingen; ‘Kidney’- en ‘Boomerang’-vormige torens zorgen voor de meeste windversnelling (figuur I); Aërodynamische vleugels of inlaten tussen torens waardoor een trechtereffect ten opzichte van de turbine optreed, zijn zeer effectief in het richten en versnellen van de luchtstroom; Goede windversnelling kan worden bereikt tot en met een hoek van 40 á 50 graden ten opzichte van de heersende windrichting.

Figuur I: CFD resultaten van twee opstellingen

’Boomerangs’

’Kidneys’

Gedurende de studie zijn diverse conceptuele ontwerpen gemaakt van verschillende gebouwen waarin één of meerdere turbines waren geïntegreerd. Aërodynamisch optimale ontwerpen kunnen qua ruimtegebruik echter minder aantrekkelijk zijn. Bovendien garandeert een dergelijk ontwerp niet dat een gebouw energie-efficiënt is. Bovendien zullen de aan de turbines aangrenzende ruimtes onaantrekkelijk zijn door potentiële geluidshinder, geflikker van de draaiende rotorbladen en elektromagnetische storing van de apparatuur. Vanuit deze optiek wordt aangeraden om ruimten die minder frequent gebruikt worden of serviceruimten (liften, trappen, opslag) nabij de turbines te plaatsen. Voor deze ruimten gelden niet stringente gebruikseisen en mogelijkerwijs kunnen zij als buffer fungeren voor omringende kamers. Rekening houdend met de technologische-, economische- en milieu beperkingen zou het ontwerp met de 3 turbines grofweg 20 procent van de jaarlijks benodigde hoeveelheid energie van het gebouw op kunnen wekken.


- 15 -


Van het meest belovende ontwerp is een prototype gebouwd en getest. Dit ontwerp heeft zich gedurende de verschillende architectonische-, aërodynamische- en structuurstudies verder geëvolueerd. Mecal heeft het definitieve ontwerp ten uitvoering gebracht. Het prototype is in Neder2 land door Xkwadraat (X ) gebouwd, vervolgens naar Engeland vervoerd en bij het Energy Research Institute van het Rutherford Appleton Laboratory (RAL) neergezet. Figuur II: Prototype

In en buiten het prototype zijn zowel voor HAT’s als voor VAT de energieopbrengsten onderzocht door RAL. In vergelijking met plaatsing in de open ruimte leverde het plaatsen van de turbines in het prototype een aanzienlijk grotere hoeveelheid energie op. De belangrijkste conclusies waren: -

Door de ‘concentrator’ neemt de windsnelheid met 1m/s toe; De geïntegreerde turbine produceert een grotere hoeveelheid energie tot en met een hoek van 75° ten opzichte van de heersende windrichting; De toevoeging van inlaten bevordert het functioneren van de opstelling.

Bron: BDSP Partnership Ltd. et al., 2001.

Vermogen en rotoroppervlak De tweede typering van eigenschappen van de turbines hangt samen met het rotorop2 pervlak (in m ) waarmee de turbine energie uit de wind kan halen en het nominale generatorvermogen (nominaal vermogen in kW). De onderstaande figuur geeft een overzicht van deze twee grootheden per turbine (bron: interviews en ontvangen documentatie). Het betreft hier een eerste indicatie: omdat de turbines ten dele nog in ontwikkeling zijn, kunnen de gegevens nog veranderen.


- 16 -


Figuur 4.2: Nominaal vermogen en bestreken oppervlak

Vermogen en rotoroppervlak

kilowatt - vierkante meter

10000

1000

P.nom. [kW] Oogstvlakte [m2]

100

10

1,5MW offshore

Project WEB

Tulipo

Windwall

Virya 5b

Virya 5a

Turby

Globuan

Neoga

1

2

Uit de grafiek kan worden afgeleid dat het rotoroppervlak grofweg tussen de 19 m en 3 2 m ligt. De aan deze oppervlaktes gerelateerde nominale vermogens liggen tussen de 1,5 kW en 2,5 kW. Om de beeldvorming over de verschillende ontwerpen aan te kunnen 2 scherpen wordt in de volgende grafiek weergegeven wat het vermogen is per m rotoroppervlak. In deze figuur zijn tevens twee versies van een 1,5 MW turbine opgenomen, de ene versie is geschikt gevonden voor Offshore-toepassingen en de andere voor locaties met zwakkere winden op het land. Figuur 4.3: Nominaal vermogen per rotoroppervlak

Nominaal vermogen per rotoroppervlak 700

Watt per m2

600 500 400 300 200 100 Globuan

Project WEB

1,5MW offshore

Turby

1,5MW onshore

Windwall

Neoga

Tulipo

Virya 5b

Virya 5a

0

Uit de grafiek kan worden afgeleid dat de meeste kleine turbines ontworpen zijn voor lage windsnelheden, dat wil zeggen dat zij bij lage windsnelheden het beste rendement 2 leveren. Alleen de Globuan overtreft per m het vermogen van de 1,5MW turbines, wat


- 17 -


impliceert dat deze vooral geschikt is voor een omgeving met een hoog windaanbod: op heel hoge gebouwen, of in een omgeving waar door het stedenbouwkundig ontwerp een hoog windaanbod wordt gecreëerd (bijvoorbeeld door dicht op elkaar en op de overheersende windrichting geplaatste smalle hoge gebouwen). De Virya en Tulipo, de twee turbines met een horizontale as, hebben duidelijk een aan het zwakkere windregime in de bebouwde omgeving aangepast ontwerp. De generator van een HAT produceert in het algemeen elektriciteit met een spanning van 690 Volt. Een transformator in of nabij de turbinetoren zet dit gewoonlijk om in elektriciteit met een hoge spanning (gewoonlijk 10-30 kV). De elektriciteit die wordt geproduceerd door turbines in de gebouwde omgeving is zeker op de meterkast aan te sluiten.

3.4

Windaanbod “In het algemeen kenmerkt een stedelijk windregime zich door sterk wisselende windsterktes, krachtige rukwinden, een hoge turbulentiegraad en frequente windrichtingvariaties” (De Vries, 2001). Uit onderzoek is gebleken dat het zeer moeilijk is om het windaanbod in de gebouwde omgeving in kaart te brengen. Zowel de windrichting als de windsnelheid zullen per situatie verschillen en vooral afhankelijk zijn van bouwhoogten, bebouwingsdichtheden, de vormgeving van gebouwen en de stedelijke inrichting. Theoretisch kan voor ieder gebied, bebouwd of niet, een maximaal rendement gedefinieerd worden door het opzetten van een energiebalans op basis van het windaanbod. In de gebouwde omgeving zal het rendement van een bepaald windaanbod in veel gevallen lager zijn dan in het landelijke gebied door de turbulentie die ontstaat als gevolg van obstakels (de bebouwing). “Metingen wijzen echter uit dat er om en boven hoge gebouwen juist sprake is van zeer aantrekkelijke windsnelheden” (C.O.R.E. International, 2001). Het betreft dan wel specifieke locaties in het sterk variërende windaanbod binnen de bebouwde omgeving. Het is niet bekend hoeveel van deze locaties er zijn Project WEB heeft voor de gebouwde omgeving een onderscheid gemaakt tussen een viertal windregimes. Dit onderscheid is gebaseerd op (historische) windgegevens en analyse technieken ontleend aan de European Wind Atlas (EWA). Bij de classificatie is ten aanzien van de windrichting uitgegaan van vier kwadranten. De vier windregimes en bijbehorende criteria zijn in de volgende tabel samengevat. Tabel 4.5: Windregimes in de gebouwde omgeving Classificatie Criteria Weakly uni-directional

> 50% van de gemiddelde jaarlijkse windkracht is afkomstig van een willekeurige kwadrant

Uni-directional

> 75% van de gemiddelde jaarlijkse windkracht is afkomstig van een willekeurig kwadrant

Bi-directional

> 75% van de gemiddelde jaarlijkse windkracht is afkomstig van twee tegenovergestelde kwadranten en iedere kwadrant produceert minstens een derde van de som twee kwadranten (of 25% van het totale windaanbod Geen van de bovengenoemde.

Omni-directional Bron: BDSP Partnership Ltd. et al., 2001.


- 18 -


Tijdens de studie zijn de windregimes binnen verschillende Europese steden vergeleken. Hieruit is gebleken dat bij de meeste locaties het heersende windregime ‘omnidirectional’ zal zijn, of in het meest gunstige geval ‘uni-directional’ (BDSP Partnership Ltd. et al, 2001). Er zijn indicaties dat met het windaanbod in de gebouwde omgeving tussen de 70 en 170% meer energie kan worden opgewekt dan elders. Luchtstromen worden gecomprimeerd aan de zijde van het gebouw waar de wind het hardste waait. Er treden aanzienlijke versnellingen op wanneer lucht tussen obstakels door stroomt. Dit fenomeen staat bekend als het ‘tunnel effect’ (European Wind Atlas, 2002). Om optimaal van het tunnel effect te kunnen profiteren dient de luchtdoorstroming soepel plaats te kunnen vinden. Ruwheid en oneffenheden dragen immers bij aan onwenselijke turbulentie. In het uiterste geval zorgen deze ruwheid en oneffenheden ervoor dat de potentiële winst die in een ‘tunnel‘ te behalen valt, volledig verloren gaat. “De windsnelheid boven het gebouw is tot 30% hoger, doordat de luchtstroom het object moet ‘ontwijken’. Direct achter de dakrand ontstaat een ‘loslaatblaas’, waarbinnen de stroming turbulent is. Ook achter het gebouw (gezien vanuit de heersende windrichting) is nog lange tijd sprake van turbulente stroming of zogwerking” (De Vries, 2001). Uit onderzoek is gebleken dat de wind aan de dakrand van een gebouw onder een hoek van 45°, ten opzichte van de horizontale lijn, naar boven is gericht. Behalve de horizontale stroming krijgt de windrichting daarmee ook een verticale component waardoor een versnellingseffect optreed. Plaatsing langs de dakrand wordt daardoor extra aantrekkelijk. Tegelijkertijd heeft plaatsing aan de rand van een plat dak als nadeel dat bij omkering van de windrichting de turbine geheel in turbulente stroming draait en daar geen noemenswaardige energie aan kan onttrekken. Een waarschijnlijk betere optie is dan ook om de turbine in het midden van het dak te plaatsen (De Vries, 2001). Voor de plaatsing op woningen is verder van belang dat de gemiddelde bouwhoogte zelden groter is dan 10 meter. Op die hoogte is de windsnelheid relatief gering. De vragen die dus beantwoord moeten worden zijn: -

3.5

Hoeveel locaties hebben in de bebouwde omgeving een verhoogd windaanbod? Hoe hoog is dat windaanbod? Welk rendement kan met dit windaanbod gehaald worden? Op welke manier kan profijt gehaald worden uit het versnellingseffect langs de dakrand?

Eisen voor installatie In deze paragraaf wordt ingegaan op de eisen die de verschillende typen turbines stellen aan een mogelijke installatie. Daarbij wordt ingegaan op de volgende aspecten: -

Wijze waarop de turbine geïnstalleerd kan worden; Onderlinge afstanden die tussen de turbines aangehouden moeten worden.


- 19 -


Installatie Ten aanzien van de installatie van turbines gelden per turbine verschillende voorschriften en eisen. Daarom zal ook per afzonderlijke situatie naar een optimale opstelling gezocht moeten worden. Om een beeld te geven van de verschillende installatiewijzen wordt hieronder voor een aantal turbines kort aangegeven waarmee rekening gehouden moet worden. Turby De rotor van de Turby wordt opgebouwd uit onderdelen die niet groter zijn dan 1,5 x 0,8 meter. De turbine kan daarom in delen via lift of trappenhuis naar het dak worden getransporteerd en daar opgebouwd. Uit C.O.R.E. International, 2001 blijkt dat Aërodynamische trillingen zich niet voordoen, wat betekent dat deze turbine zonder verdere aanpassingen op een plat dak geplaatst kan worden (mits de constructie het gewicht van de turbine kan dragen). Tulipo De Tulipo wordt ondersteund door een roestvrij stalen toren met een standaard lengte van 12 meter. Voor plaatsing op bestaande gebouwen zal een frame gemaakt moeten worden waarmee de turbines aan de dakconstructie verankerd kunnen worden. Ook is het mogelijk om pijpen met flensen op het beton te bevestigen. Een cruciale factor voor de installatie is de bereikbaarheid van het gebouw omdat de turbine met gebruik van een kraan naar het dak moet worden verplaatst. The Windwall: De modulaire opbouw van deze turbine biedt de mogelijkheid om op maat gemaakte opstellingen te installeren, zowel langs horizontale als verticale gebouwranden. “Afhankelijk van het soort gebouw en uitgaand van een optimale lengte-breedte verhouding, kunnen een x aantal secties aan elkaar worden gekoppeld. Op koppelpunten komen lagers voor verankering van de installatie aan het gebouw” (De Vries, 2001). Om visuele integratie van de turbine en het gebouw in een vroeg stadium te kunnen waarborgen streeft NGUp Holding naar samenwerkingsverbanden met architecten. Virya 5 De Virya staat, afhankelijk van lokale condities en omgevingsfactoren als dakhoogte en dakconstructie, op een buismast van circa 6 meter. Bij plaatsing op de grond staat de turbine op een mast van 12 meter. “Deze dakconstructie is één met een geïntegreerde vierpootondersteuningsconstructie. Het geheel staat los en trillingsvrij gemonteerd op rubbers, de ondersteuningspunten zijn verzwaard met betonbeugels” (Prowin, 2001). Project WEB De ontwerpstudies die binnen Project WEB zijn verricht hebben geleid tot een aantal conclusies: -

Optimale prestaties worden bereikt met gebruik van gladde gebouwen met rondingen; ‘Kidney’- en ‘Boomerang’-vormige torens zorgen voor de meeste windversnelling (Zie figuur 1 in kader 4.1);


- 20 -


-

-

Aërodynamische vleugels of inlaten tussen torens waardoor een trechtereffect ten opzichte van de turbine optreed, zijn zeer effectief in het richten en versnellen van de luchtstroom; Goede windversnelling kan worden bereikt tot en met een hoek van 40 á 50 graden ten opzichte van de heersende windrichting.

Ten aanzien van de installatiewijze was geen informatie beschikbaar. Als dit project zowel technisch- als financieel haalbaar blijkt te zijn, verwachten de ontwikkelaars dat in vervolgonderzoek de technische ontwerpaspecten, constructie en het functioneren van de turbine verder uitgewerkt zullen worden. Voor de Neoga en Globuan was geen informatie beschikbaar over de eisen en wijze van installatie. Afstanden tussen de turbines Voor de afstanden die tussen de turbines aangehouden moeten worden bestaan geen algemene vuistregels, omdat de filosofieën en achterliggende gedachtelijnen per turbine erg verschillen. Per type turbine en afzonderlijke situatie zal gezocht moeten worden naar een optimale opstelling. Zo vergt de Tulipo een onderlinge afstand van 5 maal de rotordiameter, terwijl de WindWall juist is ontworpen om een aantal turbines zo compact mogelijk op te stellen: door het aaneenschakelen van de modules ontstaat een muur van turbines. Voor een VAT wordt in het algemeen een afstand van circa 3 á 4 maal de rotordiameter (3D á 4D) gehanteerd. Afhankelijk van de windrichting betekent een onderlinge afstang van 3D wel een aanzienlijk verlies aan energieopbrengst. Bovendien veroorzaakt dit meer turbulentie, maar mogelijk valt dit in het niet bij de gebouwturbulentie Tabel 4.6: Overzicht onderlinge afstanden per type turbine Turbine Vuistregel

3.6

Afstand

1,5 MW turbine

7D á 8D

Circa 600 meter

Tulipo Turby

5D 3D

25 meter 6 meter

WindWall

Geen

Modulaire aaneenschakeling

Verwerking van de opgewekte energie Richtinggevende eisen en voorwaarden ten aanzien van de aansluiting van turbines op het net en de verwerking van de daardoor geproduceerde stroom kunnen worden ontleend aan de Netcode (Voorwaarden als bedoeld in artikel 26, lid 1, sub a van de Elektriciteitswet 1998) en de Regeling groencertificaten Elektriciteitswet. In de Netcode is een aantal algemene eisen en voorwaarden geformuleerd waaraan voldaan moet worden om een windturbine, die op of bij een (bestaand) gebouw geplaatst is, aangesloten kan worden op het landelijke elektriciteitsnet, of ‘in de meterkast’. Daarvoor dient de initiatiefnemer in elk geval contact op te nemen met de netbeheerder die zijn goedkeuringmoet geven aan de aansluiting. Daarnaast is in de Netcode een aantal aanvullende eisen geformuleerd voor productie-eenheden:


- 21 -


-

De installatie moet voorzien zijn van een meetinrichting voor de afgegeven stroom, wanneer het vermogen groter is dan 5 kVA; De installatie moet aangeven of deze parallel geschakeld is met het openbare net; Er dient een aantal voorzorgsmaatregelen voor beveiliging genomen te zijn (nader gespecificeerd in artikel 2.4.2 van de Netcode); De installatie dient stabiel en rustig gedrag te vertonen.

De overige eisen en voorwaarden die in de Netcode zijn geformuleerd zijn dusdanig specifiek en gedetailleerd van aard, dat we ze niet relevant achten voor dit rapport De Regeling groencertificaten Elektriciteitswet regelt de registratie van duurzaam opgewekte energie die teruggeleverd wordt aan het landelijke elektriciteitsnet. Deze registratie kan op verzoek van de initiatiefnemer door de netbeheerder uitgevoerd worden, mits de opgewekte energie een meervoud is van 1 MWh. Aanvullend op de formele eisen, is ook bij de interviews de nodige informatie gegeven over de wijze waarop de opgewekte elektriciteit kan worden afgevoerd en/of gebruikt. Uit de interviews Bij het merendeel van de turbines die op gebouwen geplaatst zullen worden kan de gegenereerde stroom op eenvoudige wijze worden afgevoerd. Netverzwaring of transformators zijn, op enkele uitzonderingen na, niet nodig. Met gebruik van een stekker kan de opgewekte energie in het net worden gevoerd waarna hij meteen benut kan worden. Bij bestaande gebouwen geldt wel de voorwaarde dat er een extra groep in de meterkast moet worden aangebracht. In sommige gevallen zal de opgewekte elektriciteit via een kabel naar een transformator of omvormer getransporteerd moeten worden en van daaruit worden aangesloten op het net. In dat geval kunnen zowel de kabel als de transformator binnen en buiten gemonteerd worden. In situaties waarbij het om grotere vermogens gaat zal wellicht gebruik moeten worden gemaakt van een driefasen stekker. In het geval van het scenario ‘wind geïntegreerd in het gebouwontwerp’ zal het naar verwachting om grotere opbrengsten gaan. Hierbij zullen de capaciteiten van de conventionele kabels en de maximale opbrengst van de turbines vergeleken moeten worden. Zo lang de totale opbrengst van de turbines lager is dan de capaciteit van de kabel zal er geen overbelasting van de kabels optreden. Dit geldt uiteraard ook voor kleinere turbines die op daken geplaatst kunnen worden.

Hieruit blijkt dus dat de aansluiting van de turbines op het net op relatief eenvoudige wijze kan plaatsvinden. In het merendeel van de gevallen zijn de volgende aanpassingen nodig: -

3.7

Het bijplaatsen van een groep; Plaatsen van een omvormer; Leggen van een kabel; Plaatsen van een meter voor registratie van de opgewekte energie.

Samenvattend overzicht turbine eigenschappen Onderstaande tabel geeft een samenvattend overzicht van de eigenschappen die hiervoor gepresenteerd zijn van de 6 turbines van het scenario ‘windturbines op en naast gebouwen’ en van het ontwerp van Project WEB, een voorbeeld van het scenario ‘windOpwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 22 -


turbines geïntegreerd in het gebouwontwerp’. Behalve de reeds besproken eigenschappen van turbines spelen ook de afmetingen een rol bij de uiteindelijke toepassingsmogelijkheden: de (as)hoogte van de turbine en de (rotor)diameter. Deze gegevens zijn nog niet aan de orde geweest, en worden in onderstaande tabel gepresenteerd. Tabel 4.7: Samenvattend overzicht van turbineeigenschappen Naam turbine

Type

Drag/Lift

(As)

(Rotor)

Nominaal

Onderlinge

turbine

Savonius/

hoogte

diameter

vermogen

afstand

Darrieus

(m)

(m)

kW

Neoga

VAT

Lift

2,60

Installatie

Verwerking opgewekte energie

3,00

1,50

--

Op gebouw of in

Direct in het net

open ruimte Turby

VAT

Lift

2,65

2,00

2,00

3D

Bevestiging op

Direct in het net

gebouw Tulipo

HAT

Lift

12,25

5,00

2,50

5D

WindWall

VAT

Lift

4,20

2,10

2,30

Geen

Bevestiging op

Direct in het net

gebouw Bevestiging mod-

Direct in het net

ules aan gebouw Globuan

VAT

Lift

2,50

2,00

2,00

--

Op gebouw of in

Direct in het net

Virya 5

VAT

Lift

6,00

5,00

2,00

--

Op gebouw of in

Elektriciteit, aan-

open ruimte

drijving, warmte

Geïntegreerd in

Direct in het net

open ruimte

Project

HAT

Lift

--

30

3x275

--

WEB 1,5 MW

bouwconstructie HAT

Lift

85

70,5

1.500

7D á 8D

Plaatsing in open

Direct in het net

ruimte


- 23 -



- 24 -


4

BOUWTECHNISCHE EISEN EN CONSEQUENTIES Wanneer turbines in de gebouwde omgeving geplaatst worden, stelt dat niet alleen eisen aan de turbines zelf, maar ook aan het gebouw en de gebouwconstructie. In deze paragraaf zal nader ingegaan worden op deze bouwtechnische eisen. Daarbij worden de volgende onderwerpen onderscheiden: 1. Eisen voor de gebouwconstructie; 2. Consequenties voor het architectonische ontwerp; 3. Consequenties voor het stedenbouwkundig plan. Aan het eind van de paragraaf worden de consequenties van deze eisen besproken voor de verschillende plaatsingsscenario’s voor windenergie in de gebouwde omgeving (op/naast gebouwen en geïntegreerd in het gebouwontwerp).

4.1

Eisen voor de gebouwconstructie De krachten die op een gebouw worden uitgeoefend variëren per type turbine, opstelling en de situatiespecifieke weersomstandigheden. Ontwerp filosofie en regels In de ontwerpfilosofie en –methodieken voor gebouwconstructies wordt onderscheid gemaakt tussen zaken die de constructieve veiligheid aangaan en zaken die te maken hebben met gebruik, functionaliteit en comfort. Dit onderscheid kan ook doorgevoerd worden bij de beoordeling van plaatsingsmogelijkheden van windturbines op gebouwen. De constructieve veiligheid vereist bijvoorbeeld dat het gebouw (het dak en bijvoorbeeld ook de fundering) niet alleen het extra gewicht van een daarop of daaraan bevestigde turbine kan dragen, maar ook de weerstand die de turbine ondervindt bij windkracht 12. Ook deze weerstandskracht moet namelijk door de constructie van het gebouw opgenomen kunnen worden. Om deze reden is het bijvoorbeeld voor veel gebouwen niet mogelijk om grote reclameborden en vlaggen te plaatsen. Dit zal ook gelden voor windturbines van enig formaat. Ook de eis dat stalen dakconstructies bij directe montage van turbines niet mogen bezwijken ten gevolge van trilling en van daardoor veroorzaakte vermoeiing van het materiaal hoort in de categorie veiligheidseisen. De toets aan eisen voor de constructieve veiligheid is vastgelegd in het Bouwbesluit en in de technische normen die daarbij horen. Naast de veiligheidseisen zijn er gebruikseisen. Een dak waar een turbine op geplaatst wordt, mag niet te veel doorbuigen. Verder moeten hinderlijke trillingen worden voorkomen. Voor veel constructie-onderdelen worden trillingsfrequenties van minder dan 3 of 5 Hertz ontoelaatbaar geacht. Niet alleen de werkelijke trilling, maar ook de beleving ervan – in de zin van dat mensen de beweging zien en voelen – speelt een rol bij de beslissing of het al dan niet mogelijk is om een turbine op een gebouw te plaatsen. De (delen van) gebouwconstructies waarbij trillingscriteria een grote rol spelen, zijn trappen, voetgangersbruggen, dansvloeren en (zeer) hoge gebouwen. De redenen hiervoor zijn dat sterke trilling resonantie geeft met als gevolg mogelijke vermoeiingsschade. Daarnaast is de trilling in de beleving van mensen ook ‘eng’, zonder dat er technisch gezien een risico op falen is. In het laatste geval is er dan sprake van een gebruikseis.


- 25 -


Hierna worden de aspecten die de eisen voor de gebouwconstructie bepalen afzonderlijk besproken. Draagkracht Het gewicht van de turbine oefent een statische kracht op het gebouw uit. Als een dak 2 voldoet aan de minimale belastingeisen is er slechts gerekend op 50 kg/m verdeelde belasting of 200 kg lokale belasting. De extra capaciteit die gebouwen hebben zal per geval bepaald en getoetst moeten worden. In feite zal gebruik gemaakt moeten worden van toevallig aanwezige reserve. Door de installatie van turbines op het dak of aan de gevel neemt de totale weerstand van het gebouw onderworpen aan windbelasting toe. Hierbij kan een onderscheid worden gemaakt tussen statische weerstand en dynamische weerstand. Bij statische weerstand is er sprake van een constante belasting. Dynamische weerstand treedt op ten gevolge van trillingen en windvlagen. Trillingen Met name als turbines in de gebouwde omgeving geplaatst gaan worden is het van belang dat de mate van trilling zo beperkt mogelijk wordt gehouden. Ieder gebouw kent een eigenfrequentie die vaak tussen de 1 en 10 Hertz ligt. Een gebouw van circa 100 meter hoog heeft een frequentie van 0,5 á 1,0 Hertz, maar heeft ook een enorme massatraagheid. Dit betekent dat ze ten gevolge van trilling van een turbine, die klein is ten opzichte van het gebouw, nooit in beweging zullen komen. Onderdelen van het gebouw, balken en vloeren hebben ook eigen frequenties. Voor lichte daken is 0,5 of 1 Hertz niet uitzonderlijk. Balken en vloeren hebben ca. 3 à 5 Hertz of meer. Een turbine heeft ook een frequentie. Deze wordt bepaald door het aantal rotorbladen, het toerental, het wel of niet hebben van een tandwielkast enzovoort. De frequentie van een VAT wordt veroorzaakt door het gijpen (door de wind gaan) van de bladen. Kleine turbines kennen een hoge bladpassage en hebben daardoor een hogere frequentie. Grotere turbines hebben een lagere bladpassage. De frequentie van een HAT wordt bepaald door de mastterugslag, tandwielkasttrilling (mechanische trilling) en de harmonische trilling. Concrete gegevens over de frequenties van de turbines waren niet beschikbaar. Laagfrequente trillingen zijn het meest schadelijk voor constructies. Voor alle trillingen geldt in principe dat ze hinderlijk kunnen zijn voor personen. Hoogfrequente trillingen worden meestal mechanisch veroorzaakt. Hoewel deze trillingen kunnen worden opgevangen door de constructie zullen zij wel moeten worden geïsoleerd om voelbare trilling in het gebouw te voorkomen. Dit kan door middel van verende bevestigingen met rubberplaten en dergelijke. De koppeling en/of de ontkoppeling van gebouw en turbine zal onderzocht moeten worden. Niet alleen vanuit het oogpunt van het gebouw, maar ook vanuit dat van zijn gebruiker. Geluid Door bestaande techniek op het gebied van ontkoppeling en demping toe te passen kan geluidhinder door contact geluid van de turbine aanzienlijk worden beperkt. Eveneens kunnen er bouwkundig verschillende maatregelen worden genomen om geluidshinder ten gevolge van de onmiddellijke nabijheid van de turbine te voorkomen (isolatie, plaatsing van ramen, wel of niet open kunnen doen van ramen, dikker glas).


- 26 -


Bevestigen Bij de verbinding van turbineconstructies aan gebouwen kunnen de masten en statieven direct, eventueel met toepassing van trillingsisolatoren, aan de gebouwconstructies bevestigd worden. Als dat qua krachten en trillingsbelasting kan, zal de aandacht verschuiven naar de bouwkundige afwerking, namelijk dat het dak waterdicht blijft etc. Bij indirecte bevestiging, namelijk door de turbines eenvoudig weg met een verzwaarde voet op het dak te zetten, zal het gewicht van het ballastblok de belangrijkste beperking zijn. Iets grotere masten kunnen getuid worden. Dan geldt het verhaal voor directe bevestiging. Afsluitend kan worden geconcludeerd dat de mate waarin krachten worden uitgeoefend en trillingen optreden per turbine en per gebouw zal verschillen. In het geval van nieuwbouw zou de constructie op voorhand versterkt kunnen worden. Verwacht wordt dat er in de meeste gevallen weinig aanpassingen nodig zullen zijn om turbines met een gewicht van maximaal 500 kilogram op de gebouwen te kunnen plaatsen. Iets grootschaliger toepassing op middelgrote en hoge gebouwen zal echter zeker bouwtechnische implicatie hebben. Om een en ander concreter te maken zijn ter indicatie in tabel 3.12 de consequenties van plaatsing op enkele referentiegebouwen aangegeven.

4.2

Consequenties voor het architectonische ontwerp In geval van plaatsing op bestaande gebouwen is de relatie met architectuur, of meer de beïnvloeding van het beeld van een gebouw een uitermate subjectief gegeven. Dit lijkt een open deur, maar men moet bedenken dat de toets voor dergelijke aanpassingen aan gebouwen in handen ligt van welstandscommissies die tamelijk autonoom zijn in hun oordeel. In geval van nieuwbouw is het belangrijk dat de inpassing van de turbine zo vroeg mogelijk in de ontwikkeling van een (bouw)plan wordt opgenomen. Hiermee wordt niet alleen geld bespaard, maar kan ook de mate van hinder worden beperkt. Gebouwen zullen dusdanig vormgegeven en geconstrueerd moeten worden dat concentraties van turbines geoptimaliseerd kunnen worden. Hoewel VAT’s in het algemeen beter op een gebouw geplaatst kunnen worden dan HAT’s, kunnen VAT’s uit het oogpunt van rendement het beste geplaatst worden op (schuine) daken met een nok (bij schuine daken treedt een meer gelijkmatige aanstroming op). Bij platte daken treden er ongewenste wervelingen op bij de dakrand waardoor wind in verschillende richtingen wordt gestuwd. Zoals ook reeds in de vorige paragraaf is aangegeven, is daarom plaatsing midden op het dak optimaal. Een HAT kan het beste op een plat dak geplaatst worden.

4.3

Consequenties voor het stedenbouwkundige ontwerp Stedenbouwkundige ontwerpen, met name de ontwerpen die op de Vijfde Nota Ruimtelijke Ordening gebaseerd zijn, zijn compact. Windenergie vraagt om ruimte in het plattevlak of in de hoogte. Bij nieuwbouw worden de bouwhoogten vaak al vastgelegd. Meestal wordt dan een uitzondering gemaakt voor 'lijnvormige objecten'. Eenzelfde beOpwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 27 -


nadering zou kunnen worden gehanteerd in stedenbouwkundige- en bestemmingsplannen. Hoewel er over het algemeen kan worden gesteld dat er in de gebouwde omgeving geen sprake is van overheersende windregimes, dient opgemerkt te worden dat de opstelling en vormgeving van combinaties van gebouwen kan leiden tot overheersende windrichtingen. In de stedelijke omgeving tussen gebouwen is meestal sprake van (over)heersende windrichtingen. Doch ook van turbulentie. Voor een optimaal rendement van turbines tussen gebouwen, of geïntegreerd in gebouwen zou het stedenbouwkundig plan daarop uitgelegd moeten zijn.

4.4

Plaatsingsscenario’s Scenario ‘windturbines op en naast gebouwen’ Algemeen Technisch gezien zijn VAT’s meer geschikt voor plaatsing op gebouwen dan HAT’s. VAT’s zijn immers beter bestand tegen wisselende windrichtingen en zijn minder gevoelig voor schuine aanstroming. Vanuit de veiligheid geredeneerd is er een voorkeur voor een langzaam draaiende VAT, ofwel een turbine met een Savonius rotor. Bij een dergelijk type turbine zal de mate van hinder ten gevolge van trilling en geluid nagenoeg nihil zijn. Indien wordt gestreefd naar een maximale opbrengst zal de voorkeur uitgaan naar een sneldraaiende VAT van het lifttype, ofwel een Darrieus. Bij dergelijke turbines is de kans op geluid- of trillingshinder echter groter. Ten aanzien van de Turby wordt uitgegaan van plaatsing op gebouwen die hoger zijn dan 20 meter. Voor optimaal functioneren wordt daarbij aangeraden om de turbine 7 á 10 meter boven het dakoppervlak te monteren. Vlak boven het dakoppervlak treed immers veel turbulentie op die nadelig is voor het functioneren van ieder type turbine. Deze turbulentie ontstaat door de hoekige vorm van een gebouw en ook door uitstekende delen zoals dakranden en dakopstanden. De ontwikkelaars van de Tulipo geven aan dat de Tulipo in principe wel op woningen geplaatst kan worden maar meer geschikt is voor plaatsing op grotere gebouwen zoals bedrijfsgebouwen en hoogbouw. Daarbij is er een duidelijke voorkeur voor gebouwen met een plat dak. Op of aan utiliteitsgebouwen In deze context wordt onder utiliteitsgebouwen verstaan de gebouwen die een bepaald algemeen nut faciliteren. Voorbeelden hiervan zijn overheidsgebouwen, gebouwen met een publieke functie, bedrijfsvestigingen, kantoorpanden en vaak ook industriecomplexen. Karakteristiek voor dergelijke gebouwen zijn de grootschaligheid en vaak ook het functionele ontwerp. Bedrijfsgebouwen hebben regelmatig uitgestrekte daken waar veel ruimte is voor de plaatsing van turbines. Hoge gebouwen, geredeneerd vanuit het windaanbod, zijn uitermate geschikt voor het plaatsen van windturbines. Nu bestaat er in Nederland, in verband met de eis dat alle werkplekken in gebouwen zicht naar buiten moeten hebben, de situatie dat hoge kantoor- en woongebouwen per definitie geen uitgestrekte plattegrond hebben.


- 28 -


Deze wetmatigheid in de maatverhoudingen van gebouwen brengt ook met zich mee dat daken ook geveloppervlakken zich vrijwel geheel in de zones bevinden waar de windsnelheid verstrooid is. Gebouwen met een platte-doosstructuur zijn potentieel gunstig. Dak en gevels van een dergelijk gebouw zijn geschikt voor plaatsing van windturbines op het dak. De windcondities zullen overwegend goed zijn. Mogelijk zelfs beter dan in het vrije veld. Dergelijke gebouwen zijn er echter niet zo veel, en als deze gebouwen hallen zijn met grote kolomvrije ruimtes zal de reserve in de draagkracht van het dak niet groot zijn. Deze daken zijn licht ontworpen en slechts berekend op incidenteel betreden door onderhoudspersoneel. Figuur 5.1: Turbines geplaatst op het midden van het dak

a

a

Naast de mogelijkheid om turbines op gebouwen te plaatsen doet zich bij grote gebouwen ook de mogelijkheid voor om turbines aan de gevel te monteren. Uit de diverse geraadpleegde bronnen blijkt dat de meningen hieromtrent divers zijn en in verschillende richtingen lijken te wijzen. Volgens een van de respondenten (een ontwikkelaar) is de bevestiging van een turbine aan de gevel één van de slechtste opties in de gebouwde omgeving. Uitgaande van de gemiddelde windrichting en de wederzijdse beïnvloeding van gebouwen verschilt het windaanbod per gevel. Op het punt waar de luchtstromen rond gebouwen bij elkaar komen neemt de windkracht en –snelheid drastisch af. Daarbij dient ook opgemerkt te worden dat het aantal windrichtingen langs de gevel waarbij de wind effectief benut kan worden, relatief gering is. Slechts in optimaal georiënteerde gevels en een windroos met sterke overheersende windrichting is het denkbaar dat men gevelturbines een substantieel aantal dagen per jaar rendabel kan laten werken. Vanuit de verschillende typen turbines beredeneerd lijkt een VAT het meest geschikt voor bevestiging aan de gevel van gebouwen. Een HAT wordt in ieder geval afgeraden omdat het moeilijker is om een dergelijke turbine dusdanig aan een gevel te monteren dat die ook nog met de wind mee kan draaien. Zo gaf de respondent van Lagerwey tijdens het interview aan dat de Tulipo niet geschikt is voor bevestiging aan gevels. Ook het plaatsen van een VAT stuit echter op een aantal praktische bezwaren. Zo zal het windregime langs de gevel vanuit het oogpunt van energieopwekking sub-optimaal zijn In elk geval zal er rekening mee moeten worden gehouden dat het windaanbod op de gevel van een gebouw sterk kan variëren. In verband met een geringer windaanbod op gevels en de grote kans op turbulentie nabij en tegen de gevels van gebouwen heeft plaatsing boven het dakoppervlak voor HAT’s en VAT’s betere kansen.


- 29 -


Naast de optie om de turbines rechtop te zetten kan men turbines die daarvoor speciaal geschikt zijn ook horizontaal monteren langs de (dak)rand. De turbines worden dan verticaal aan de gevelhoeken en horizontaal langs de dakrand worden gemonteerd. De winddrukken en –snelheden zijn daar groter, de turbulentie echter ook. The WindWall van NGUp is de enige turbine die qua gebruik inspeelt op dit verschijnsel. Op gebouwen hoger dan 12 meter Zowel HAT’s als VAT’s kunnen op deze hoogte functioneren. Tijdens de EXPO 2000 te Hannover heeft een prototype van de Tulipo op het dak van het Nederlandse paviljoen gestaan (16 á 18 meter hoog). Naarmate de hoogte van het gebouw groter wordt, zal echter ook de windsnelheid toenemen. Plaatsing en onderhoud dienen vooral op grotere hoogten eenvoudig te zijn. Overigens is het wel zaak om te onderzoeken of plaatsing op hoge gebouwen vergunningtechnisch ook mogelijk is, in verband met bouwhoogtebeperkingen die in bestemmingsplannen zijn opgenomen. Figuur 5.2: Turbine op hoog gebouw (geplaatst boven turbulente luchtstroming)

Tabel 5.1: Samenvattend overzicht van bouwtechnische eisen in relatie tot kleine turbines Consequenties voor plaatsing op: Turbine

Gewicht

Woning

[kg] Turby

80

In principe geen consequen-

Klein kantoorgebouw

Groot utilitair gebouw

(tot vier verdiepingen)

(fabriekshal)

Geen consequenties

Geen consequenties

ties voor de draagconstructie; Creëren adequate waterdichte bouwkundige bevestiging; Tulipo

645

Bevestiging op traditioneel

Geen consequenties

‘schuin’ dak is niet mogelijk zonder versterking van de dakconstructie.


- 30 -


Consequenties voor plaatsing op: Turbine

Gewicht

Woning

[kg]

Klein kantoorgebouw

Groot utilitair gebouw

(tot vier verdiepingen)

(fabriekshal)

Bevestiging op plat dak is

Bevestiging op plat dak is mogelijk met behulp van stalen

mogelijk met behulp van

driepoot en ballastblokken. Bij geconcentreerde belasting tot

stalen driepoot o.i.d., waarbij

ca. 200 kg zal plaatsing los op het dak, op rubberblokken

de poten precies gepositio-

mogelijk zijn. Bij grotere belasting is bevestiging door het

neerd moeten worden boven

dak heen noodzakelijk.

de wanden of kolommen waar het dak op rust. Bevestiging van de mast tegen de gevel waarbij de mast

Bevestiging van de mast

over minimaal één verdieping hoogte doorloopt en ter

tegen de gevel is mogelijk

plaatste van de verdiepingvloeren bevestigd is.

ter plaatse van stijlen en kolommen.

WindWall

400

Plaatsing langs dakranden en gevelranden is mogelijk zonder aanpassingen aan het gebouw.

Virya 5*

1.030

Plaatsing in principe niet

Plaatsing alleen mogelijk op

Plaatsing alleen mogelijk

mogelijk (te zwaar).

hulpconstructie die het ge-

op hulpconstructie die het

wicht spreidt over een opper-

gewicht spreidt over een

2

vlak van ca. 5 à 10 m .

oppervlak van ca. 10 m2.

* De Virya 5 wordt geleverd met een hulpconstructie die het gewicht over een oppervlak van 12 m2 spreidt

Naast gebouwen Vooral in woonwijken moet een turbine onafhankelijk van de windrichting kunnen functioneren en bestand zijn tegen wisselende windsterktes en turbulentie. Een standaardturbine in een kleine uitvoering is op dergelijke locaties in principe mogelijk. Er moet dan gerekend kunnen worden op enige windsnelheid en voldoende luchtaanstroming. Dat is in de gebouwde omgeving zeldzamer dan in het vrije veld. Een en ander impliceert dat de turbine dan toch op een open plek of op een hogere mast geplaatst moet worden. De turbine zal tevens zodanig geplaatst moeten worden dat de veiligheid gewaarborgd kan worden. Dat kan bijvoorbeeld door de turbine op een zekere hoogte te plaatsen. Op lagere hoogten neemt de kans op molest of toevallige beschadiging van de mechaniek van de turbines toe. Daarnaast zijn er uiteraard talloze andere manieren om de veiligheid te waarborgen, zoals het plaatsen van hekken of korven rond de mast, of het aanbrengen van klimbeveiliging (metalen pinnen). Scenario ‘windturbines geïntegreerd in het gebouwontwerp’ Doordat het gebouw fungeert als aanjager zal er veel wind zijn, die voor passanten mogelijk onverwacht is. Op maaiveldniveau zullen de gevolgen het beste merkbaar zijn. De hinder zou deels kunnen worden opgevangen door drukke locaties onder hoge gebouwen te overdekken. Door middel van het aanbrengen van luifels wordt de hinder voor passanten verminderd. Hiermee wordt in ieder geval de verticale windcomponent beperkt.


- 31 -



- 32 -


5

JURIDISCHE ASPECTEN De plaatsing van turbines in de gebouwde omgeving is gebonden aan verschillende weten regelgeving. Het gaat hierbij – net als bij de grote turbines – met name om bouwen milieuregelgeving. Bij beide juridische kaders spelen voor windturbines in de gebouwde omgeving de milieuhygiënische aspecten van de windturbine een rol. De bouwvergunning (die wordt besproken in paragraaf 6.2) dient immers in overeenstemming te zijn met het Bouwbesluit, waarin onder meer eisen van veiligheid en gezondheid zijn vastgelegd. In de milieuvergunning (besproken in paragraaf 6.3) worden voor deze aspecten rechtstreeks eisen gesteld. Daarom zullen hierna eerst de milieuhygiënische aspecten aan de orde komen. Bij de analyse moet wel de kanttekening gemaakt worden dat veel van de bestaande besluiten en de daaruit voortvloeiende normen in hun huidige vorm niet direct toegepast kunnen worden voor turbines in de gebouwde omgeving. Deze turbines zijn dusdanig specifiek dat ze bij geen andere installatie voor het opwekken van energie aansluiten waarvoor wel normen zijn geformuleerd. Omdat de bestaande beleidskaders (o.a. AMVB, Bouwbesluit en Bouwverordening)wel gebruikt kunnen worden als uitgangspunt voor het ontwikkelen van nieuwe normen, hebben we deze opgenomen in bijlage E van het rapport. Voor dit rapport heeft dit tot gevolg dat we in deze paragraaf geen concrete informatie hebben kunnen opnemen over de geldende normen en de mate waarin de onderzochte turbines aan die normen voldoen. Dat komt ook doordat we op het moment waarop dit rapport is opgesteld nog over weinig kwantitatieve gegevens van de turbines beschikten.

5.1

Milieuhygiënische aspecten Milieuhygiënische aspecten als veiligheid, slagschaduw en trillingen, spelen een belangrijke rol bij de implementatie van windenergie in het algemeen en in de gebouwde omgeving in het bijzonder. Doordat deze aspecten een nauwe relatie hebben met de emoties en gevoelens van mensen, zijn ze van essentieel belang voor de acceptatie en het creëren van draagvlak. Ze hebben immers rechtstreeks te maken met de manier waarop mensen de turbines ervaren: gaat er een gevoel van veiligheid vanuit, veroorzaken ze niet op de een of andere manier hinder. Deze sociologische kant van de milieuhygiënische aspecten komt in paragraaf 3.5 aan de orde. Hierna worden de formele kanten van de milieuhygiënische aspecten besproken. Veiligheid Uit de interviews Van de genoemde milieuhygiënische aspecten speelt volgens de geïnterviewden veiligheid de belangrijkste rol. Immers, als een blad of ander onderdeel van de turbine afbreekt en weg wordt geslingerd (in de gebouwde omgeving) zal dit niet alleen desastreuze gevolgen hebben voor de fabrikant van de turbines zelf, maar ook voor het imago van windenergie in het algemeen. Dat betekent dat bij het ontwerpen van turbines die bedoeld zijn voor plaatsing in de gebouwde omgeving aan dit aspect extra aandacht besteed zal moeten worden. Een dubbel veiligheidsysteem lijkt volgens sommige respondenten voor deze omgeving essentieel. Ook zou er volgens hen bescherOpwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 33 -


ming moeten worden aangebracht om te voorkomen dat afgebroken delen kunnen worden weggeslingerd. Zo is de Turby bijvoorbeeld uitgerust met een veiligheidskabel die als het ware om de onderdelen van de turbine is heen gespannen. Verder stellen de respondenten extra maatregelen voor om te voorkomen dat mensen (jongeren) in de mast van de turbine klimmen. Tenslotte moet ook rekening gehouden worden met het feit dat grote gebouwen vaak extra winderige hoeken hebben. De turbines zullen stevig genoeg moeten zijn om deze onregelmatige vlagen te kunnen weerstaan. Enkele respondenten geven er expliciet blijk van dat ze zich realiseren dat risico’s door diverse maatregelen tot een acceptabel niveau terug te brengen zijn, maar nooit helemaal uit te sluiten. Om die reden benadrukken zij dat de turbine niet geplaatst moet worden in een risicovolle omgeving, waar bijvoorbeeld veel kinderen spelen. Als dan een blad toch afbreekt kunnen de gevolgen groot zijn: het weegt ca. 60 kg en is ca. 2,5 meter lang. Een ongeval kan dan tot desastreuze gevolgen leiden voor de acceptatie van windenergie. Om dit soort risico’s zoveel mogelijk te vermijden, zijn veel respondenten van mening dat de turbines gecertificeerd moeten worden voordat zij op grote schaal in de gebouwde omgeving kunnen worden toegepast. Aangetoond zal moeten worden dat de turbine bestand is tegen de dynamische omstandigheden die zich in de gebouwde omgeving voordoen en dat er voldoende rekening wordt gehouden met alle veiligheidsaspecten.

Vooralsnog zal voor de kleine(re) turbines minimaal moeten worden uitgegaan van eisen die momenteel, voor de grotere turbines, gehanteerd worden. Hierbij wordt uitgegaan van de NEN- en IEC-normen. Voor de turbines die in de gebouwde omgeving toegepast zullen worden moeten deze eisen aangescherpt worden. Omdat deze turbines zullen worden toegepast in een omgeving waar meer mensen zullen zijn, zullen met name de veiligheidseisen zwaarder moeten worden gemaakt. Brandveiligheid Een ander aspect dat van belang is, is brandveiligheid. In de algemene bepalingen van de Bouwverordening, zoals opgesteld door de Vereniging van Nederlandse Gemeenten (VNG), zijn bepalingen opgenomen ten aanzien van de brandveiligheid en brandveilig gebruik. In de gemeentelijke Bouwverordening kunnen (per gemeente) deze aspecten nader zijn uitgewerkt. Toetsing en certificering Zoals in de voorgaande alinea al wordt opgemerkt, is het certificeren van turbines een manier om de veiligheid zoveel mogelijk te waarborgen. De technische specificaties die tot een veilige turbine moeten leiden, kunnen dan immers vooraf (op verzoek van fabrikanten of ontwikkelaars) door het Nederlands Normalisatie Instituut (NNI) worden vastgelegd. Vervolgens dient zowel het prototype, als elke individueel geproduceerde turbine aan deze normen getoetst te worden, voordat een certificaat wordt afgegeven. De De AMVB getiteld Besluit Voorzieningen en Installaties Milieubeheer, hierna te noemen AMVB Besluit Voorzieningen en Installaties geeft aan dat een windturbine moet voldoen aan de veiligheidseisen opgenomen in: 1. “IEC 61400-2 «Safety requirements of small windturbines», uitgave 1996, indien het 2 beslagen rotoroppervlak kleiner is dan 40 m . 2. NVN 11400-0 «Windturbines – Deel o: Voorschriften voor typecertificatie – Techni2 sche eisen», uitgave 1999, indien het beslagen rotoroppervlak 40 m of groter is”.


- 34 -


Norm 61400-2 blijkt echter niet van toepassing te zijn op de kleine turbines die in dit rapport worden behandeld. Hoewel geen van beide normen van toepassing zijn, kunnen zij wel een handvat bieden voor eventueel in de toekomst op te stellen norm en het beoordelen van initiatieven. De meeste kleine turbines zijn gebaseerd op (relatief) nieuwe technologieën die in de meeste gevallen nog nauwelijks in de praktijk zijn toegepast. Wel zijn een aantal turbines reeds uitvoerig getest in windtunnels om het functioneren van de turbine te kunnen onderzoeken en uitspraken te kunnen doen over te verwachte rendementen. Hinder Op verschillende manieren kunnen turbines hinder voor de omgeving opleveren: visuele hinder door reflectie of slagschaduw, geluidhinder en trillingen en tenslotte mogelijk hinder door de wind. Visuele hinder Visuele hinder kan worden ondervonden door bijvoorbeeld slagschaduw of door reflectie van de zon die op de draaiende wieken schijnt. Door de wieken van licht-absorberend materiaal te voorzien en ze op ruime afstand van woningen te plaatsen kunnen deze problemen worden opgelost. Daar komt bij dat dit aspect voornamelijk een rol zal spelen bij de horizontale as turbines, de HAT’s. Bij de VAT’s zal er weinig hinder zijn van de draaiende delen. Daar komt bij dat voor dit type turbine het effect verder gereduceerd kan worden met eenvoudige technische maatregelen. Zo kan bij de Turby een zo genoemde diffusor geleverd worden, waarmee de draaiende delen nog meer aan het zicht kunnen worden ontrokken. Visuele hinder speelt overigens niet alleen een rol bij de milieuvergunning. Schaduwwerking kan ook een rol spelen bij planologische afwegingen, bijvoorbeeld met betrekking tot een bestemmingsplan (ABRS 21 maart 1997, E03.95.0956). Ter bepaling van visuele hinder dient onder meer gekeken te worden naar de hoogte (vanaf het dak van een gebouw) de plaats (aan of in een gebouw) en naar de afstand ervan tot de dichtstbijzijnde woning. Hoewel niet van toepassing op de besproken turbines zouden de in de AMVB Installaties en voorzieningen opgenomen bepalingen (AMVB Installaties en voorzieningen, hoofdstuk 5, paragraaf 5.1.4 en 5.1.5) ten aanzien van slagschaduw en lichtschittering als handvat kunnen worden gehanteerd. Geluidhinder Het draaien van de rotorbladen, de tandwielkast en de generator produceren geluid. In het algemeen geldt dat hoe harder het waait, hoe meer geluid een turbine maakt. Aangezien dan ook het achtergrondgeluid een hoger niveau heeft, betekent dit niet dat de geluidhinder toeneemt bij een grotere windsnelheid. In de AMVB getiteld Besluit Voorzieningen en Installaties Milieubeheer, hierna te noemen AMVB Voorzieningen en Installaties, (zie ook paragraaf 6.3) is met dit principe rekening gehouden door voor het toegestane geluid-emissieniveau een windnormcurve te ontwikkelen. Het is echter de vraag of dit principe kan worden toegepast op het type turbines dat in dit rapport beschreven wordt. Hoewel zal blijken dat deze AMVB in de huidige vorm niet van toepassing is op de meeste turbines in de gebouwde omgeving, mogen gemeenten voor de milieuvergunning wel van de in de AMVB geformuleerde eisen en principes gebruik maken.


- 35 -


Uit de interviews Uit de interviews bleek dat de ontwikkelaars zich in het algemeen goed bewust zijn geweest van het belang van een laag geluidsniveau voor turbines die in de gebouwde omgeving, te midden van woningen of kantoren, geplaatst moet worden. De Tulipo is zo ontworpen dat je hem niet hoort. Het geluid van deze machine is gelijk aan het geluidsniveau van praten (60 dB(A)). Voor het mechanische geluid is dat bereikt door maximale isolatie; voor het geluid van de rotorbladen door optimalisatie van het bladprofiel. “De geluidsproductie van de Turby is berekend op 70 dB(A) bij 12 m/sec windsnelheid. Op een afstand van 10 meter van de unit valt het geluid geproduceerd door de turbine weg in het achtergrondlawaai dat de wind zelf voortbrengt bij deze windsnelheid” (C.O.R.E. International, 2001). Om de visuele en geluidshinder verder te beperken is het van belang dat de zijden van het gebouw waaraan de turbines worden gemonteerd, zo min mogelijk gebruikt worden voor ruimten waar mensen langdurig moeten verblijven (bijvoorbeeld kantoorruimten). Deze delen van het gebouw kunnen beter benut worden voor de inpassing van voorzieningen als noodtrappen, liftschachten, toiletruimten, opslag en dergelijke. Constructies als liftschachten zouden bovendien een ondersteunende functie kunnen hebben omdat zij een stabiliserende werking hebben voor het gebouw (stijve kolommen en tegenstelling tot horizontale lagen). Dat betekent dat bij het ontwerp en de inrichting van het gebouw duidelijk gezocht moet worden naar een optimum tussen de rentabiliteit van de turbines en het primaire doel waarvoor het gebouw wordt gebruikt.

Trillingen Het lijkt logisch te veronderstellen dat turbines die een rechtstreeks contact hebben met een gebouw, daar ook (hinderlijke) trillingen veroorzaken. Ieder gebouw heeft een eigen (unieke) frequentie die in zekere zin als een soort ‘vingerafdruk’ van het gebouw kan worden beschouwd. Voor de plaatsing van turbines wordt uitgegaan van de stelregel dat de frequentie van de turbine niet overeen mag komen met de frequentie van het gebouw. Naarmate de frequenties meer overeenkomen wordt de kans immers groter dat resonantie optreedt en er schade wordt aangericht aan het gebouw (bijvoorbeeld de afbraak van stuukwerk). Op grond van de kwalitatieve inschattingen van de respondenten zou geconcludeerd kunnen worden dat de ontwerpers er in veel gevallen goed in geslaagd zijn de turbines zodanig te ontwerpen, dat daarvan geen hinder wordt ondervonden. Windhinder Een vraag die ook aan de respondenten is voorgelegd, is of er bij plaatsen van turbines in een stedelijke omgeving, hinder wordt ondervonden van het windaanbod op zich. Het is immers voorstelbaar dat als het stedenbouwkundig ontwerp er specifiek rekening mee houdt dat er ook energie opgewekt moet kunnen worden uit het windaanbod, dit leidt tot een extra concentratie van de wind (het effect van de treinperrons). Uit de interviews kwam echter naar voren dat men niet verwacht dat dit het geval zal zijn. Theoretisch gezien is het volgens een van de turbineontwikkelaars zelfs denkbaar dat mensen door de turbines minder last hebben van windvlagen in de gebouwde omgeving, aangezien de windturbines energie en de snelheid uit de wind/luchtstroom halen. Bij de turbines die in een gebouw geïntegreerd zijn, kan op straatniveau wel een voor passanten hinderlijke windstroom ontstaan. In hoofdstuk 4 is echter al aangegeven dat dit waarschijnlijk met technische aanpassingen is op te lossen.


- 36 -


Gezondheid Turbines die in de gebouwde omgeving staan, staan qualitate qua in een dichter bevolkte omgeving dan de meeste grote turbines. Het ligt daarom gegeven de omstandigheden en gezien het feit dat dit aspect één van de aandachtspunten is in het Bouwbesluit, voor de hand om voor de turbines die onderwerp zijn van deze studie wel stil te staan bij de vraag of zij van invloed zijn op de gezondheid van mensen. Dit ondanks het feit dat dit onderwerp voor de grote turbines al niet meer aan de orde is. Oorzaken van gezondheidsrisico’s zouden gezocht kunnen worden in lichtschittering, schaduwhinder en geluidsoverlast. Uit de tot nu toe bekende gegevens valt niet af te leiden dat een van de scenario’s een groter risico voor de gezondheid oplevert dan de grote turbines. De mate van geluidshinder zal meevallen. Bovendien is er in de gebouwde omgeving veel achtergrondgeluid en zijn tegenwoordig veel gebouwen ook akoestisch goed geïsoleerd. Flikkering en schaduwhinder op het gebouw zelf en in omringende gebouwen kan door een goede plaatsing of andere technische maatregelen voorkomen worden.

5.2

Bouwregelgeving In de voorgaande paragraaf zijn de milieuhygiënische aspecten besproken: de normen die voor deze onderwerpen gelden en de mate waarin de beschikbare kleine turbines daaraan voldoen. Hierna komen de formele aspecten van vergunningverlening – een instrument voor handhaving van de milieuhygiënische aspecten – aan de orde. Bouwvergunning Een windturbine is een bouwwerk waarvoor een bouwvergunning nodig is. In artikel 44 van de Woningwet zijn de weigeringsgronden van een bouwvergunning opgenomen. Een bouwvergunning mag alleen en moet worden geweigerd indien het in strijd is met de Bouwverordening, het Bouwbesluit, redelijke eisen van welstand of het bestemmingsplan. In het Bouwbesluit zijn vier uitgangspunten gehanteerd, waaronder twee van de milieuhygiënische aspecten: veiligheid, gezondheid, bruikbaarheid en energiezuinigheid. De voorschriften zijn gegeven op basis van levensduur, kosten en milieuaspecten. In een door de gemeenteraad vastgestelde Bouwverordening wordt met name de brandveiligheid van gebouwen gegarandeerd. In de praktijk is het bestemmingsplan de belangrijkste weigeringsgrond voor een bouwvergunning. Uit de interviews Veel van de respondenten pleiten ervoor om het vergunningentraject voor turbines in de gebouwde omgeving aan te passen en zo eenvoudig mogelijk te maken: “Indien er middels één certificaat voor dergelijke turbines voorkomen kan worden dat allerlei vergunningstrajecten doorlopen moeten worden verdient dat de voorkeur.” De respondenten zien in de vergunningverlening echter ook een instrument om een goede inpassing in de omgeving te regelen. Daarom wordt gesuggereerd dat het wel denkbaar is dat solitaire initiatie-


- 37 -


ven gevrijwaard worden van vergunningen, maar dat groepsopstellingen in elk geval vergunningsplichtig zouden moeten zijn.

Bestemmingsplan Een bestemmingsplan is een gemeentelijke wet die de gebruiks- en bebouwingsmogelijkheden van een bepaald gebied van een gemeente aangeeft. Het is zeer waarschijnlijk dat in vele bestemmingsplannen de bestemming "opwekken van windenergie” niet is opgenomen als gebruiks- en/of bebouwingsmogelijkheid. Voor de Tulipo is reeds de eerste vergunning verstrekt. Gemeente Alkmaar heeft op basis van Artikel 40 van de Woningwet een bouwvergunning verleend voor de plaatsing van een Tulipo op de begane grond vóór een kantoorcomplex. Omdat in het vigerende bestemmingsplan ruimte was voor de plaatsing van de turbine was een herziening of artikel-19 procedure niet nodig. Ten aanzien van de milieuvergunning was uitgegaan van het Besluit wonen en verblijfsgebouwen (de reeds vastgestelde AMVB Voorzieningen en Installaties was toentertijd immers alleen in concept vorm verkrijgbaar). Echter, omdat hierin geen van toepassing zijnde voorwaarden zijn opgenomen heeft er uiteindelijk geen toetsing plaats gevonden en is er geen milieuvergunning verleend. Wel was er sprake van een meldingsplicht voor het voornemen. De bestemming zal dus in vele gevallen moeten wijzigen of er zal een vrijstelling moeten komen die het bouwen van één of meerdere windturbine(s) mogelijk maakt Bij het opstellen of wijzigen van een bestemmingsplan dient de gemeenteraad het provinciale streekplan in acht te nemen. Ook andere provinciale plannen zijn van belang voor de invulling van een bestemmingsplan. Als derhalve op provinciaal niveau reeds in een plan een bepaling wordt opgenomen over toegestane windenergie in de bebouwde omgeving, zal de gemeentelijke wetgever (de gemeenteraad) hier niet van af mogen wijken. De wijziging van een bestemmingsplan kan een langdurige, in de Wet op de ruimtelijke ordening geregelde, procedure van soms enkele jaren zijn. De termijn kan eventueel worden ingekort als gebruik kan worden gemaakt van een in het bestemmingsplan zelf opgenomen mogelijkheid om het bestemmingsplan uit te werken of te wijzigen. Deze in artikel 11 van de Wet op de ruimtelijke ordening geregelde procedure is evenwel aan beperkingen onderhevig. In de eerste plaats mag een wijzigingsbevoegdheid niet zover strekken dat het gebruik ervan zou kunnen leiden tot een ingrijpende verandering van de structurele opzet van het plan. In de tweede plaats moeten de voorschriften die de wijzigingsbevoegdheid begrenzen, een voldoende objectieve begrenzing geven. Uit de interviews Met betrekking tot het bestemmingsplan merkte een van de provincies op dat ten aanzien van wind tussen en in gebouwen een kwaliteitsplan zal moeten worden opgesteld. Het bouwsel dat ontstaat zal moeten voldoen aan de eisen die vanuit de gemeente voor een bepaald gebied geformuleerd zijn (bijvoorbeeld door middel van een stedenbouwkundig visie). Ook de welstandscommissies zullen betrokken zijn bij dergelijke initiatieven. Deze commissies zijn ook betrokken bij de Bouwverordening. Bij de interviews is ook de vraag gesteld of het wenselijk zou zijn om in het streekplan de plaatsing van windturbines in de gebouwde omgeving te regelen, bij voorbeeld door een concrete beleidsbe-


- 38 -


slissing (CBB). Dat wil zeggen een besluit dat in het streekplan is opgenomen dat rechtstreeks bindend is voor het gemeentebestuur bij zijn besluit tot vaststelling van een bestemmingsplan. Dit zou als voordeel hebben dat locaties waar windenergie in de gebouwde omgeving geplaatst kan worden duidelijk zijn aangegeven en planologisch al een beleidsmatige verankering hebben, waardoor de procedures efficiënter zouden kunnen worden doorlopen. Nu moeten de beleidsplannen immers vaak opnieuw aangepast worden, wat veel tijd en energie kost. De meeste respondenten waren daarvan echter geen voorstander om diverse redenen. In de eerste plaats waren zij van mening dat het streekplan niet de geëigende plaats is om planologische zaken van een dusdanig laag schaalniveau te regelen. Dat is veeleer de taak van de gemeenten. Opname in het streekplan zou contra-productief kunnen werken, omdat dat gezien kan worden als inmenging in het beleid, zo stelde een van de gemeentelijke respondenten. Daar stond de uitspraak van een van de andere gemeentelijke respondenten tegenover, die van mening was dat het wel wenselijk zou zijn om locaties in het streekplan aan te merken, vanuit de gedachte dat er ook gemeenten zijn die niet met windenergie aan de slag willen. Tenslotte werd door een van de energiebedrijven als argument aangevoerd dat met de opname van locaties in het streekplan de kleine turbines in de gebouwde omgeving onder dezelfde categorie zouden gaan vallen als de grote en mogelijk dezelfde problemen met de implementatie gaan ondervinden. In het streekplan zouden wel enkele inleidende opmerkingen ten aanzien van wind in de gebouwde omgeving kunnen worden opgenomen. Ook zou de provincie aan kunnen geven in welke gebieden zij kansrijke locaties ziet voor windenergie.

Hoewel het in de praktijk mogelijk zou zijn om ook al op streekplanniveau vergaand beleid te formuleren dat de implementatie van windenergie in de gebouwde omgeving regelt, wordt dit niet wenselijk geacht. Windenergie in de gebouwde omgeving dient op het kleinschalige, lokale niveau van het bestemmingsplan geregeld te worden. Het wordt wel wenselijk geacht dat het beleid voor de bebouwde kernen in het streekplan zodanig is geformuleerd dat het niet vertragend werkt (bijvoorbeeld door strikte eisen te stellen aan bouwhoogten).


- 39 -


Vrijstelling Op grond van artikel 15 lid 1 Wet op de ruimtelijke ordening kan voorts in een bestemmingsplan worden bepaald, dat Burgemeester en Wethouders (het bevoegde gezag) met inachtneming van de in het plan vervatte regelingen bevoegd zijn vrijstelling te verlenen van bij het plan aan te geven voorschriften. Deze zogenaamde "binnenplanse" vrijstellingsbevoegdheid kan betrekking hebben op: -

Bebouwingsvoorschriften (hoogte, diepte, percentage van bebouwing); Gebruiksvoorschriften; Categorieën toegelaten bouwwerken binnen een bepaalde bestemming.

Zo is het wellicht mogelijk om met behulp van deze vrijstellingsmogelijkheid het bedrijfsmatig opwekken van windenergie te laten vallen binnen de gebruiksbepaling "bedrijfsdoeleinden" van een bedrijf op wiens gebouw een windturbine is gepland. Op grond van artikel 19 lid 1 Wet op de ruimtelijke ordening is het mogelijk om een bouwplan, bijvoorbeeld de plaatsing van een windturbine, te realiseren terwijl dit toch niet past in het vigerende bestemmingsplan (en ook niet via een wijziging en binnenplanse vrijstelling kan worden gerealiseerd). Om voor deze zogenaamde "buitenplanse" vrijstelling in aanmerking te komen is wel vereist dat het project op den duur moet passen in een bestemmingsplan dat voorziet in een goede ruimtelijke ordening. Onder een goede ruimtelijke ordening wordt bij voorkeur een gemeentelijk of een intergemeentelijk structuurplan verstaan. Hierbij kan tevens worden geleund op een informeel door de gemeenteraad vastgesteld plan (bijvoorbeeld structuurvisie, stedelijke schets, etc.) Indien geen structuur- en/of ander plan is of wordt opgesteld, wordt bij de ruimtelijke onderbouwing in elk geval ingegaan op de relatie met het geldende bestemmingsplan, dan wel wordt er gemotiveerd waarom het te realiseren project past binnen de toekomstige bestemming van het betrokken gebied. Tenslotte is nog van belang dat voor zogenaamde "kruimelgevallen", ingevolge artikel 19 lid 3 Wet op de ruimtelijke ordening, burgemeester en wethouders vrijstelling van het bestemmingsplan kunnen verlenen voor gevallen die bij algemene maatregel van be7 stuur zijn geregeld. In deze AMVB wordt een bouwwerk dat geen gebouw is (zoals een 2 windturbine) en waarvan het bruto-vloeroppervlak niet groter is dan 25 m en dat gemeten vanaf het aansluitende terrein niet hoger is dan 5 meter als zo'n geval aangemerkt. Een (zeer) kleine windturbine zou wellicht binnen laatstgenoemde regeling kunnen vallen.

5.3

Milieuregelgeving Milieuvergunning De tweede vergunning die in beginsel nodig is om een windturbine te mogen plaatsen is een milieuvergunning. 7

De hier bedoelde AMVB is het Besluit op de ruimtelijke ordening 1985, daarvan artikel 20 lid 1 sub c. Dit is

dus een andere AMVB dan de AMVB Voorzieningen en Installaties die in bepaalde gevallen regelt dat geen milieuvergunning nodig is.


- 40 -


Deze vergunning is noodzakelijk als de plaatsing van één of meer windturbines ingevolge artikel 1.1 lid 1 juncto lid 4 een inrichting is in de zin van de Wet milieubeheer en behoort bij een categorie die bij algemene maatregel van bestuur op grond van artikel 1.1 lid 3 wetmilieubeheer is aangewezen. Deze AMVB is het Inrichtingen- en vergunningenbesluit (Ivb). Er is alleen sprake van een inrichting als het gaat om "elke door de mens bedrijfsmatig of in een omvang alsof zij bedrijfsmatig was, ondernomen bedrijvigheid die binnen een zekere begrenzing pleegt te worden verricht." Dit betekent dat de opwekking van windenergie met een windturbine, die louter plaatsvindt binnen particuliere huishoudens, in beginsel niet vergunningplichtig is. De aard en omvang van de activiteit kan echter ook in dit soort particuliere gevallen van dien aard zijn dat toch van een inrichting moet worden gesproken. In categorie 20.1 van bijlage I van het Ivb zijn de bepalingen c.q. minimale eisen opgenomen waaraan de windturbines moeten voldoen om als inrichting in de zin van dit Besluit te kunnen worden aangemerkt. Gelet op de opgenomen eisen zal hiervan snel sprake zijn. De milieuvergunning moet ervoor zorgen dat windturbines niet te veel hinder opleveren voor de omgeving. Hoewel windturbines op milieuvriendelijke wijze energie leveren kunnen ze enkele nadelige effecten hebben voor de leefomgeving, zoals in paragraaf 3.4.1 al aan de orde is geweest. Besluit voorzieningen en installaties milieubeheer Algemeen In artikel 8.1 lid 2 Wet milieubeheer is bepaald dat de milieuvergunningplicht niet geldt voor categorieën inrichtingen die vallen onder een AMVB op grond van artikel 8.40 Wet milieubeheer. Voor deze inrichtingen geldt wel een zogenaamde meldingsplicht. In de Wet milieubeheer (artikel 8.44) is ook de mogelijkheid opgenomen dat bij AMVB voor bepaalde categorieën inrichtingen, waarvoor wél de vergunningplicht geldt, toch algemene regels worden gesteld. Het op 1 december 2001 in werking getreden Besluit voorzieningen en installaties milieubeheer, hierna "het Besluit" is een mengvorm; dus zowel een artikel 8.40 als een artikel 8.44 AMVB. Concreet betekent dit dat als de in het Besluit opgenomen regels toepasbaar zijn op een inrichting bestaande uit één of meer windturbines met een melding kan worden volstaan. Als dit niet het geval is, dient een milieuvergunning te worden aangevraagd. Toepasselijkheid Bij het opstellen van het Besluit is zeer vermoedelijk geen rekening gehouden met windturbines die op, aan of in gebouwen worden geplaatst.


- 41 -


Artikel 2 lid 1 sub e van het Besluit luidt immers als volgt: "Dit besluit is van toepassing op een inrichting of een onderdeel daarvan, waarbij in hoofdzaak sprake is van: e. het omzetten van windenergie in elektrische energie in één of meer windturbines, voorzover: 1. windturbines elk afzonderlijk een vaste verbinding hebben met de bodem of waterbodem in de vorm van een mast, 2. windturbines zijn voorzien van een horizontale draaias van de rotor, 3. de afstand tussen een afzonderlijke windturbine en de dichtstbijzijnde woning of andere geluidgevoelige bestemming, tenminste viermaal de ashoogte bedraagt, en 4. de windturbine of het samenstel van windturbines een gezamenlijk elektrisch vermogen heeft, kleiner dan 15 MW;"

Gelet op de sub 1 en 3 opgenomen eisen kan het Besluit niet van toepassing zijn op de turbines die onderwerp zijn van deze studie. Windturbines op, aan, of in gebouwen hebben immers geen vaste verbinding met de bodem. Daarnaast zal de afstand tussen een geluidgevoelige bestemming en de windturbine die op, aan of in een gebouw is geplaatst (in vele gevallen een geluidgevoelige bestemming) nooit viermaal de ashoogte bedragen. De windturbine zit immers nota bene aan het gebouw vast. Er kan dus geconcludeerd worden dat in casu niet kan worden volstaan met een melding, maar dat een milieuvergunning vereist is. De in de Bijlage 1 Hoofdstuk 5 en Bijlagen 2 en 3 van het besluit opgenomen specifieke voorschriften kunnen wellicht toch gebruikt worden als leidraad voor vergunningvoorschriften; het gaat hierbij onder andere om specifieke veiligheidsvoorschriften en geluiden trillingvoorschriften.

5.4

Samenhang milieuvergunning en bouwvergunning De milieuvergunning moet voorafgaand aan, of uiterlijk tegelijkertijd met de bouwvergunning worden aangevraagd. De bouwvergunning kan alleen worden verleend indien de milieuvergunning al is verleend. Burgemeester en wethouders dienen binnen dertien weken, eventueel te verlengen met nog eens dertien weken, te beslissen over een bouwvergunningaanvraag. Als evenwel ook een milieuvergunning is vereist moeten B&W wachten met het beslissen op de bouwvergunningaanvraag totdat een beslissing op de milieuvergunning is gevallen. Dit proces kan al met al zeer langdurig zijn.

5.5

Relatie met de landelijke doelstelling voor windenergie Omdat het logisch lijkt om ook de opbrengsten van de (kleine) turbines in de gebouwde omgeving mee te tellen bij de gemeentelijke, provinciale en landelijke doelstellingen voor duurzame energie, is deze vraag ook voorgelegd aan de respondenten. Elke kilowattuur (kWh) is immers duurzaam opgewekt en de kans dat aan de taakstelling wordt voldaan lijkt daarmee toe te nemen. En ook de opbrengsten van zonneboilers en pv-panelen mogen meegeteld worden bij de resultaten.


- 42 -


Uit de interviews Met name de respondenten van de provinciale overheid willen een onderscheid maken tussen algemene doelstellingen voor duurzame energie en de doelstellingen voor windenergie die in de BLOW zijn geformuleerd. Deze laatste doelstellingen zijn immers geformuleerd uitgaande van grootschalige windenergie (turbines). Dit is te zien aan alle elementen in de bestuursovereenkomst. Ook lijkt het bij dergelijke initiatieven moeilijk om wijzigingen in de situatie te registreren en te monitoren. Bovendien is de opbrengt van dergelijke turbines zo klein dat het volgens sommige respondenten niet de moeite lijkt om de opbrengst, en de bijdrage daarvan aan de provinciale taakstelling, te volgen. Daar staat tegenover dat er formeel geen bezwaar is: in de taakstelling is geen onderscheid gemaakt ten aanzien van de mensen en/of partijen die aan de taakstelling mogen bijdragen.

Formeel lijken er dus geen bezwaren te bestaan tegen het meetellen van de opbrengsten van de kleine turbines bij de landelijke doelstellingen voor duurzame energie. Gezien het vermogen die deze turbines (nu nog) hebben, lijkt de bijdrage echter beperkt te zijn. De inspanningen die gepleegd moeten worden om de opbrengsten mee te kunnen laten tellen voor de landelijke doelstelling, moeten in verhouding staan tot deze bijdrage. Uit de motieven die genoemd zijn voor de ontwikkeling van de verschillende typen turbines voor de gebouwde omgeving (tabel 3.3, paragraaf 3.2.1) valt ook af te leiden dat veel van de deze turbines niet primair en zeker niet alleen zijn ontwikkeld voor een grotere opbrengst van windenergie. Het zijn vaak meer de ‘zachtere’ argumenten die naar voren worden gebracht, zoals het zichtbaar maken van de installatie en zo meer draagvlak kweken voor duurzame energiebronnen, of het zichtbaar uitdragen van een groen imago, duurzame energie bij de gebruiker brengen. De onderstaande tabel biedt een overzicht van diverse aspecten en de daaraan gerelateerde normen. Tabel 6.1: Samenvattend overzicht van milieuhygiënische aspecten regelgeving Aspect Norm Veiligheid

-

Rapport ECN-R-95-020 "Regulations for the Type Certification of small windturbines" Bouwbesluit (hoofdstuk II, afdeling 2, paragraaf 1)

Brandveiligheid

-

Bouwbesluit (Hoofdstuk. II, afdeling 1, paragraaf 3) Bouwverordening

Schittering

-

Slagschaduw

-

Meting van reflectiewaarden volgens ISO 2813 of DIN 67530 en NEN 3632 Passeerfrequentie niet meer dan 2,5 Hz, mag wel meer zijn maar dan hinderduur van maximaal 64 (en gemiddeld 17) dagen per jaar met een maximum van 20 minuten per dag

Geluid

-

-

-

Meting volgens IEC 61400-11 "wind turbine generator systems -Part 11 : Acoustic noise measurements techniques": meting bij gemiddelde windsnelheid van 7m/s waarbij een max. afwijking is toegestaan van plus of min 2 m/s Bouwbesluit (hoofdstuk II, afdeling 2, paragraaf 1) Onder omstandigheden kan terzake de beoordeling van geluidhinder ten opzicht van geluidgevoelige objecten (woning) de zogenaamde "windnormcurve" in acht worden genomen


- 43 -



- 44 -


6

SOCIOLOGISCHE ASPECTEN In de voorgaande hoofdstukken zijn voor het merendeel ‘harde’ onderwerpen aan de orde geweest: onderwerpen die te maken hebben met de technische eisen en specificaties van turbines en gebouwen, of onderwerpen die te maken hebben met juridische aspecten en vergunningverlening. Alle drie onderwerpen die toetsbaar zijn en waarvoor – naast meningen – ook feiten aangedragen konden worden. Voor het onderwerp dat in deze paragraaf centraal staat, de sociologische aspecten, zijn nauwelijks harde feiten te presenteren. Hier vormen de bevindingen van de interviews, aangevuld met ervaringsgegevens de belangrijkste bron. Onder de sociologische aspecten wordt een verzameling onderwerpen verstaan die alle te maken hebben met de emoties en beleving van de mensen die in de omgeving van de turbines wonen en werken of er voor korte of langere tijd om een andere reden verblijven. Deze onderwerpen zijn naar de volgende thema’s gebundeld: -

6.1

Te verwachten ervaren hinder en gezondheidsrisico’s (7.1) De invloed op de ruimtelijke kwaliteit (7.2) Factoren die het plaatsingspotentieel beïnvloeden en de hieruit voortvloeiende eisen Voor het ontwerp en de plaatsing van turbines in de gebouwde omgeving (7.3) Stimulansen voor de implementatie en het creëren van draagvlak (7.4)

Te verwachten ervaren hinder Zoals reeds opgemerkt in paragraaf 3.4.1. spelen de milieuhygiënische aspecten een belangrijke rol bij de implementatie van windenergie, doordat deze aspecten een nauwe relatie hebben met de emoties en gevoelens van mensen. Het gaat dus niet alleen om de mate waarin de turbines voldoen aan de eisen die op dit vlak gesteld zijn in het kader van Bouwbesluit en milieuwetgeving. Minstens zo belangrijk is de manier waarop de mensen de hinder ervaren. Deze ervaring bepaalt immers de mate van acceptatie en dat bepaalt op zijn beurt weer de mogelijkheden en de inspanningen die verricht moeten worden voor acceptatie. Uit de interviews In de praktijk van de meeste respondenten is gebleken dat iedere ingreep in de woonomgeving op meer of minder weerstand stuit (Nimby-effect). Dat zal naar alle waarschijnlijkheid dus ook voor wind in de gebouwde omgeving gelden. Diverse gemeentelijke respondenten verwachten daarom dat de kansen van succes het grootst zijn in een andere dan de woonomgeving (bijvoorbeeld kantoor- en bedrijvencomplexen). De meeste respondenten verwachten echter dat er een duidelijk verschil is tussen verwachting (emotie) en werkelijkheid en dat de hinder in de praktijk zal meevallen: sommige Darrieus turbines zijn volledig ingekleed waardoor er geen sprake meer kan zijn van enige hinder. De kleine afmetingen van de turbines op/naast gebouwen zullen niet anders dan beperkte effecten kunnen geven. Ook zullen de turbines wanneer ze op hoge gebouwen worden geplaatst nauwelijks opgemerkt worden.


- 45 -


Op termijn zou hinder kunnen ontstaan als de grootschalige toepassing van het scenario ‘op/naast’ niet voldoende wordt gecoördineerd. Dan kan immers het effect van de televisieantennes ontstaan. Wat de overige hinderaspecten betreft heeft geen van de respondenten een onderscheid gemaakt tussen het scenario ‘op/naast’ of een van de geïntegreerde scenario’s. Blijkbaar is de veronderstelling dat de hinder die verder van de verschillende scenario’s uit kan gaan, vergelijkbaar is. Ook voor de gezondheid zijn geen risico’s te verwachten. Wel is het noodzakelijk dat over dit onderwerp voldoen en adequaat wordt gecommuniceerd. De kans is groot dat mensen windturbines in de gebouwde omgeving gaan vergelijken met zon-pv, dat gezien wordt als uitermate rustig, mooi en veilig. Voor windenergie zal de emotie vooral bepaald worden door de vraag of men het ‘mooi’ vindt of niet. Negatieve gevoelens zullen dan vertaald kunnen worden in gezondheidsrisico’s

Concreet zal er dus naar verwachting van de respondenten niet veel hinder zijn. De kans bestaat wel dat – net als bij de grote turbines – de hinder wordt ‘ervaren’ als metafoor voor het Nimby-gevoel, voor het feit dat de mensen de turbines in hun woon- en werkomgeving niet mooi vinden, of als vertaling van angst voor het onbekende. Bij het bepalen van de stimulansen voor de implementatie zal daarmee rekening gehouden moeten worden. Op termijn is het wel van belang dat de implementatie van het scenario ‘op/naast’ goed wordt gecoördineerd, teneinde wildgroei te voorkomen.

6.2

Invloed op de ruimtelijke kwaliteit In de stedelijke omgeving bevindt zich per definitie een grote concentratie van mensen. Het is daarom niet uitgesloten dat de invloed die de turbines hebben op de kwaliteit van de ruimtelijke omgeving een nog grotere rol speelt bij de implementatie dan in het landelijke gebied. Afhankelijk van de plek waar de turbines geplaatst worden zullen er veel mensen zijn die de installaties kunnen waarnemen – en er dien tengevolge een mening over hebben. Tegenover dat aanzienlijke grotere aantal waarnemingen staat dat de bebouwing ook zoveel dichter is, dat de turbine mogelijk minder opvalt, maar ook dat is uiteraard weer afhankelijk van het toegepaste concept en de plek waar de turbine staat. Deze overwegingen waren aanleiding om deze kwestie voor te leggen aan de respondenten. Uit de interviews

Er zal naar verwachting een duidelijk verschil zijn tussen de wijze waarop en de mate waarin de turbines op of naast gebouwen de ruimtelijke kwaliteit beïnvloeden en de mate waarin de geïntegreerde ontwerpen dat doen. In het laatste geval zullen zeer hoge eisen gesteld moeten worden aan zowel het gebouw- als het stedenbouwkundige ontwerp. Architectonische creativiteit en innovativiteit kunnen daarbij een bijdrage leveren aan een zorgvuldige inpassing. Gezien de omvang van dit type turbines zal het geïntegreerde concept ook alleen toepasbaar zijn bij grootschalige nieuwbouw. Over de invloed van windturbines op en naast gebouwen lopen de meningen uiteen. Enerzijds wordt verondersteld dat dit type de ruimtelijke kwaliteit niet negatief beïnvloedt, mits zorgvuldig wordt omgegaan met de ruimtelijke inpassing. Die inpassing moet zowel architectonische als stedenbouwkundige op zorgvuldige wijze plaatsvinden, waarbij de wisselwerking met de omgeving van tevoren grondig getoetst wordt. Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 46 -


(conform het stedenbouwkundig plan). Zodra de turbines ‘lelijk’ worden geplaatst zal dit inderdaad wel ten koste gaan van de ruimtelijke kwaliteit. Anderzijds hebben deze turbines (nadelige) impact doordat ze als een nieuw, los element op het gebouw kunnen worden geplaatst. In dat geval is extra zorgvuldigheid gewenst bij het ontwerp voor de inpassing. Met name respondenten vanuit de gemeenten benadrukten het belang van een zorgvuldige inpassing in het stedenbouwkundig ontwerp. Een van hen wilde plaatsing in woonwijken afraden, mede omdat de bewegende delen als storend worden ervaren. Vanuit die optiek ging zijn voorkeur uit naar zonnepanelen, die geen bewegende delen hebben en minder opvallen door de platheid. Voor zover er concrete uitspraken over zijn gedaan, veronderstelde men dat een HAT-turbine op gebouwen de ruimtelijke kwaliteit sterker zou beïnvloeden dan een VAT-turbine. In het algemeen waren de respondenten, ook die van de gemeenten echter van mening dat het hier gaat om een zeer subjectieve kwestie, die vooral afhankelijk is van de persoonlijke smaak. Inpassing in de gebouwde omgeving is in dat opzicht niet veel anders dan inpassing in het landelijke gebied. “Over inpassing in die omgeving is al veel gezegd. Zo zou je ook veel kunnen zeggen over hoe je turbines in de gebouwde omgeving in kan passen”, aldus een van de gemeenten. De invloed van de geïntegreerde ontwerpen voor turbines in de gebouwde omgeving is ontegenzeggelijk groot; een kwalificatie ‘mooi’ of ‘lelijk’ is afhankelijk van smaak. Maar ook turbines van het concept ‘op of naast’ zullen, net als de grotere turbines in het landelijk gebied, invloed hebben op de kwaliteit van de gebouwde omgeving. Hoe die invloed gewaardeerd wordt is ook hier afhankelijk van de persoonlijke smaak. Een goede analyse van het stedelijk ontwerp en daarbij aansluiten met de implementatie zal de acceptatie kunnen bevorderen. Voor de bestaande gebouwde omgeving zou dit kunnen betekenen dat plaatsing van (m.n. HAT-) turbines ‘naast’ gebouwen vooral kleinschalig toegepast zal kunnen worden, bijvoorbeeld op een groter plein. Plaatsing op gebouwen zal in dit geval ook vanuit de optiek van ruimtelijke kwaliteit vooral op hogere gebouwen moeten plaatsvinden, waar ze meer aan het oog worden onttrokken. Een VAT-turbine lijkt voor deze toepassing meer geschikt dan een HAT. In het stedenbouwkundig plan voor een nieuwe (woon)wijk zou de plaatsing van kleine (HAT-) turbines naast gebouwen in het ontwerp meegenomen kunnen worden, waarmee een grootschaliger toepassing mogelijk wordt. Ook zouden de turbines die op gebouwen geplaatst kunnen worden geïntegreerd kunnen worden in het architectonische ontwerp van de woningen en lagere kantoor- en bedrijfspanden van deze nieuwe wijk. Voorkomen van wildgroei Een nadere utwerking van de ruimtelijke inpassing is het voorkomen van wildgroei. Bij veel mensen doemt het beeld op van een stadssilhouet dat gedomineerd wordt door een woud van turbines, waar vroeger de televisieantennes stonden. Uit de interviews Om wildgroei te voorkomen stelt een aantal respondenten voor om kleine turbines alleen op hoge gebouwen te plaatsen. Tegelijkertijd verwachten de meeste respondenten niet dat het aspect ‘wildgroei’ op korte termijn aan de orde zal zijn. Er zal eerst een paar jaar geëxperimenteerd (moeten) worden. Daar komt volgens


- 47 -


één van de gemeenten bij dat je dergelijke innovatieve concepten niet te snel moet reguleren. Dat zou de ontwikkeling remmen en de implementatie niet bevorderen. Op het moment dat wildgroei gaat dreigen zijn er meerdere mechanismen om die te reguleren. In de eerste plaats dienen de mogelijkheden op de juiste wijze in het bestemmingsplan opgenomen te worden. Vervolgens kunnen de richtlijnen via de vergunningverlening gehandhaafd worden. Daarbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan minimale afstanden ten opzichte van andere voorzieningen. Ook kan het advies van de schoonheids/welstandscommissie ingeroepen worden. Verder is goede communicatie noodzakelijk om ervoor te zorgen dat initiatieven daadwerkelijk van de grond komen. Door de initiatieven vanuit architectonische en stedenbouwkundige beeldkwaliteit te benaderen kan men zelf tot een optimum voor de spreiding en het aantal (gewenste) turbines komen. Vanuit dit perspectief is integratie van turbines in gebouwen het meest gunstig. Gezien onder meer de kosten van deze optie zal de kans op wildgroei bij deze typen aanzienlijk kleiner zijn dan bij kleine turbines op gebouwen

Het is duidelijk dat op korte termijn geen wildgroei wordt verwacht. Om wildgroei op termijn te voorkomen bestaan goede mechanismen als bestemmingsplan en vergunningverlening. Een te snelle regulering zou echter belemmerend kunnen werken voor de eerste (experimentele) plaatsing en daardoor ook voor de verdere ontwikkeling en implementatie van windturbines in de gebouwde omgeving.

6.3

Factoren die het plaatsingspotentieel beïnvloeden Gezien het feit dat turbines in de gebouwde omgeving niet alleen dichter in de buurt van mensen geplaatst worden, maar ook in een omgeving met een grotere concentratie van mensen, zullen naar verwachting aan deze turbines hogere eisen gesteld worden dan aan turbines voor het landelijke gebied. Bij de bespreking van de milieuhygiënische factoren is dit element ook al aan de orde geweest. Om zicht te krijgen op andere factoren die hier een rol spelen, is deze vraag in de interviews aan de orde gesteld. Uit de interviews Het merendeel van de respondenten geeft aan dat veiligheid de belangrijkste factor is die het plaatsingspotentieel bepaald in de gebouwde omgeving. Daarnaast spelen de mate van trilling en het geluidsniveau een rol. Dit zijn in principe technisch gezien beheersbare effecten. Omgevingsfactoren waarmee in ieder geval rekening dient te worden gehouden zijn de gebouwhoogten, de ligging ten opzichte van andere gebouwen, het windaanbod en de karakteristieken daarvan. Ook het type initiatiefnemer lijkt een onderscheidende factor te zijn. Zo lijken veel respondenten een voorkeur te hebben voor institutionele initiatieven in plaats van particuliere initiatieven omdat institutionele initiatieven doorgaans grotere aantallen turbines plaatsen. Wijk initiatieven en/of initiatieven van coöperaties voor grotere getallen hebben hierbij een duidelijk voorkeur omdat er in dat geval sprake is van een duidelijk aanspreekpunt. Woningbouwverenigingen worden door de respondenten tot dezelfde categorie gerekend gezien het feit dat zij de belangen voor meerdere mensen behartigen. Verder speelt ook het type locatie een belangrijke rol. De kans van acceptatie van een project zal naar de mening van de respondenten groter zijn wanneer de turbines op utiliteitsgebouwen, grote woongebouwen van woningbouwcoöperaties, bedrijfsgebouwen, industriecomplexen, kantoren en Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 48 -


hoogbouw in het algemeen worden geplaatst, omdat het in deze gevallen vaak gaat om (breed) gedragen initiatieven van ‘ondernemers’ of initiatiefnemers die in de gelegenheid zijn om zelf ‘knopen door te hakken’ en voorfinanciering te doen. Particulieren raken mogelijk sneller ontmoedigd door de weerstand die zij tegen komen in de vorm van bureaucratische processen als vergunningsaanvragen, beoordelingstrajecten, welstandscommissies en bezwaren van omwonenden. In de interviews is verder een aantal uiteenlopende factoren genoemd, die hieronder puntsgewijs worden weergegeven. Vormgeving -

De turbine moet esthetisch aansluiten bij het gebouw waar het op of bij geplaatst wordt;

-

De turbine moet een positieve uitstraling bieden en daarom herkenbaar zijn als windturbine.

Vergunning -

De turbine moet bij voorkeur zonder vergunning geplaatst kunnen worden, of via een heel eenvoudige procedure.

Installatie en gebruik -

De installatie van de turbine dient eenvoudig te zijn;

-

De turbine dient toegankelijk te zijn voor onderhoudsbeurten en eventuele metingen;

-

De turbine moet intensief te gebruiken zijn;

-

Er moet sprake zijn van een redelijk rendement ten opzichte van andere duurzame energie voorzieningen.

Onderhoud -

De turbine moet betrouwbaar zijn en weinig onderhoud vergen.

De hier genoemde factoren zijn voor een deel te beschouwen als aanbevelingen: aanbevelingen aan ontwikkelaars en fabrikanten die een vooral veilig en mooi ontwerp moeten maken (een aantal initiatiefnemers heeft daar specialisten (architecten of industriële vormgevers) voor ingeschakeld), dat eenvoudig is in gebruik, weinig hinder geeft en een hoog rendement heeft; aanbevelingen aan de gemeenten om de juridische procedures zo eenvoudig mogelijk te maken. Deze factoren onderscheiden zich nauwelijks van de factoren voor het landelijke gebied. Wel zal de uitwerking anders kunnen zijn. Meer aandacht voor de milieuhygiënische aspecten en een aangepast ontwerp. Gezien de analyses in de juridische paragraaf en de daar weergegeven visies van de respondenten ten aanzien van de vergunningverlening, lijkt het de moeite waard om te onderzoeken of en zo ja hoe de juridische procedures vereenvoudigd kunnen worden. Factoren die wel duidelijk andere mogelijkheden bieden voor de gebouwde omgeving zijn de locatiekeuze en de initiatiefnemers. In de gebouwde omgeving zijn er immers meer mogelijkheden om de turbines ‘uit het zicht’ te plaatsen: op hoogbouw en kantorencomplexen. Dit argument lijkt haaks te staan op de motieven van enkele ontwikkelaars, die juist de turbines dichter bij de mensen willen plaatsen (dus juist meer in het zicht). Dat neemt echter niet weg dat het Nimby-effect nog steeds een belangrijke weerstandsfactor is voor de implementatie van windenergie in het algemeen. Turbines uit het zicht zullen deze Nimby-reactie in veel mindere mate oproepen.


- 49 -


Wat de initiatiefnemers betreft lijkt de gebouwde omgeving een groter aanbod van ‘institutionele initiatiefnemers’ te kunnen beschikken, in de vorm van o.a. de woningbouwverenigingen. Andere factoren die van invloed zijn op de implementatie hangen samen met de eisen die de turbines stellen aan de gebouwen en de maximale ‘extra’ belasting die bouwconstructies kunnen verdragen.

6.4

Stimulansen voor de implementatie In hoofdstuk 4 bleek dat de motieven van de meeste turbineproducenten voor het ontwikkelen van windturbines voor de gebouwde omgeving een bijna ‘ideëel’ karakter hebben. Dat neemt natuurlijk niet weg dat het om een commerciële activiteit gaat, waarmee ook geld verdient moet kunnen worden. En daarvoor is een grootschaligere toepassing noodzakelijk. Welke instrumenten zouden ingezet kunnen worden om die implementatie te bevorderen? Of met andere woorden: op welke manier kunnen mensen beïnvloed worden om turbines te plaatsen? Daarvoor gaat het in deze en de volgende paragraaf, waarbij respectievelijk de formele instrumenten en het bevorderen van draagvlak aan de orde komen. Uit de interviews In het algemeen zien de respondenten twee soorten opties om de implementatie van windturbines in de gebouwde omgeving te stimuleren. De twee categorieën die genoemd worden zijn: -

financiële maatregelen;

-

procedurele maatregelen.

Financiële maatregelen Op rijksniveau zullen de middelen en mogelijkheden beschikbaar moeten worden gesteld in het kader van het duurzame energie programma. De fiscale maatregelen die nu al voor veel duurzameenergieopties gelden (VAMIL, EIA, geen REB) zouden ook voor windturbines in de gebouwde omgeving moeten gelden. Het is verder van belang dat stimulering op consequente wijze plaats vindt; één regeling, één loket voor alle onderdelen. De situatie dat er een woud aan subsidiemogelijkheden ontstaat moet worden voorkomen. Op lokaal niveau kan gedacht worden aan ‘Turby-acties’ met subsidies om plaatsing te stimuleren Procedurele maatregelen In de eerste plaats houden diverse respondenten een vurig pleidooi om de procedures niet nodeloos ingewikkeld te maken. Dit soort nieuwe, kansrijke opties moet gestimuleerd worden en niet gefrustreerd door een te veel regulerende overheid, aldus een van de gemeentelijke respondenten. De manier waarop met zon-pv wordt omgegaan lijkt een aardig voorbeeld van hoe het kan: kijk of het technisch mogelijk is en geef dan toestemming voor plaatsing. Gezien het lokale karakter van deze toepassing van windenergie is hier met name voor de gemeenten een rol weggelegd. Overige maatregelen Het toelatingsbeleid voor nieuwe initiatieven moet gekoesterd worden (normgeving, keuring, certificering, introductiepremie). Om het imago van windenergie te kunnen bevorderen en beschermen zal gewaakt moeten worden voor initiatieven die bij de bevolking een negatieve indruk achter zouden Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 50 -


kunnen laten; bijvoorbeeld doordat een initiatief na een lange procedure alsnog niet doorgaat, of dat de turbine leidt tot calamiteiten. Initiatieven die op de markt gebracht worden zullen moeten voldoen aan specifiek te formuleren eisen. Met de netbeheerder moeten goede afspraken gemaakt worden over de manier waarop omgegaan moet worden met de basiskosten, op het moment dat er meer wordt teruggeleverd aan het net dan dat er door de eigenaar van de turbine wordt gebruikt. Opnieuw zou de regeling voor zonnepanelen hier als voorbeeld kunnen dienen. Ook zijn er volgens een respondent van een van de energiebedrijven inmiddels Europese afspraken gemaakt voor verplichte aansluiting op het net van toepassingen voor de opwekking van duurzame energie voor eigen gebruik; Bij nieuwbouw zouden de turbines een bijdrage kunnen leveren aan de energieprestatie van het gebouw of de locatie. Tenslotte wordt gesuggereerd om via commercials (bijvoorbeeld de Postbus 51 spotjes) de bewustwording bij potentiële afnemers te stimuleren. Kanttekeningen bij de maatregelen Voordat tot stimulering overgegaan wordt is het echter van belang dat eerst bewezen is dat de techniek marktrijp is en dat er meer inzicht is in de potentiële opbrengsten en de daarbij horende kosten. Dat kan bijvoorbeeld gebeuren aan de hand van pilotprojecten. Daarna kan worden nagedacht over hoe stimulering plaats moet/kan vinden. Daar komt bij dat enkele respondenten uit de overheidshoek van mening zijn dat beleid er is om problemen op te lossen. Aangezien er nog geen sprake is van een probleem, is de conclusie dat het te vroeg is om nu al nieuw beleid te formuleren.

Samengevat worden dus de volgende stimuleringsmaatregelen genoemd: - Financiële maatregelen * fiscale maatregelen als VAMIL, EIA, REB; * een eenduidige uitvoering van de regelingen met één loket voor alle onderdelen; * lokale acties met subsidies om plaatsing te stimuleren. -

Procedurele maatregelen * Eenvoudige (vereenvoudigde) procedures; * De belangrijkste beslissingsbevoegdheid bij gemeenten neerleggen * Neem een voorbeeld aan de procedures voor zon-pv

-

Overige maatregelen * het toelatingsbeleid voor nieuwe initiatieven handhaven: normgeving, keuring, certificering, introductiepremie; * geen ‘kansloze’ initiatieven laten uitvoeren; * eisen formuleren waaraan initiatieven die op de markt gebracht worden moeten voldoen; * goede afspraken maken met de netbeheerder over de verrekening van de basiskosten, op het moment dat er meer wordt teruggeleverd aan het net dan dat er door de eigenaar van de turbine wordt gebruikt; * de turbines een bijdrage laten leveren aan de energieprestatie van het gebouw of de locatie; * commercials om de bewustwording bij potentiële afnemers te stimuleren.


- 51 -


Gezien de ontwikkelingsstadia van de verschillende scenario’s, zou uit de bijdrage van de respondenten afgeleid kunnen worden dat voor het scenario ‘op/naast’ de tijd rijp is voor de twee eerst genoemde stimuleringsmaatregelen: financiële en procedurele. Voor de geïntegreerde scenario’s zou stimulering alleen moeten plaatsvinden in de vorm van het ondersteunen dan wel initiëren van pilot- en demonstratieprojecten. Daarbij is het van belang dat deze projecten een positieve bijdrage leveren aan de verdere marktontwikkeling van windenergie in de gebouwde omgeving: vooral de kansen laten zien en zo min mogelijk falen. Dat betekent dat voordat begonnen wordt met een demonstratieproject dat voor het grote publiek zichtbaar is, het concept al goed ontwikkeld en getest moet zijn. Overigens blijkt uit de samenvatting van de reacties van de respondenten dat de meeste maatregelen niet specifiek zijn voor deze vorm van duurzame energie. Ze zouden ook gezien kunnen worden als suggesties uit de markt voor het stimuleren van duurzame energie in het algemeen.

6.5

Mogelijkheden voor creëren van draagvlak De hiervoor genoemde stimuleringsmaatregelen hadden een wat meer formeel karakter en zijn in strikte zin geen onderdeel van de sociologische aspecten. Dat ligt anders voor het creëren van draagvlak. Het draagvlak is immers de ultieme uitkomst de sociologische aspecten: de resultante van de emoties die de turbines oproepen en de waardering die daaruit voortvloeit. Uit de interviews In het algemeen worden op voorhand minder bezwaren verwacht ten aanzien van dit type turbines, dan ten aanzien van de grotere turbines. “Als je de initiatieven slim insteekt zou je een groot draagvalk kunnen creëren”, aldus een van de provincies. Bewuste acties voor het creëren van draagvlak zijn daarom niet noodzakelijk. De veiligheid moet voorop staan. Certificering kan bijdragen aan vertrouwen in het product. Daar staat tegenover dat anderen in eerste instantie juist meer nadelen dan voordelen zie. Het ‘onbekend maakt onbemind’ zal in het begin ook voor deze turbines gelden, te meer daar het hier gaat om bouwwerken met bewegende delen, die immers de aandacht trekken. Een enkeling van gemeentelijke zijde heeft sterke twijfels aan de kans van slagen van windenergie in woonwijken. Als het gaat om het onderscheid tussen woningen en kantoor- en bedrijfspanden, dan zijn diverse respondenten van mening dat de weerstand ten aanzien van plaatsing op woningen aanzienlijk groter zal zijn. Het vermoeden is dat windturbines een zelfde behandeling zullen genieten als televisieantennes en dakkapellen, aldus een aantal vertegenwoordigers van gemeenten. Om de acceptatie te bevorderen zal inpassing vooral plaats moeten vinden aan de hand van aantrekkelijke ontwerpen, zowel qua turbine, gebouw als (woon)wijk, die op een creatieve en innovatieve manier zijn vormgegeven. Samenwerking met industriële vormgevers en architecten lijkt daarom van wezenlijk belang. Ook een goede communicatie, positieve berichtgeving en voorlichting is van belang. Met pilots en demonstratieprojecten moet niet alleen aangetoond worden ‘dat het kan’, maar moet ook duidelijk worden dat deze vorm van duurzame energie goed geïntegreerd kan worden in de stedelijke omgeving. Tenslotte kan met een dergelijk proefproject ook inzicht gegeven worden in het rendement. Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 52 -


Omdat het vooral een kwestie van wennen zal zijn, is het belangrijk dat mensen er meer mee geconfronteerd worden. Participatie van burgers in dergelijke projecten kan ook bijdragen aan de acceptatie. Op scholen zou het als educatief element kunnen worden meegenomen. In de gebouwde omgeving lopen immers veel kinderen rond. Bovendien zijn kinderen op termijn ook potentiële klanten. Voor zover de respondenten daar uitspraken over hebben gedaan, lijkt er voor de korte termijn een lichte voorkeur te bestaan voor het scenario ‘op/naast’. Dat heeft vooral ook te maken met het feit dat dit type turbines door het ontwerp meer vertrouwd is en ook al meer marktrijp. De geïntegreerde, meer innovatieve scenario’s zullen eerst hun haalbaarheid moeten bewijzen in proefprojecten. Daarnaast zal de keuze voor het ene of het andere scenario ook erg afhankelijk zijn van de specifieke omgeving, de gebouwtypen en het draagvlak. De verwachting is wel dat in de toekomst de innovatieve scenario’s ook een belangrijkere rol zullen gaan spelen.

Al met al lijkt het dat ook voor het creëren van draagvlak geen andere maatregelen nodig zijn dan voor de implementatie van windturbines in het landelijke gebied: -

zorgen voor voldoende vertrouwen in de veiligheid van de turbines, waarbij certificering een hulpmiddel kan zijn; zorgen voor aantrekkelijke ontwerpen, die op een creatieve en innovatieve manier (door industriële vormgevers en architecten) zijn vormgegeven; goede communicatie, positieve berichtgeving en voorlichting; burgers confronteren met de haalbaarheid en rentabiliteit van het concept wind in de gebouwde omgeving door pilots en demonstratieprojecten; zorgen voor participatie van burgers; educatie over het onderwerp op scholen.

Gegeven het al meerdere malen genoemde feit dat deze turbines dichter in de woonomgeving van veel meer mensen staan, zal er mogelijk wel een zwaarder accent gelegd moeten worden op de communicatie over het veiligheidsaspect. De veel voorkomende angst voor het nieuwe en weerstand tegen veranderingen in de leefomgeving zal de ‘back yard’ veel groter in aantal en omvang kunnen maken. Deze angst zou vooral een rol kunnen spelen bij het scenario ‘op/naast’. Wanneer de geïntegreerde scenario’s hun haalbaarheid hebben bewezen zouden deze ontwerpen in een grootstedelijke omgeving juist gezien kunnen worden als een verfraaiende bijdrage aan de ruimtelijke kwaliteit, zoals zijdelings aan de orde kwam in een voorgesprek voor het interview met vertegenwoordigers van de gemeente Rotterdam.


- 53 -



- 54 -


7

ECONOMISCHE ASPECTEN

7.1

Inleiding Voor de beoordeling van de economische aspecten is een inventarisatie gemaakt van de kleinschalige windenergiesystemen die momenteel op de markt aanwezig zijn. Hierbij is met name gebruik gemaakt van gegevens van de fabrikanten (al dan niet via internet verkregen). Bij de inventarisatie is gekeken naar soort turbines, afmetingen, opbrengst, prijs en waar mogelijk geluidsaspecten. Tijdens de inventarisatie is gebleken dat de systemen die op de markt zijn erg verschillen. Het spectrum varieert van batterijladers van enkele tientallen watts tot grotere turbines op het grensgebied van de kleinschalige systemen. Potentieel binnen de gebouwde omgeving toepasbare kleinschalige systemen moeten een bepaalde minimale opbrengst hebben om commercieel aantrekkelijk te zijn. Tevens lijkt het wenselijk, in verband met de rotorafmetingen en de geluidsproductie, een voorlopig maximaal vermogen vast te leggen. Om een eenduidige beoordeling mogelijk te maken is daarom voor de onderstaande definities van kleinschalige systemen gekozen: 1. Horizontale as windturbines (HAT): turbines met een rotordiameter tussen 2 en 9 meter, met een nominaal vermogen vanaf 1 kW. 2. Verticale as windturbines (VAT): hier bestaat een groot verschil tussen Darrieus en Savonius rotoren. Hiervan zijn (nog) erg weinig toepasbare systemen op de markt, waardoor de beoordeling tot stand is gekomen met slechts een paar types. Hierbij is geen ondergrens voor het nominaal vermogen gehanteerd. Er zijn verschillende manieren om windturbines onderling te vergelijken. Zo is een eerste 2 indicatieve vergelijking te maken op basis van de prijzen per m rotoroppervlak resp. per eenheid nominaal vermogen. Via de vermogenskarakteristiek van een windturbine kan een indicatie worden verkregen van de te verwachten energieopbrengst in relatie tot de gemiddelde windsnelheid. Met deze gegevens en met behulp van de investeringsprijs kan, met aannames voor de economische levensduur en het economisch rendement, een berekening worden gemaakt voor de te verwachten stroomprijs.

7.2

Resultaten 2

Relatieve investeringskosten per m rotoroppervlak 2 De relatieve investeringskosten per m rotoroppervlak zijn weergegeven in figuur 8.1. 2 Uit de analyse van de investeringskosten per m rotoroppervlak blijkt dat deze variëren van 400 tot 11.500 Euro. Opgemerkt moet worden dat er een duidelijk verschil is tussen windturbines van het HAT type en het VAT-type. Binnen de VAT is ook het verschil tussen turbines van het Savonius- en Darrieus-type relevant. De kosten voor weerstandsrotoren van het Savonius-type zijn beduidend hoger dan die voor Darrieus rotoren: -

2

Prijzen voor HAT’s: € 400 – € 950 per m rotoroppervlak; 2 Prijzen voor Darrieus-turbines: € 2.778 per m rotoroppervlak; 2 Prijzen voor Savonius-turbines: € 4.163 – € 11.553 per m rotoroppervlak.


- 55 -


De gegevens zijn gestandaardiseerd naar prijzen exclusief BTW. Valutaverschillen zijn gestandaardiseerd naar Euro’s. De gegevens uit figuur 8.1 zijn vergeleken met de rela2 tieve investeringkosten (per m rotoroppervlak) van de grote(re) huidige turbines (rond de 2 € 400 / m rotoroppervlak). Hieruit valt af te leiden dat een aantal kleine horizontale as windturbines al dicht in de buurt komt van hun grotere broers. Voor de verticale as windturbines is dit nog niet het geval. Hier liggen de kosten voor een rotor van het Darri2 eus-type (€ 2.700 / m rotoroppervlak) nog meer dan 6 keer hoger. Voor rotoren van het 2 Savoniustype (€ 27.000 / m rotoroppervlak) liggen deze kosten nog meer dan 60 keer zo hoog. De gegevens kennen een aantal onzekerheden. Zo is niet altijd duidelijk of prijzen inclusief of exclusief BTW zijn. Ook is niet altijd na te gaan of de prijs van de mast bij de leveringsprijs is inbegrepen. Hetzelfde geldt voor aanvullende kosten als montage- en eventuele onderhoudskosten. Ook is het effectieve rotoroppervlak niet altijd aangegeven en lijken gegevens onderling niet altijd even consistent. Fabrikanten hanteren blijkbaar verschillende berekeningswijzen voor het bepalen van het rotoroppervlak. Voor een gedetailleerdere economische analyse zijn aanvullende gegevens nodig en moeten onzekerheden opgehelderd worden. 2

8

Figuur 8.1: Investeringskosten per m rotoroppervlak voor diverse typen kleine windturbines Investeringskosten per m2 rotoroppervlak voor een aantal turbinetypes Kosten per m2: EUR 11553

4500 4000

Investeringskosten in EUR

3500 3000 2500 2000

Investeringskosten/m2 rotoropp.

1500 1000 500

Windside 4

Windside 0,15

Neoga

Globuan

Turby

Virya 5

Tulipo

0

Turbinetype

8

Voor de coherentie met de rest van het rapport, zijn in de figuren 8.1, 8.2 en 8.3 voornamelijk de gegevens

verwerkt van de turbines die ten grondslag hebben gelegen aan dit onderzoek. Enkele van deze turbines ontbreken in de grafiek, omdat daarvan de noodzakelijke informatie niet beschikbaar was. Voor een nadere onderbouwing van de conclusies verwijzen wij naar bijlage F. Daar zijn grafieken opgenomen die gebaseerd zijn op de PV-curves van meer andere kleine turbines die niet verder zijn besproken in dit rapport.


- 56 -


Relatieve investeringskosten per nominaal elektrisch vermogen Door de investeringskosten te relateren aan het nominaal elektrisch vermogen van een windturbine wordt een indruk verkregen van het rendement van de afzonderlijke ontwerpen. Deze resultaten zijn opgenomen in figuur 8.2. Uit de analyse van de investeringskosten per kW elektrisch vermogen komt hetzelfde beeld naar voren als bij de kosten per 2 m rotoroppervlak. De kosten variëren ruwweg van 1.500 tot 29.000 Euro. Ook hier is er een duidelijk verschil is tussen windturbines van het HAT type en het VAT-type. Ook de verschillen tussen Savonius- en Darrieus-rotoren is wederom zeer relevant. Eens te meer blijkt dat turbines van het Darrieus-type in staat zijn veel meer energie uit de wind te halen. Hierdoor zijn de relatieve kosten beduidend lager dan bij weerstandrotoren van het Savonius-type. Prijzen voor HAT’s: € 1.500 – € 6.800 per kW elektrisch vermogen; Prijzen voor Darrieus-turbines: € 5.000 per kW elektrisch vermogen; Prijzen voor Savonius-turbines: € 13.876 – € 28.883 per kW elektrisch vermogen. Figuur 8.2: Investeringskosten per kWe voor diverse typen kleine windturbines Investeringskosten per kWe (nominaal vermogen) voor een aantal turbinetypes Kosten per kWe: EUR 28883

14000 13000 12000


11000 10000 9000 8000 7000 6000

Investeringskosten/kWe

5000 4000 3000 2000 1000

Windside 4

Windside 0,15

Neoga

Globuan

Turby

Virya 5

Tulipo

0

Turbinetype

De gegevens uit de figuur 8.2 zijn vergeleken met de relatieve investeringkosten (per kW elektrische vermogen) van de grote(re) huidige turbines (rond de € 1.000 /kWe). Ook hieruit blijkt dat de relatieve investeringskosten voor kleine horizontale as windturbines hoger zijn dan die voor hun grotere broers. De prijsverschillen zijn zelfs wat groter dan de 2 prijsverschillen per m rotoroppervlak. De vergelijking van deze horizontale as windturbines met de Darrieus rotor laat zien dat de horizontale as het niet slecht doet. Het ligt in de lijn der verwachting dat Darrieus rotoren door verdere technische ontwikkelingen in de toekomst een zelfde beeld zullen opleveren. Tot slot blijkt uit de figuur tevens een lichte trend tot afname van de relatieve investeringskosten bij hogere vermogens. Hieruit kan geconcludeerd worden dat, ook bij kleinere turbines in de gebouwde omgeving, er gestreefd moet worden naar plaatsing van zo groot mogelijke turbines.


- 57 -


Uiteindelijke stroomprijs van kleine windturbines in de gebouwde omgeving Voor de gebruiker is het belangrijkste besliscriterium de prijs per kWh. Dit hangt sterk af van de lokale windsnelheid. Om een goede inschatting van de prestaties van een windturbine bij een bepaalde windsnelheid te maken zijn vermogenskarakteristieken van de desbetreffende windturbines nodig. De vermogenskarakteristiek geeft het geproduceerd elektrische vermogen (de energieopbrengst) weer in relatie tot de windsnelheid. Windvariaties worden beschreven met een Weibullverdeling. Deze verdeling is berekend ten opzichte van een aantal gemiddelde windsnelheden. Hiermee is de te verwachten jaarlijkse energieopbrengst bij een drietal gemiddelde windsnelheden bepaald. Vervolgens is hiermee het aantal vollasturen berekend. Deze zijn wederom gebruikt om, met behulp van de investeringsprijs en aannames voor de economische levensduur en het economisch rendement, berekeningen te maken van de uiteindelijk te verwachten stroomprijs. De economische levensduur wijkt af van de door de fabrikanten aangegeven technische levensduur. Deze laatste is veelal hoger. In de berekeningen is geen rekening gehouden met stimuleringsregelingen als EIA, VAMIL en de REB. De resultaten van deze exercitie zijn weergegeven in figuur 8.3. De stroomprijs is uitgedrukt in Eurocent per geproduceerde kWh. Alle berekeningen zijn gemaakt op basis van gegevens die door de fabrikanten zijn aangeleverd. Voor 5 van de 6 beschreven turbines waren de vermogenskarakteristieken bekend. Deze karakteristieken zijn in figuur 8.3 verwerkt. Van geen enkele turbine kon een gecertificeerde vermogenskarakteristiek achterhaald worden. Middels gemiddelde opbrengstveranderingen van de windturbines is een indicatieve stroomprijs berekend en is een schatting gemaakt van de relatie met de windsnelheid. Het is dan ook zeer aannemelijk dat de gebruikte vermogenskarakteristieken op simulaties en/of berekeningen berusten en niet op praktijkmetingen. Het is ook niet uit te sluiten dat de resultaten een enigszins gekleurd (lees positief) beeld laten zien. Dit betekent dat er geen al te harde conclusies aan de resultaten verbonden kunnen worden.

Bij de berekeningen van de stroomprijs is uitgegaan van een projectrendement van 8% (het huidige kostprijsniveau) en een economische levensduur van 20 jaar. De energieopbrengst is uitgerekend bij de volgende drie gemiddelde windsnelheden: 4 m/s, 5 m/s en 6,5 m/s. De resultaten zijn in figuur 3.18 weergegeven als horizontaal zwevende balken. De streep in het midden van de balk is de stroomprijs bij een gemiddelde windsnelheid van 5 m/s. Het linker uiteinde van de balk de stroomprijs bij 6,5 m/s, rechter uiteinde van de balk de stroomprijs bij 4 m/s. De gemiddelde Nederlandse windsnelheid op 10 meter hoogte ligt in landelijk, open gebied tussen de 6 en 6,5 m/s. Deze snelheid ligt in de gebouwde omgeving vermoedelijk lager. Snelheden van 4 tot 5 m/s lijken hier aannemelijker. Lokaal kan de snelheid door concentratie-effecten echter ook hoger uitkomen. Als referentiekader is de stroomprijs voor grote windturbines, de terugleververgoeding voor particulieren, het kleinverbruikerstarief en de stroomprijs voor zonnestroom (photovoltaisch) opgenomen. Deze prijzen zijn weergegeven door middel van transparante verticale balken. De grafiek heeft een logaritmische schaal.


- 58 -


Figuur 8.3: Stroomprijs per kWh voor diverse typen kleine windturbines Kostprijs in EURcent per kWh voor een aantal typen kleine windturbines (economische levensduur 20 jaar, economisch rendement 8%, gemiddelde windsnelheden van 4; 5 en 6.5 m/s)

Windside 4

Grote windturbines Zon-PV

Windside 0.15

Turbinetype

Neoga

Globuan

Terugleververgoeding

Kleinverbruikertarief

Turby

Virya 5

6.5 m/s

Tulipo

5 4 m/s m/s

= Windregime hoogbouw

1

10

100

1000

Stroomprijs (EURct/kWh)

Kader 8.4: KWh prijs Turby De kWh prijs voor Turby is gebaseerd op de verkoopprijs bij seriematige bouw inclusief fundering, plaatsing, netaansluiting en BTW. Verder speelt de specifieke opbrengst bij plaatsing op de hoge gebouwen waarvoor de Turby is ontworpen een belangrijke rol bij de kWh-prijs van de Turby. Door windstuwing passeert de wind het dak namelijk onder 45° met het horizontale vlak en een 20 – 40 % hogere snelheid. Windtunneltests hebben aangetoond dat het vermogen van Turby - indien schuin van onderen aangeblazen - niet wordt bepaald door de windcomponent loodrecht op het vlak door de rotoras, maar door de volle windsnelheid. Het rendement is daarenboven ook aanmerkelijk (1,4 x) hoger. Opgesteld op een gebouw is het vermogen dus tussen 3 3 1,4 x (1,2) = 2,4 en meer dan 1,4 x (1,4) = 3,8 x hoger dan opgesteld op vlak terrein. Voor de bepaling van de kWh prijs is voorzichtigheidshalve gerekend is met een factor 1,9 x. Dat levert een opbrengst op van 5000 kWhpa. Bron: Dhr. D. Sidler, C.O.R.E. International, 2002.

Uit figuur 8.3 kunnen de volgende conclusies worden getrokken. Bij een gemiddelde windsnelheid van 5 m/s kan een klein aantal kleine windturbines stroom tegen een kostprijs van rond de 11 Eurocent per kWh produceren. Hiermee ligt de kostprijs nog ver boven de kostprijs van conventionele grote windturbines. De terugleververgoeding voor particulieren ligt ook lager maar deze komt wel in zicht. Bij een windsnelheid van 6,5 m/s produceren twee turbinetypes al stroom voor een kostprijs die onder de terugleververgoeding ligt. Dit betekent dat kleine horizontale as windturbines in de nabije toekomst met een EIA of VAMIL (-lease) regeling potentieel kostendekkend kunnen worden ingezet om in de gebouwde omgeving duurzaam elektriciteit op te wekken. De meeste grote horizontale as windturbines leveren stroom rond het verbruikerstarief voor kleine bedrijven. Hiermee komen deze turbines nu al in zicht voor bedrijven en be-


- 59 -


drijventerreinen. Of dit ook waargemaakt kan worden zal afhangen van de gevoeligheid voor een windregime met sterk wisselende windrichtingen en -sterktes. Bij de kleine horizontale as windturbines is lichte kostprijsdaling te zien bij een toenemend vermogen. Deze enigszins herkenbare trend kan echter niet als algemene stelregel gelden. De schattingen voor de opbrengst van de Turby laten zien dat deze Darrieus-rotor niet onderdoet voor zijn collega’s met een horizontale as. Bij toepassing op hoogbouw, waarvoor deze turbine speciaal is ontworpen, kunnen versnellingseffecten leiden tot hogere opbrengsten en dus tot lagere kosten. Alle windturbines die gebruik maken van het lift-principe (dat zijn alle rotoren behalve de weerstandsrotoren van het Savonius-type) zijn goedkoper dan zonne-energie (PVstroom). Met prijzen tussen 176 en 384 Eurocent per kWh kunnen Savonius-turbines in geen geval kostendekkend stroom opwekken. Bij lagere windsnelheden kunnen de kosten zelfs oplopen tot 650 Eurocent per kWh. Deze manier van stroomopwekking is bij de huidige turbines grofweg een factor 300 duurder dan zonnestroom. Voor kleinschalige VAT’s, en dan met name de turbines, kan de prijs per kWh oplopen tot meer dan 200 Euro. In het algemeen geldt wel hoe groter het systeem hoe lager de prijs per kWh. Deze grote verschillen worden veroorzaakt door veel lagere potentiële vollasturen en lagere rendementen de Savonius-types ten opzichte van HAT’s en Darrieus turbines. De spreiding in de gegevens (weergegeven door de breedte van de balken) laat echter eens te meer zien dat ook in de gebouwde omgeving terdege rekening moet worden gehouden met het windaanbod. Dit zal dan ook per locatie zorgvuldig geïnventariseerd moeten worden.

7.3

Conclusies Kleine windturbines die gebruik maken van het lift-principe hebben de potentie om in de nabije toekomst bij te dragen aan een duurzame energievoorziening in de gebouwde omgeving. De kostprijs van de opgewekte stroom ligt beduidend lager dan die van zonPV. Savonius rotoren zullen nooit kostendekkend stroom kunnen produceren. Windturbines met een horizontale as kunnen vermoedelijk het eerst kostendekkend in de gebouwde omgeving worden ingezet. Waarschijnlijk zullen verticale as windturbines niet al te lang daarna volgen. Of zij uiteindelijk de overhand krijgen zal in de praktijk ervan afhangen of zij hun vermeende ongevoeligheid voor het grillige windregime kunnen waarmaken.


- 60 -


8

PLAATSINGSPOTENTIEEL IN DE GEBOUWDE OMGEVING

8.1

Inleiding Bij de beoordeling van de toekomstige kansen van windenergie in de gebouwde omgeving is het van belang zicht te hebben op de totale bijdrage die deze vorm van duurzame energie kan leveren aan de doelstellingen die de Nederlandse overheid heeft geformuleerd voor de toekomst. Aan de hand hiervan kan worden nagegaan of er deze technologie een significante bijdrage kan leveren of dat er sprake is van een niche markt, die zich overigens heel goed een plaats kan verwerven in het totale spectrum van de hernieuwbare bronnen. Voor het bepalen van het toekomstig potentieel hanteren we een zichttermijn tot 2020. De vraag naar het toekomstig potentieel voor windturbines in de gebouwde omgeving laat zich niet eenvoudig beantwoorden: -

-

Er is nog vrijwel geen ervaring opgedaan met de plaatsing van deze turbines, zodat voor de inschatting van het potentieel niet kan worden teruggevallen op historische gegevens; Er is een grote diversiteit aan windturbines die kunnen worden toegepast in de gebouwde omgeving; De gebouwde omgeving is bovendien een ruim begrip, waarbinnen verschillende gebouwtypen, –functies en –eigenaren kunnen worden onderkend.

Deze potentieelschatting kan daarom ook niet meer opleveren dan een indicatie voor het te verwachten potentieel in Nederland. Uit de opinies van de geïnterviewden in dit rapport komt naar voren dat er zowel argumenten zijn die er op wijzen dat plaatsing van windturbines in de gebouwde omgeving eenvoudiger is dan toepassing van grootschalige systemen, terwijl er ook argumenten worden gegeven die juist wijzen op meer hindernissen.

8.2

De bepaling van het potentieel De toepassing van windturbines in de gebouwde omgeving ontwikkelt zich in een vrije markt voor energie, waarbij deze turbines moeten concurreren met andere vormen van (duurzame) opwekking en met de inkoop van groene stroom. Hierbij zal de prijs van de technologie in relatie tot de concurrentie een belangrijke rol spelen. Verschillende marktpartijen zullen bij de keuze voor een technologie een andere afweging maken. Een woningbouwcorporatie maakt bijvoorbeeld andere afwegingen dan een commerciële onderneming met een kantoorgebouw. Bij deze studie is daarom een marktindeling als uitgangspunt genomen. Tabel 4.1 geeft een overzicht van de marktindeling die we in deze studie hebben gehanteerd. Voor ieder van deze marktpartijen is een inschatting gemaakt van het beschikbare potentieel.


- 61 -


Tabel 9.1: Segmentering van de gebouwen en eigenaren, waarvoor een potentieelschatting is gemaakt

Type Eengezins koopwoningen Gestapelde koopwoningen Eengezins huurwoningen Gestapelde huurwoningen Kantoorgebouwen Overige gebouwen Kantoorgebouwen Bedrijfsgebouwen

Eigenaar Particulier Vereniging van Eigenaren Coöperaties Coöperaties Overheid Overheid Niet-overheid Bedrijven

De inschatting van het potentieel bestaat uit de volgende stappen: Bepaling van het beschikbare dakoppervlak Ekomation heeft een uitgebreide inventarisatie gemaakt van het beschikbare dakop9 pervlak , uitgesplitst naar de verschillende marktsegmenten. Verder hebben zij een inschatting gemaakt van het dakoppervlak dat in de toekomst door nieuwbouw beschikbaar komt. Bij het bepalen van het beschikbare oppervlak hebben wij geen onderscheid gemaakt naar soort, richting en hellingshoek van het dakoppervlak. 1. Schatting van het theoretische potentieel Het theoretische potentieel wordt grotendeels bepaald door het beschikbare dakoppervlak. Bij de plaatsing van meerdere (kleine) windturbines op een dak moet rekening worden gehouden met de minimale onderlinge afstand die tussen de windturbines kan worden aangehouden. Zogeffecten leiden anders tot een verminderde energieopbrengst. De invloed van het zog op de turbulentie lijkt daarbij van minder groot belang, omdat deze turbines moeten zijn ontworpen om in de turbulente stedelijke omgeving te werken. Voor de potentieelschatting zijn we uitgegaan van een onderlinge afstand van 4 rotordiameters. Een tweede parameter die een rol speelt bij de schatting is het specifieke rotorvermogen. Dit is gedefinieerd als het geïnstalleerde vermogen per vierkante meter rotoroppervlak. Uit figuur 4.3 blijkt dat het specifieke rotorvermogen 2 2 voor dit type turbines varieert tussen 100 W/m en 250 W/m . Voor de potentieel2 schatting zijn we uitgegaan van een gemiddelde waarde, namelijk 175 W/m . Op basis van deze aannamen kunnen we een gemiddeld vermogen per vierkante meter 2 dakoppervlak berekenen van 5 W/m . 2. Schatting van het marktpotentieel Als uitgangspunt voor het schatten van het marktpotentieel is gebruik gemaakt van het rapport van Ekomation (1998). Voor ieder van de marktsegmenten is daarin een schatting gemaakt van de te verwachten marktpenetratie. Aangezien deze schattingen zijn gemaakt voor zon-PV zijn de aannames in deze studie kritisch bekeken en waar nodig aangepast. We verwachten dat er voor de toepassing van kleinschalige 9

De PV-markt na 2000, marktonderzoek naar segmentatie van en stimuleringsinstrumenten voor de netge-

koppelde PV-markt na 2000 in Nederland, Ekomation, Rotterdam, januari 2000.


- 62 -


windturbines vooral kansen zijn in de gestapelde bouw (koop en huur) en in de utiliteitsbouw. Verder is de verwachting dat toepassing in de eengezinsbouw beperkt zal blijven tot een klein percentage van het technisch potentieel. Woningcoörporaties en overheden zullen eerder geneigd zijn de inspanningen te leveren die nodig zijn om de juridische en bestuurlijke hobbels te nemen. Tabel 9.2: Gehanteerde aannames voor de verschillende marksegmenten Marktsegment Markpenetratie Eengezinskoopwoningen; Particulier Gestapelde koopwoningen; Vereniging van Eigenaren

5% van de gerenoveerde en nieuwbouwwoningen 10% van de maximale systeemgrootte 5% van de gerenoveerde en nieuwbouwwoningen

Eengezins huurwoningen; Coöperaties

10% van de gerenoveerde en nieuwbouwwoningen 10% van de maximale systeemgrootte

Gestapelde huurwoningen; Coöperaties

10% van de gerenoveerde en nieuwbouwwoningen

Kantoorgebouwen; Overheid Overige gebouwen; Overheid

10% van het potentieel 5% van het potentieel

Kantoorgebouwen; Niet-overheid Bedrijfsgebouwen; Bedrijven

5% van het potentieel 1% van het potentieel

3. Schatting van de hoeveelheid vermeden primaire energie De totale energieopbrengst van de geïnstalleerde turbines is bepaald door het geïnstalleerde vermogen te vermenigvuldigen met 2000 vollasturen. Deze keuze is gebaseerd op de volgende overwegingen. 2000 vollasturen komt overeen met het gemiddelde van de huidige grote windturbines in Nederland. De lagere opbrengst als gevolg van de lagere windsnelheid op en tussen gebouwen wordt gecompenseerd door de keuze van een relatief klein specifiek oppervlak. Het kleine specifieke rotoroppervlak zorgt voor relatief veel vollasturen bij een lage gemiddelde windsnelheid. Uit deze totale opbrengst is de vermeden primaire energie berekend door een opwekkingsrendement van 50% te veronderstellen. 4. Extrapolatie naar 2020 De extrapolatie is gebaseerd op de volgende factoren: - Voor bestaande woningen is uitgegaan van hetgeen in de komende 20 jaar wordt gerenoveerd. Bij woningen in particulier eigendom is hiervoor een frequentie van eens in de 20 jaar aangehouden. Voor huurwoningen in eigendom is rekening gehouden met het werkelijke aantal renovaties dat op dit moment wordt uitgevoerd. Voor nieuwbouw is een extrapolatie gemaakt van het aantal woningen dat op basis van het huidige bouwtempo tot 2020 zal worden gerealiseerd. Bij kantoor- en bedrijfspanden zijn we op soortgelijke wijze te werk gegaan. - Voor het vaststellen van de marktpenetratie zijn we per segment uitgegaan van de cijfers die in het Ekomation-rapport zijn gebruikt op basis van een analyse van de markt. Aan de hand van de inschatting van de geïnterviewden en een eigen inschatting zijn deze cijfers bijgesteld. Dat wil zeggen dat de penetratiegraad voor particuliere eigenaren naar beneden is bijgesteld (een factor 2), terwijl de penetratiegraad voor overheids- en bedrijfsgebouwen met eenzelfde factor naar boven is bijgesteld. Bij eengezinswoningen wordt bovendien niet de maximale capaciteit geïnstalleerd, maar wordt gemiddeld gekozen voor een kleiner sysOpwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 63 -


teem (10% van de capaciteit die op grond van het dakoppervlak zou kunnen worden geïnstalleerd).

8.3

Resultaat van de analyse De resultaten van de potentieelschatting zijn vermeld in tabel 4.3. Tabel 9.3: Potentieel van windturbines in de gebouwde omgeving

Koopwoningen; eengezins Koopwoningen; gestapeld Huurwoningen; eengezins Huurwoningen; gestapeld Eenmanszaken Kantoren overheid Overige gebouwen overheid Kantoren niet overheid Bedrijfsgebouwen Totaal

Dakoppervlak(1000 m2)

Theoretisch potentieel (MW)

Bestaand

Bestaand

2020

2020

Marktpotentieel 2020 Vermogen (MW)

Opbrengst (GWh)

270.188 2.880 97.088 36.736 0 1.440 7.200 12.600 220.000

386.768 7.480 110.075 41.820 0 2.540 8.860 13.560 232.420

1.351 14 485 184 0 7 36 63 1.100

1.934 37 550 209 0 13 44 68 1.162

9.7 1.9 2.7 23.0 0.0 1.3 2.2 3.4 11.6

19.3 3.7 5.4 46.1 0.0 2.5 4.4 6.8 23.2

648.132

803.523

3.241

4.018

55.8

111.6

Het geschatte marktpotentieel voor windturbines van het scenario ‘op/naast gebouwen’ ligt dus in de orde van 50 tot 60 MW. Dit levert een totale bijdrage aan de elektriciteitsvoorziening van 112 GWh, wat overeenkomt met een vermeden primaire energie van 800 TJ primair. Voor het scenario windturbines in gebouwen kan een schatting van het potentieel worden gemaakt op basis van de volgende overwegingen: - Toepassing van grootschalige windturbines in gebouwen blijft waarschijnlijk een niche en blijft beperkt tot maximaal enkele tientallen. - De afmetingen van de gebruikte windturbines zijn gelimiteerd door de afmetingen van de gebouwen. In de WEB-studie wordt een maximale omvang van 300 kW per gebouw gehanteerd. Hiermee komt een schatting van dit potentieel uit in de orde van 5 MW. Wanneer we rekenen met 2000 vollasturen leveren deze turbines samen 10 GWh. Het totale potentieel voor windenergie in de gebouwde omgeving komt daarmee op circa 55 tot 65 MW. Dat komt neer op een bijdrage van de overheidsdoelstellingen van minder 10 dan 1%. Deze conclusies hangen samen met de aangenomen penetratiegraad van de technologie. Bij een sterke aanpassing is het mogelijk dat in 2020 een groter marktaandeel kan 10

In ‘Duurzame energie in opmars’ (ministerie van EZ, 1997) is een doelstelling opgenomen van 288 PJ in 2020. Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 64 -


worden bereikt. Hierbij spelen vooral de segmenten gestapelde huurwoningen en de kantoren en gebouwen van overheid en bedrijfsleven een belangrijke rol.


- 65 -



- 66 -


9

CONCLUSIES EN KNELPUNTEN In de inleiding (paragraaf 1.2) zijn de volgende drie vragen genoemd, waarop deze studie een antwoord zou moeten geven: 1. Wat is de stand van zaken van energieopwekking uit wind in de gebouwde omgeving? 2. Wat zijn de technische, planologische, sociologische en economische knelpunten? 3. Wat zijn de perspectieven in het licht van de duurzame energie doelstellingen in Nederland in 2020? In de volgende subparagrafen wordt de informatie uit het rapport samengevat en waar nodig verder geanalyseerd, teneinde het beoogde antwoord te kunnen geven. Daarbij hebben wij – in lijn met het rapport – de ‘planologische knelpunten’ vervangen door ‘juridische knelpunten’.

9.1

Stand van zaken

9.1.1

Stand van zaken technisch Op het moment dat dit rapport is opgesteld worden door diverse partijen windturbines ontwikkeld voor toepassing in de gebouwde omgeving. Opvallend is dat veel van deze initiatieven gestart zijn op grond van vragen uit de markt: - vragen om de productie van windenergie zichtbaar te maken door de installatie dichter ‘bij de mensen’ te plaatsen (de beide initiatieven van energiebedrijven: Globuan, Tulipo) - vragen om de opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving mogelijk te maken (Neoga, Turby) - verzoeken van architecten om windenergie te integreren in energie-efficiënte bouwontwerpen (WEB) Het merendeel van deze initiatieven is gericht op turbines die op of naast gebouwen geplaatst kunnen worden (scenario 1). Slecht één initiatief is bekend van turbines die in het gebouwontwerp geïntegreerd zijn (WEB) (scenario 2). Van de 6 initiatieven voor plaatsing op of naast die de basis hebben gevormd voor dit rapport, zijn 5 turbines voorzien van een verticale as. Alle turbines zijn daarbij lift, c.q. Darrieus turbines: sneller lopend dan de drag/Savonius turbines, met een betere aërodynamische prestatie en derhalve een beter rendement. Ook blijkt uit de analyses dat de meeste van deze initiatieven ontworpen zijn voor lagere windsnelheden. Alleen de Turby vormt hierop (met het geïntegreerde ontwerp van het WEB-project) een uitzondering. Voor zover daarover informatie beschikbaar was, lijken turbines van scenario 1 in principe zowel op bestaande, als op nieuw te bouwen panden geplaatst te kunnen worden en de meeste zowel op woningen als op utiliteitsbouw. De installatie (zowel de plaatsing van de turbine, als de elektrische aansluiting) vergt in het algemeen slechts geringe aanpassingen (zie echter ook de analyse van technische knelpunten hierna).


- 67 -


Veel praktijkervaring is er echter nog niet met deze turbines. De meeste turbines zijn nog in ontwikkeling. Buiten de prototypes van de Tulipo die op het Nederlandse paviljoen van de Expo in Hannover hebben gestaan, is er pas voor één turbine (ook een Tulipo) een vergunning afgegeven. Het ging daarbij echter niet om plaatsing op, maar naast een gebouw. Ten aanzien van het vergunningentraject van de Virya 5 waren gedurende het onderzoek geen gegevens beschikbaar. Uit de interviews bleek dat er wel meer initiatieven lopen voor concrete projecten. Aangezien deze informatie niet uit de eerste hand kwam, kon de respondent met het oog op de vertrouwelijkheid daarover niet meer informatie geven. 9.1.2

Plaatsingspotentieel Uit de analyses in hoofdstuk 4 blijkt dat het verwachte plaatsingspotentieel ongeveer 60 MW bedraagt. Daarmee kan windenergie in de gebouwde omgeving een bijdrage van minder dan 1% leveren aan de overheidsdoelstelling voor duurzame energie. Bij deze analyses is uitgegaan van de volgende aannames: - Woningen: * beperkte penetratie in de particuliere sector * grotere penetratie door woningcorporaties - Utiliteitsbouw * (zeer) beperkte penetratie door bedrijven * grotere penetratie door de overheid - Plaatsing vindt met name plaats bij renovatie - Gegevens over het beschikbare totale dakoppervlak ontleend aan een eerder uitgevoerd onderzoek in 1999.

9.2

Gesignaleerde knelpunten

9.2.1

Technische knelpunten 1

Lay-out versus windaanbod Zoals hierboven vermeld, zijn de meeste turbines voor de gebouwde omgeving ontworpen voor lage windsnelheden. Uit de analyse van het windaanbod (paragraaf 4.4) blijkt echter dat weliswaar het windaanbod boven woonhuizen, die zelden hoger zijn dan 10 meter, relatief laag is. Bij hogere gebouwen ontstaat echter een versnelling van de windstroom als gevolg van de hoogte van het gebouw zelf, of door het tunneleffect van meerdere gebouwen naast elkaar. De gebruikte bronnen spreken over een effect dat tot een 30% hoger windaanbod kan leiden, en een hogere energieopbrengst van 70% tot 170%. De meeste initiatieven voor windturbines in de gebouwde omgeving lijken daar geen rekening mee te houden. Een uitzondering hierop vormtde Turby, die speciaal is ontwikkeld voor plaatsing op gebouwen hoger dan 20 meter en die ook pas onder die omstandigheden optimaal kan functioneren. Ook de Tulipo is in principe ontwikkeld voor hogere gebouwen. Voor de korte termijn ziet men echter de meeste kansen voor scenario ‘op/naast’ Op langere termijn, na uitvoering van proefprojecten, ziet men zeker ook mogelijkheden


- 68 -


voor de beide andere scenario’s. Keuze voor een van de scenario’s is vooral afhankelijk van de context waarin de turbine geplaatst wordt. 2

Potentieel versus bouwtechnische eisen Het merendeel van het huidige aanbod van turbines voor de gebouwde omgeving zijn VAT’s. Deze leveren het beste rendement op schuine daken: daken die het meest worden toegepast in de particuliere woningbouwsector. Uit de analyse voor het plaatsingspotentieel volgt echter dat dit de sector is met het kleinste potentieel. Een ander knelpunt dat is gesignaleerd, is dat de constructies van sommige platte daken (van bedrijfsgebouwen) mogelijk niet geschikt zijn voor de plaatsing van turbines, in verband met het gewicht en de krachten die de turbine op de constructie uitoefent. Ook de maatverhoudingen van de gebouwen – in relatie tot de optimale plaats voor plaatsing van de turbines – vormen een knelpunt voor de optimale benutting van het plaatsingspotentieel. Daar staat tegenover dat het in principe ook mogelijk is om VAT turbines aan de gevel van gebouwen en horizontaal langs de dakrand te plaatsen. Een knelpunt daarbij is de turbulentie en het geringere windaanbod. Er is niet onderzocht welk plaatsingspotentieel dit kan opleveren. Bij de turbines van scenario 2, turbines geïntegreerd in het gebouwontwerp, doet zich technisch gezien vooral het knelpunt voor dat op maaiveldniveau de windhinder voor passanten onverwacht groot kan zijn.

3

Overige knelpunten Futuristische ontwerpen met stellingen over opbrengst en kosten zijn moeilijk op hun merites te beoordelen. De stap van een ontwerpschets inclusief een ‘artistimpression naar een berekende constructie die gebouwd en begroot kan worden is behoorlijk groot. Er is geen wetenschappelijk onderbouwde ervaring met het gedrag van kleine turbines in de bebouwde omgeving (b.v. de invloed van turbulentie op levensduur)

9.2.2

Juridische knelpunten Aan de plaatsing van windturbines op, aan, of in gebouwen zitten nogal wat juridische haken en ogen. Het kan, gezien de doorlooptijd van de verschillende vergunningprocedures, gemakkelijk meer dan een jaar duren voordat met de bouw begonnen kan worden. Goede voorbereiding is van groot belang, zowel voor de benodigde milieuvergunning als voor de bouwvergunning. In beide gevallen is de medewerking van de gemeente cruciaal. Het belangrijkste juridische knelpunt is dat in de huidige juridische kaders nog geen normen zijn opgenomen voor deze nieuwe techniek, terwijl in principe alle vergunningen ook voor de diverse scenario’s voor wind in de gebouwde omgeving noodzakelijk lijken. Een uitzondering vormen de turbines die een hoeveelheid energie opleveren die alleen voor eigen gebruik is. In dat geval is een milieuvergunning niet vereist.


- 69 -


De AMVB Voorzieningen en Installaties, die sinds 1 december jl. van kracht is, maakt dat onder bepaalde voorwaarden geen milieuvergunning hoeft worden aangevraagd, maar volstaan kan worden met een melding. Daarmee maakt de AMVB de procedures eenvoudiger. Deze AMVB is echter niet van toepassing voor de kleine turbines. In deze AMVB wordt verwezen naar de normen die aanwezig zijn voor bestaande turbi2 nes (IEC 61400-2 voor turbines met een rotoroppervlak kleiner dan 40 m en NVN 2 11400-0 voor turbines met een rotoroppervlak groter dan 40 m ). In deze normen zijn diverse eisen opgenomen aangaan de veiligheid van de turbines. Deze normen zijn echter geen van beide van toepassing op de hier besproken kleine turbines. Het laatste juridische knelpunt betreft de beleidsdocumenten waarop de bouwvergunning gebaseerd moet worden, het streek- en bestemmingsplan en ook de gemeentelijke Bouwverordening. Deze documenten zijn niet voorbereid op dit type windturbines. Naar verwachting zullen in elk geval de gemeentelijke documenten, het bestemmingsplan en de Bouwverordening, in veel gevallen aangepast moeten worden. Een onzekerheid waarmee we bij de juridische analyse in dit rapport te kampen hadden, is dat we niet konden beschikken over kwantitatieve gegevens die concrete uitspraken ten aanzien van de milieuhygiënische aspecten van de turbines mogelijk maakten: gegevens over rotorsnelheid, frequenties, trillingen, schitteringen, etc. In principe zijn deze gegevens aanwezig bij de ontwikkelaars. Zij achtten deze echter nog niet rijp genoeg om 11 beschikbaar te stellen voor het onderzoek. 9.2.3

Sociologische knelpunten De sociologische knelpunten die zich voordoen bij windturbines in de gebouwde omgeving lijken nauwelijks te verschillen van de knelpunten bij de grote turbines voor het landelijke gebied. 2

Invloed op de ruimtelijke kwaliteit Formeel gezien zijn op dit punt geen knelpunten te verwachten. Het wordt vooral gezien als een kwestie van smaak. Gezien de onbekendheid met het fenomeen dat windturbines geplaatst worden in een omgeving met concentraties van mensen kan ook hier het Nimby-effect optreden. Dit Nimby-effect moet dan vooral gezien worden al een vertaling van het afwijzen van veranderingen in de leefomgeving en angst voor het onbekende.

3

Procedureel Hier ligt vooral een rol voor gemeenten, gezien het lokale karakter. Het zijn echter ook de gemeentelijke respondenten die het meest twijfelden aan de mogelijkheden voor windenergie in de gebouwde omgeving. Een ander knelpunt in dit verband is het feit dat de huidige procedures vaak complex en langdurig zijn: té complex en langdurig voor de kleine turbines, is de mening van diverse respondenten. Dit zal potentiële initiatiefnemers ervan kunnen weerhouden

11

Volledigheidshalve moet opgemerkt worden dat in de laatste dagen van het onderzoek nog een aantal gegevens zijn verstrekt. Het was echter niet meer mogelijk om deze te verwerken. Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 70 -


om aan een project te beginnen. De inspanningen wegen dan immers niet op tegen het rendement – of dat nu een financieel rendement, of een groen imago is. 9.2.4

Economische knelpunten Zoals te verwachten bij een nieuwe techniek is de huidige kostprijs het belangrijkste knelpunt. Uit de analyses blijkt dat lift c.q. Darrieus turbines een goede kans hebben om op korte termijn rendabel toegepast te kunnen worden in het geval van opwekking voor eigen gebruik. Turbines met een horizontale as zullen dit stadium naar verwachting iets eerder bereiken dan die met een verticale as. Onbekendheid over het gedrag en de levensduur van de turbines in het turbulente windklimaat van de gebouwde omgeving vormen hierbij het belangrijkste knelpunt.

9.2.5

De knelpunten op een rijtje 1. Alle typen turbines voor de gebouwde omgeving, met uitzondering van de Virya 5, verkeren nog in een ontwikkelingsstadium. Er zijn daardoor nauwelijks praktijkgegevens bekend. 2. De meeste windturbines voor de gebouwde omgeving zijn vooral ontworpen voor lage windsnelheden, terwijl de windsnelheid boven hoge gebouwen groter kan zijn dan in de vrije ruimte. Een uitzondering hierop vormt de Turby. 3. Er zijn geen turbines die speciaal voor schuine daken zijn ontworpen. 4. Dakconstructies van bestaande bedrijfsgebouwen lijken vaak niet geschikt voor plaatsing van turbines. 5. Maatverhoudingen van utiliteitsgebouwen vormen een knelpunt voor optimale benutting van het plaatsingspotentieel. 6. Op maaiveldniveau kan de vorm van het gebouw van het geïntegreerde concept voor passanten onverwacht groot windhinder hebben. 7. Bouwtechnische ontwerpen zijn niet ontwikkeld voor de toepassing van turbines. 8. Stedenbouwkundige ontwerpen zijn niet uitgelegd zijn op de integratie van windturbines in de gebouwde omgeving. 9. De AMVB Voorzieningen en Installaties is niet van toepassing op dit type turbines. 10. Er is nog geen certificering voor dit type turbines. 11. De gemeentelijke Bouwverordening geeft geen normen voor dit type turbines. 12. De bestemmingsplannen spelen niet in op dit type turbines. 13. Procedures voor vergunningaanvragen zijn complex en langdurig. 14. Er zijn onvoldoende financiële stimuleringsmaatregelen. 15. Het Nimby-effect zal in de gebouwde omgeving mogelijk een nog grotere rol spelen dan in het landelijke gebied.

9.3

Tot slot Het totaal te plaatsen vermogen van windenergie in de gebouwde omgeving is beperkt en heeft slechts een geringe bijdrage aan de landelijke doelstelling. Het lijkt echter niet juist om de waarde van windturbines in de gebouwde omgeving volledig te meten aan de bijdrage aan deze doelstelling. Uit de motieven voor de ontwikkeling van dit type turbines blijkt dat er een marktvraag is, die vooral wordt ingegeven door emotionele argumenten: het zichtbaar maken van een groen imago en het dichter bij de mensen brengen van Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving Eindrapport

- 71 -


duurzame energie. Vanuit dit perspectief zullen windturbines dus veeleer een indirecte waarde kunnen hebben in de vorm van het vergroten van de bekendheid en dientengevolge het mogelijk verminderen van het Nimby-effect.


- 72 -



- 73 -


LITERATUURLIJST Documentatie C.O.R.E. International bv., 2002. Notitie betreffende achtergrond, plaatsingspotentieel en power-curve. BDSP Partnership Ltd., Department of Aeronautics, Imperial College Londen, Mecal Applied Mechanics BV., Institut für Baukonstruktion und Entwerfen L2, Universität Stuttgart, 2001. Abstract Wind energy for the built environment (Project WEB). BDSP Partnership Ltd., Department of Aeronautics, Imperial College Londen, Mecal Applied Mechanics BV., Institut für Baukonstruktion und Entwerfen L2, Universität Stuttgart, 2001. Wind energy for the built environment (Project WEB). Dienst uitvoering en toezicht Elektriciteitswet, 2001. Netcode; Voorwaarden als bedoeld in artikel 26, lid 1, sub a van de Elektriciteitswet 1998 (versie november 2001). Ecofys, z.j. Notitie Urban Turbines. Ekomation, 2000. De PV-markt na 2000; marktonderzoek naar segmentatie van en stimuleringsinstrumenten voor de netgekoppelde PV-markt na 2000 in Nederland, Rotterdam, januari 2000. Gasch, R., 1996. Windkraftanlagen; Grundlagen und Entwurf, B.G. Teubner Stuttgart. K+V organisatie adviesbureau bv, 2000. Second opinion businessplan kleine windturbine. Knoppers, R., 2001. Windvangers; gladde kantoorgebouwen leiden wind naar turbines, in: NRC 6 oktober 2001. NGUp, 2001. The WindWall – renewable energy from utility buildings, apartment blocks and family homes. Ruesink, J., 2001. Twente krijgt kleinste windmolen op de daken, in: niet bekend. Staatsblad , 2001. Besluit van 18 oktober 2001, houdende regels voor voorzieningen en installaties (Besluit voorzieningen en installaties milieubeheer).



Staatscourant, 2001. Regeling groencertificaten Elektriciteitswet 1998. Vries, E. de, 2001. Windturbines op het dak, in: Energietechniek, blz. 424-427, september 2001. Bussel van G., Windenergie in de gebouwde omgeving, Windnieuws, mei 2001. Timmers G., Wind energy comes to town; small wind turbines in the urban environment, Renewable Energy World, may-june 2001.

Vries, E. de, 2001. ‘Urban’ turbines: markt en technologie in de lift, in: Stromen; Energievoorziening 15 december 2001. Wijland, G. van, 2001. Wind in de gebouwde omgeving: mogelijkheden genoeg, in: Duurzame energie, blz. 30-32, augustus 2001.

Websites www.ampair.com www.bdsp.com www.bornair.com www.cordis.lu www.core-international.nl www.eru.rl.ac.uk www.gosolar.u-net.com www.jxj.com www.mecal.nl www.shields.fi www.windenergy.com www.windside.com



BIJLAGEN BIJLAGE A BIJLAGE B BIJLAGE C BIJLAGE D BIJLAGE E BIJLAGE F

Verwerkte interviews Vragenlijst Technische aspecten van de turbines Overzicht technische specificaties ‘oude’ en ‘nieuwe’ turbines Relevante beleidsdocumenten Resultaten van de vergelijking van meerdere kleine turbines



BIJLAGE A: Overzicht van respondenten Nr.

Respondent(en)

Organisatie

Functie

Type organisatie

(01)

Hans Wichen

Betuwind

Oprichter & voorzitter

‘Belangenbehartiger’

(02)

Dick Sidler

Directeur

(03)

Hans Kursten

C.O.R.E. International ENECO Energie

--

Turbine ontwikkelaar Energiebedrijf

(04)

Ruud van Rijn

Energie 2050

Directeur

‘Belangenbehartiger’

(05)

Michael Wultch

Essent Duurzaam

--

Energiebedrijf

(06)

Tanja van Rossum

Gemeente Culemborg

Milieutechnisch medewerker

Gemeente

(07)

A. Kögeler Bert Aalders

(09)

Paul Schraven

Juridisch beleidsmedewerker Energiecoördinator & milieuadviseur bedrijven --

Gemeente

(08)

(10)

Cees Bakker

Gemeente Heerhugowaard Gemeente Zutphen Lagerwey the Windmaster ODE

(11)

Harrie Laagland

(12)

Gemeente

Secretaris ODE

Turbine –ontwikkelaar ‘Belangenbehartiger’

Provincie Gelderland

Windcoördinator

Provincie

Jacco Farla

Provincie Noord-Brabant

Energiecoördinator

Provincie

(13)

Arend Bosma

--

Provincie

(14)

Jadranka Cace

Provincie Zuid-Holland NUON

--

Energiebedrijf

(15)

Rob van Beek

Ecofys

Projectleider, ontwerper

(16)

Rob Roelofs

NGUp

Directeur

Turbine –ontwikkelaar Turbine –ontwikkelaar

(17)

Marcel van Duijvendijk

Mecal

--

Turbine –ontwikkelaar

(18)

Hans Groeneveld

Gemeente Rotterdam

Energiecoördinator en windenergie

Gemeente

Ronald Kooman

Gemeente Rotterdam Gemeente Apeldoorn TU Delft

Gemeentewerken

Gemeente

Energiecoördinator

Gemeente

--

Wetenschappelijk instituut

(19)

A.F. Kok

(20)

Sander Mertens



BIJLAGE B: Vragenlijst Technische knelpunten Technische aspecten gebouwen: - Wat voor type turbine is geschikt voor plaatsing op woonhuizen? - Wat voor type turbine is geschikt voor plaatsing in woonwijken tussen de huizen, boven de wegen of in open ruimtes en dergelijke? - Wat voor type turbine is geschikt voor aan de gevel van kantoor en/of bedrijfsgebouwen? - Wat voor type turbine is geschikt voor plaatsing op gebouwen hoger dan 12 m? - Welke krachten worden er op het gebouw uitgeoefend (per type turbine) en wat betekent dat voor de bouwconstructie? - Idem voor trillingen. - Bij nieuwbouw: welke implicaties heeft dat voor het stedenbouwkundige, architectonische en constructieve ontwerp? - Wat is het windaanbod tussen bestaande gebouwen? - Wat is het effect op de windhinder tussen gebouwen als deze situatie in een ontwerp enigermate geoptimaliseerd is voor windturbines? - Wat is het effect van windturbines op gebouwen en/of direct aan de gevel voor geluidshinder en trillingshinder in gebouwen?

-

-

Technische aspecten turbines: Wat zijn de belangrijkste factoren die het plaatsingspotentiaal in de gebouwde omgeving bepalen (trilling, geluid, afmeting turbines en/of rotoren, (te genereren) windaanbod belasting op gebouwen)? Wat zal het rendement zijn van elk type turbine (als uitkomst van investering en opbrengst)? Hoe makkelijk kan de opgewekte energie worden afgevoerd/verwerkt? Idem bij plaatsing op bestaande gebouwen. Wat voor afstanden dienen er tussen de turbines gehanteerd te worden? Wat voor ontwerp/inrichtingseisen dienen aan elk type turbine gesteld te worden?

Economische knelpunten - Wat zijn de kosten en baten per kWh (eventueel verlies aan bruikbare gebouwruimte, investering in de turbine, extra investering in de gebouwconstructie? - Wat zijn de investeringskosten (turbines, verankering, onderhoud)? - Wat doe je met de opgewekte energie en wat is de marktwaarde? - Wat is de levensduur van een dergelijke turbine? - Op welke subsidies zou een beroep kunnen worden gedaan? - Wat zijn de financiële gevolgen van de techniek die zal moeten worden toegepast om windenergie in de gebouwde omgeving rendabel te exploiteren? - Hoe groot is de concurrentie met PV?



Planologische knelpunten - Welke weten regelgeving en beleidskaders bepalen de (on)mogelijkheden voor plaatsing en ingebruikneming van turbines in de gebouwde omgeving? - Moet/mag de energieopbrengst van de turbines in de gebouwde omgeving worden meegerekend bij de provinciale taakstelling? - Is er een vergunning of ontheffing nodig om een kleine turbine op bv. een dak te plaatsen? Zo ja, welke? - Is het wenselijk om de locaties van de windturbines in het streekplan aan te merken als concrete beleidsbeslissing? - Welke type windturbines zullen onder het bereik van het toekomstige Besluit voorzieningen en installaties milieubeheer komen te vallen? - Hoe dient rekening te worden gehouden met de veiligheid van omwonenden en voorbijgangers? - Hoe kan wildgroei van windturbines worden voorkomen en een zorgvuldige inpassing worden bereikt? - Wat voor mechanisme wil de overheid inzetten om wind in de gebouwde omgeving te stimuleren? Sociologische knelpunten - Welke veiligheidsrisico’s zijn er? - Welke gezondheidsrisico’s zijn er? - In welke mate beïnvloedt een turbines de ruimtelijke kwaliteit? - In welke mate kan een kleine turbine hinderlijk zijn voor de omgeving? - Welke bezwaren zijn er te verwachten t.a.v. de kleinere turbines? - Hoe kan deze vorm van windenergie meer acceptabel worden gemaakt voor et publiek?



BIJLAGE C: Technische aspecten van de turbines VAT versus HAT Ten aanzien van turbines kan onderscheid worden geHAT maakt tussen Horizontale As Turbines (HAT) en Verticale As Turbines (VAT). Beide typen hebben hun voordelen en nadelen. In tegenstelling tot een VAT heeft een HAT een gondel die boven op een mast gemonteerd moet worden. In verband met draaiende windrichVAT tingen is de HAT afhankelijk van een kruisysteem waarmee de turbine in de wind kan worden gedraaid. Omdat een HAT de wind moet kunnen ‘volgen’ functioneert dit type turbine niet goed 12 onder turbulente omstandigheden. De welbekende turbines die verspreid over Nederland staan opgesteld, solitair danwel geclusterd, zijn alle voorbeelden van HAT’s. “Bij een VAT vervalt de noodzaak voor een kruisysteem en voor een anti-kabel-twist voorziening en is geen gondel nodig”. Door het ontbreken van een mast is, qua akoestische hinder, geen sprake van mastterugslag. Bovendien is van visuele hinder van de draaiende rotorbladen geen sprake. Deze eigenschappen dragen er aan bij dat de VAT een veiligere turbine is dan een HAT (C.O.R.E. International, 2001). VAT’s kunnen energie uit wind halen onafhankelijk van de windrichting en zijn daardoor minder gevoelig voor wisselend windrichtingen. Eveneens zijn deze turbines minder gevoelig voor de schuine aanstroming van wind. “Voor HAT turbines betekent schuine aanstroming op de rotor negatieve beïnvloeding van het rendement en mogelijk snellere vermoeiing” (De Vries, 2001). Savonius versus Darrieus Verticale as turbines kunnen verder worden onderverdeeld in een tweetal categorieën. Er zijn immers twee ontwerpen waarvan alle VAT’s zijn afgeleid: -

“de Savonius rotor, een weerstandsrotor met een maximaal theoretisch rendement van 19%; de Darrieus rotor met een maximaal theoretisch rendement van 59%” (C.O.R.E. International, 2001).

Savonius

Darrieus

Turbines met een Savonius rotor zijn over het algemeen compacte en relatief langzaam draaiende turbines (λ≈1) . Door deze geringe draaisnelheid blijft de belasting op het gebouw zeer beperkt. Van dit type turbine zijn in Nederland reeds duizenden geïnstalleerd als ventilatoren op gebouwen en in sommige gevallen zelfs op vrachtwagens. De windsnelheidsmeters die in het veld zijn opgesteld zijn ook voorbeelden van Savonius rotoren. Een kenmerk van de turbines met een Darrieus rotor is dat ze over het algemeen sneller kunnen draaien dan turbines met Savonius rotoren. Een Darrieus kent een gemiddelde λ van 5 á 6. Deze turbines staan ook wel bekend als ‘roomkloppers’. In Amerika en Cana-

12

Turbulentie is het optreden van wervelingen waarbij veranderingen in windsterkte en –richting optreden.



da zijn dergelijke turbines in zeer grote getallen geproduceerd, maar zijn in de loop der tijd grotendeels weer uit beeld verdwenen wegens het lage rendement. Een goed voorbeeld van dit type ontwerp is de Globuan die door Remu wordt ontwikkeld. De Darrieus heeft als grote voordeel dat deze vanuit verschillende kanten wordt aangestuwd. Het voornaamste nadeel van deze turbine is dat het sneller last heeft van trillingen. Het rendement van een Darrieus rotor (< 59%) ligt aanzienlijk hoger dan dat van een Savonius rotor (< 19%). Deze getallen geven aan dat een Darrieus rotor circa 59% van het totale windaanbod benut terwijl een Savonius rotor slechts 19% benut. Beide ontwerpen zijn qua dimensionering echter flexibel. De eigenschappen van beide principes zijn in onderstaande tabel weergegeven. Tabel C1: Eigenschappen van de Savonius en Darrieus rotor Savonius

Darrieus

Snellopendheid (λ) Geluid

1 Gering

3-10 > 70 dB(A)

Trillingen

Onderkritisch toerental, weinig trillingen

Hinderlijke aërodynamische trillingen

Visueel

Geen probleem mits drie bladen

Geen probleem

Rotor rendement 2 Vermogen per m rotor oppervlak, bij: Nel = 85% Windsnelheid 12 m/s

< 19% < 180 W

< 59% < 560 W

Bron: C.O.R.E. International, 2001.

De bovenstaande tabel geeft tevens aan dat de Darrieus rotor meer geluid en trillingen produceert dan de Savonius rotor. Zoals eerder gezegd staan hier tegenover wel een hoger rendement en vermogen. Weerstand versus lift Het onderscheid tussen weerstandturbines (‘dragturbiDrag nes’) en liftturbines wordt bepaald door de wijze waarop energie wordt ontrokken aan de wind. Bij weerstandsturbines is de bladbeweging waarbij energie wordt onttrokken aan de wind parallel aan de windrichting. Door de vormgeving en positionering van de rotorblaLift den worden deze turbines enerzijds aangedreven maar anderzijds ook afgeremd door de wind. Weerstandturbines hebben zelden een tipsnelheid die hoger is dan de windsnelheid (λ≤1). Bij liftturbines neemt de tipsnelheid echter toe naarmate de windsnelheid toeneemt. De bladbeweging waarbij energie wordt onttrokken aan de lucht is loodrecht op de windrichting. Bij deze turbines is een λ van 5 of 6 niet ongebruikelijk. Dit onderscheid kan zowel bij HAT’s als VAT’s worden gemaakt. Ten aanzien van de VAT’s dient opgemerkt te worden dat turbines met een Savonius rotor (λ is 1) weerstandturbines zijn en turbines met een Darrieus rotor (λ is 3 tot 10) liftturbines zijn.



Tandwielkast versus direct drive Tenslotte kan nog onderscheid worden gemaakt tussen turbines die gebruik maken van een tandwielkast en Tandwielkast turbines die gebruik maken van direct drive. Enerzijds betreft het turbines die een tandwielmechanisme gebruiken om de verschillende windsnelheden optimaal te benutten voor energieopwekking. Tevens kan hiermee worden voorkomen dat de draaisnelheid van de rotoren Direct drive evenredig met de wind toeneemt. Turbines die gebruik maken van direct drive kennen minder bewegende onderdelen (tandwielen en assen) en zijn voorzien van een speciale generator, de zogenaamde ringgenerator. Het ontbreken van een tandwielmechanisme bij direct drive turbines betekent meteen minder trilling, geluid en onderhoud. Resumé Dit alles samenvattend kunnen de verschillende types als volgt worden onderscheiden waarbij voor zowel de HAT’s als de VAT’s eventueel nog onderscheid gemaakt kan worden tussen weerstand- of liftturbines. In de onderstaande figuur zijn tevens de 6 initiatieven weergegeven. Samenvatting: Typering turbines

Drag HAT Lift

Tulipo Virya 5

Savonius Globuan

VAT Darrieus


Turby The WindWall Neoga


BIJLAGE D: Overzicht technische specificaties ‘oude’ en ‘nieuwe’ turbines



BIJLAGE E: Relevante beleidsdocumenten



Besluit voorzieningen en installaties milieubeheer



Bouwbesluit



Bouwverordening



BIJLAGE F: Resultaten van de vergelijking van meerdere kleine turbines 2

Figuur F.1: Investeringskosten per m rotoroppervlak voor diverse typen kleine windturbines Investeringskosten m2 rotoroppervlak voor de diverse turbinetypes Kosten per m2: 11553 EUR 4500

4000


3500

3000

2500

2000

1500

1000

500 Investeringskosten per m2 rotoropp.

Jacobs 20 (60)

Jacobs 17.5 (50)

Jacobs 15 (42.9)

Jacobs 12.5 (38.5)

Alize 10 (38.5)

Jacobs 10 (38.5)

Bergey 10 (38)

Montana 5.8 (19.6)

Tulipo 2.5 (19.6)

Virya 2 (19.6)

Passat 1.4 (7.7)

Windside 1.2 (4)

Turby 2 (3.6)*

Windside 0.1 (0.2)

0

Turbinetype (met rotoroppervlak)

Figuur F.2: Investeringskosten per kWe voor diverse typen kleine windturbines Investeringskosten per kWe (nominaal vermogen) voor de diverse turbinetypes Kosten per kWe: 28883 14000 13000 12000 11000


10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 Investeringskosten per kWe 1000

Jacobs (20)

Jacobs (17.5)

Jacobs (15)

Jacobs (12.5)

Alize (10)

Bergey (10)

Jacobs (10)

Montana (5.8)

Tulipo (2.5)

Turby (2)*

Virya (2)

Passat (1.4)

Windside (1.2)

Windside (0.1)

0

Turbinetype (met nominaal vermogen)



Figuur F.3: Stroomprijs per kWh voor diverse typen kleine windturbines Stroomprijs in EURct per kWh per kleine windturbine (economische levensduur 20 jaar, economisch rendement 8%, gemiddelde windsnelheden van 4; 5 en 6.5 m/s) Zon-PV Jacobs (20)

Turbinetype (gerangschikt naar vermogen in kW)

Jacobs (17.5) Grote windturbines

Jacobs (15) Jacobs (12.5) Jacobs (10) Alize (10) Bergey (10)

Terugleververgoeding

Montana (5.8) Tulipo (2.5) Turby (2)* Virya (2) Passat (1.4) Windside (1.2)

Kleinverbruiktarief

Windside (0,1) 1,0

10,0

100,0

1000,0

Stroomprijs (EURct/kWh)



A COMPANY OF HASKONING NEDERLAND BV RUIMTELIJKE ONTWIKKELING. Opwekking van windenergie in de gebouwde omgeving. 18 januari 2002 Eindrapport

Recommend Documents