Sustainaweekly - Kansen en uitdagingen voor windenergie

Economie thema: Windenergie is een belangrijke strategische bron voor hernieuwbare energie. Windenergie op land is de goedkoopste hernieuwbare bron voor elektriciteit. De Levelized Cost Of Electricity (LCOE) zijn gedaald voor zowel onshore als onshore stroom, wat onder andere heeft bijgedragen aan het stimuleren van de inzet wereldwijd. Ruimtelijke claims en sociale acceptatie zijn de grootste uitdagingen voor de ontwikkeling van windenergie op land. Beperkte netwerkcapaciteit kan de uitrol van windenergie beperken of vertragen.Sector thema: We hebben drie mogelijke toekomstige emissiescenario's voor vrachtwagens gedefinieerd. We gaan uit van de volgende scenario's: beleid/positief, basis en negatief. Het positieve scenario gaat ervan uit dat het overheidsbeleid volgens plan verloopt en dat de knelpunten voldoende worden aangepakt. In de andere scenario's houden we rekening met knelpunten zoals betaalbaarheid, technologie, kosten, tekort aan metalen en uitdagingen om het net aan te passen.ESG in cijfers: In een vast onderdeel van onze Weekly presenteren we enkele grafieken met de belangrijkste indicatoren voor ESG-financiering en de energietransitie.

De wind van verandering waait

• Windenergie is een belangrijke strategische bron voor hernieuwbare energie

• Windenergie op land is de goedkoopste hernieuwbare bron voor elektriciteit

• De Levelized Cost Of Electricity (LCOE) zijn gedaald voor zowel onshore als onshore energie, wat onder andere heeft bijgedragen aan het stimuleren van de inzet wereldwijd

• Ruimtelijke claims en sociale acceptatie zijn de belangrijkste uitdagingen voor de ontwikkeling van windenergie op land

• Beperkte netcapaciteit kan de uitrol van windenergie beperken of vertragen

Windmolens zijn lange tijd een belangrijke manier geweest om energie te winnen voor verschillende economische doeleinden. Ze speelden een essentiële rol in de landbouw en werden verder een nationaal symbool voor Nederland. Door de klimaatverandering en de prioriteit die sommige landen, zoals de Europese Unie, geven aan energiezekerheid, is windenergie bovenaan de lijst komen te staan als strategische hernieuwbare energiebron. Op basis van de locatie van de windturbine kunnen we onderscheid maken tussen offshore (windturbines die zich op het water bevinden, meestal oceanen) en onshore wind (deze turbines staan op het land). Elk van deze turbines heeft voor- en nadelen. Wind op zee heeft bijvoorbeeld een relatief stabielere wind, maar is duurder om in te zetten en vereist ondersteunende investeringen in de infrastructuur.

In dit artikel zetten we de rol van windenergie in de energietransitie uiteen, samen met de bijbehorende trends in kosten en investeringen en de uitdagingen die gepaard gaan met windenergie.

De rol van windenergie in de transitie

Naast zonne-energie is windenergie één van de belangrijkste pijlers voor de energietransitie. In tegenstelling tot zonne-energie investeren huishoudens echter niet direct in windinstallaties. Windenergie-installaties worden dus voornamelijk geïnstalleerd door middel van grote investeringen.

Europa wordt beschouwd als een land met een overvloed aan windenergie. Met het REPowerEU-plan streeft de Europese Unie naar een aandeel hernieuwbare energie van 39% van de Europese elektriciteitsmix in 2030. Dit doel is in mei 2023 verder verhoogd naar 42,5%. Om dit doel te bereiken moet de windenergiecapaciteit in de EU in de periode 2023-2027 met 129 GW toenemen, bovenop de huidige 255 GW die al is geïnstalleerd.

Wereldwijd, en volgens de Global Wind Energy Council (GWEC), bereikte de windenergiecapaciteit 906 GW tegen het einde van 2022, met een groei van 9% van jaar tot jaar. GWEC voorspelt verder dat er in de periode 2023-2027 680 GW aan nieuwe capaciteit zal worden toegevoegd.

Windenergie speelt dus een essentiële rol in de energietransitie. Het volgende hoofdstuk gaat in op de trends in windenergie en de belangrijkste drijfveren voor investeringen in windenergie.

Trends in windenergie

De Levelized cost of electricity (LCOE) is een nuttige maatstaf om verschillende elektriciteitsbronnen te vergelijken. LCOE wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de som van de verdisconteerde levensduurkosten van een technologie en de som van de verdisconteerde energieproductie. De kosten kunnen investeringskosten, exploitatie- en onderhoudskosten of ontmantelingskosten omvatten. De LCOE hangt af van veel factoren, zoals de discontovoet en de huidige staat van de technologie. De maturiteit van de technologie en de hoge capaciteitsfactor (1) van windturbines hebben bijgedragen aan het verlagen van de LCOE. Windenergie op land is dan ook een van de goedkoopste energiebronnen (voor Europa de goedkoopste), gevolgd door zon-PV, kernenergie en windenergie op zee, zoals te zien is aan de linkerkant van onderstaande figuur. Dit benadrukt de concurrentiepositie van windenergie in vergelijking met andere alternatieven. Het rechterpaneel van de figuur laat zien hoe de LCOE in de loop der tijd zijn geëvolueerd. De grafiek toont een duidelijke daling van de wereldwijde LCOE voor zowel windenergie op land als windenergie op zee. Van alle landen heeft China de laagste LCOE voor windenergie op land en op zee. De LCOE van windenergie op zee zal naar verwachting voor de meeste landen dalen, met een verwachte sterke daling voor Frankrijk, Duitsland en Nederland tegen 2025 en voor de Verenigde Staten tegen 2030.

De daling van de LCOE, samen met de beleidsondersteuning en de bezorgdheid over de energiezekerheid hebben de investeringen in windenergie gestimuleerd, zoals te zien is in de onderstaande figuur. De capaciteitstoevoegingen (linker figuur) bereikten hun hoogste niveau in 2020. Deze investeringen werden voornamelijk gedreven door installaties in China, omdat ontwikkelaars hun projecten versneld afrondden om te kunnen profiteren van het laatste jaar (2020) van de subsidieregeling die door de Chinese overheid wordt aangeboden. Ook in de EU nam de windenergiecapaciteit toe, vooral door de uitrol in Duitsland en Spanje. Volgens het IEA heeft de uitrol van zonne- en windenergie de EU geholpen om de gevolgen van de energiecrisis te verzachten, met een geschatte besparing van 100 miljoen euro op de energierekening.

Uitdagingen windenergie

Zelfs met het potentieel en de toenemende rol van wind als hernieuwbare energiebron, zijn er verschillende uitdagingen die het gebruik van windenergie beïnvloeden. Sommige van deze uitdagingen verschillen tussen windenergie op land en windenergie op zee. Hieronder belichten we enkele van deze uitdagingen.

Ruimtelijke eis

Hernieuwbare energiebronnen hebben meer ruimte nodig dan hun fossiele tegenhangers. We kunnen twee soorten ruimtelijke claims definiëren. Juridische en technische. Voor windenergie kan de wettelijke ruimtelijke claim gedefinieerd worden als de wettelijk bepaalde ruimte rond de windturbine, meestal voor veiligheidsdoeleinden. De technische ruimtelijke claim kan worden gedefinieerd als de ruimte die rond de turbine nodig is om efficiënt te werken (zie hier voor meer informatie). Bijvoorbeeld, afstand tot andere windturbines om turbulentie en zgn. zogverliezen (energieverlies door onderdruk en wervelingen nadat de wind door de turbine is gegaan) te vermijden, of afstand tot gebouwen om lawaai en schaduwen van wieken op gebouwen te minimaliseren. Bovendien is er extra ruimte nodig voor ondersteunende infrastructuur, zoals opslag en netuitbreidingen. Dat wil zeggen dat de ruimte die nodig is voor windturbines groter is dan die van de eigenlijke installaties, wat de concurrentiepositie vermindert en een beperkende factor kan worden voor investeringen in windenergie in vergelijking met andere alternatieven, vooral voor windenergie op land.

Vergunningen

Zoals bij alle grootschalige langetermijninvesteringen zijn vergunningen en veilingontwerpen een van de belangrijkste obstakels die de groei van windenergie beperken. Een oplossing zou een flexibel vergunningensysteem kunnen zijn dat rekening houdt met de snelle technologische veranderingen. Locatiestudies door de overheid zouden ook een rol kunnen spelen bij het verkorten van de wachttijden en het verminderen van de onzekerheid voor potentiële investeerders. Naar aanleiding van de energiecrisis hebben de EU-landen zich gericht op het versoepelen van de regelgeving en het beleid met betrekking tot vergunningen om de uitrol van windenergie en PV voor nutsbedrijven mogelijk te maken en te versnellen (zie hier).

Net-/systeemintegratie

De ontwikkeling van offshore netwerkverbindingen is essentieel voor de bloei van windenergie. Netcapaciteit is één van de grootste knelpunten die de uitrol van windprojecten kunnen beperken of vertragen. Netaansluitingsoplossingen kunnen bestaan uit een middenspanningsnet voor onshore projecten en een hoogspanningsnet voor grote parken, zowel onshore als offshore. Balanceringsoplossingen op nationaal en Europees niveau kunnen ook een rol spelen bij het flexibeler maken van het net. Bijvoorbeeld door meer gebruik te maken van interconnectoren, flexibele vraag en opslag, samen met het creëren van capaciteitsmarkten voor adequaatheid op lange termijn.

Tot slot kunnen uitdagingen met betrekking tot systeemintegratie worden verlicht door ruimtelijke afvlakking, aangevuld met zonne-energie, marktintegratie, opslag en flexibele opwekking/vraagrespons.

Maatschappelijke acceptatie

Publieke acceptatie is een van de grootste obstakels voor windenergie op land, vooral in steden waar er andere concurrerende alternatieven zijn, waardoor acceptatie onzeker, tijd- en schokgevoelig is. De bezorgdheid over de energiezekerheid in Europa heeft bijvoorbeeld, samen met de snelle klimaatveranderingen, de prioriteiten herschikt en de sociale acceptatie van hernieuwbare energie-installaties, waaronder windturbines, vergroot.

Het normaliseren van de vereiste afstand tot windturbines kan de acceptatie van onshore wind door het publiek vergroten. Als dergelijke normen echter de ruimtelijke claim van de windturbine vergroten, kan de haalbaarheid van bepaalde projecten in gevaar komen (zie hier).

Kosten

Windenergie heeft te maken gehad met stijgende kosten als gevolg van de prijsstijgingen van de belangrijkste materialen zoals staal, in combinatie met knelpunten in de toeleveringsketens. Gezien de snelle daling van de kosten van andere alternatieve energiebronnen zoals zon-PV, is het nodig om de kosten van windturbines te verlagen, in het bijzonder voor offshore windenergie. Dit zou de concurrentiepositie van windenergie verbeteren en de technologie meer stabiliteit geven op het gebied van financiering en steunregelingen.

Economische gevolgen en gevolgen voor de biodiversiteit

Windenergie zou een verdringingseffect hebben op andere economische activiteiten. Visserij zal bijvoorbeeld worden gehinderd in de buurt van offshore-windparken. Bovendien vormt de bezorgdheid over het behoud van de biodiversiteit een andere uitdaging voor windenergie. De wieken van windturbines en het lawaai dat ze maken, zouden bijvoorbeeld het gedrag van dieren veranderen en de biodiversiteit negatief beïnvloeden. Ook de circulariteit van windturbines is een belangrijk punt van zorg dat moet worden aangepakt. Innovaties in systeemintegratieconcepten en natuurinclusieve ontwerpen zijn echter veelbelovende oplossingen op deze gebieden.

(1) De capaciteitsfactor van een intermitterende bron meet het vermogen dat wordt geproduceerd door een hernieuwbare bron in vergelijking met zijn maximale potentieel. Windturbines hebben een capaciteitsfactor die varieert tussen 0,25 en 0,30 voor onshore windturbines en tussen 0,40 en 0,45 voor offshore windturbines.