Roofs 2016-09-36 Heeft wind op daken de toekomst? (premium)

In de rubriek Trendwatcher behandelt Roofs actuele en toekomstige ontwikkelingen in de dakenbranche. Er is veel dynamiek en zo ontstaan veel kansen en uitdagingen voor de dakenbranche.

We kennen allemaal de toepassing van PV en zonnecollectoren op daken en de recente combinaties daarvan. Veel minder aandacht lijkt er tot nu toe te zijn voor de toepassing van windenergie op daken. Toch zijn er steeds meer toepassingen verkrijgbaar voor windenergie op daken en zijn er veel ontwikkelingen, die ook innovatieprijzen winnen en financiering weten te krijgen. Dit artikel verkent of windenergie op daken een trend is aan de hand van de stelling: “Wind op daken heeft de toekomst”. Wat zijn argumenten voor of tegen de stelling?

Hendrik Jan Kaal

Wind op daken: hoe staat de vlag erbij?

Kleine windturbines worden al sinds lange tijd ontwikkeld en op de markt gebracht. Toepassingen zijn, zeker in gebieden waar geen elektriciteitsvoorziening is, uitermate nuttig. Bij het toepassen van windturbines op daken zien we steeds meer producten verschijnen voor stedelijke en landelijke omgevingen waar wel stroomvoorziening is. Innovatie op dit gebied wordt gestimuleerd, er is ook subsidie voor te krijgen. Ook wordt er steeds vaker onderzoek gedaan naar de werkelijke rendementen. Zo heeft de Hogeschool Utrecht een kleine windmolen geplaatst op haar Duurzame Energie Proeftuin, onder meer om onderzoek te doen. Deze proeftuin is onderdeel van het Duurzame Dakenplan van de provincie Utrecht. Ook zijn er verschillende technische universiteiten actief in research en de oorsprong van start-ups die kleine windturbines ontwikkelen en op de markt brengen. Ook internationaal is er belangstelling, in België wordt onderzoek gedaan en ook uit Engeland komen interessante ontwikkelingen.

“Wind op daken gaat boomen!”

Efficiëntie neemt toe

De energieopbrengst van kleine windmolens die geschikt zijn voor montage op daken neemt toe. De technologische ontwikkeling schrijdt voort, in ontwerp, materiaalgebruik en constructie. Ook wordt er meer gebruik gemaakt van kennis over windsnelheden rond gebouwen. Hierbij is vooral de verhoogde windsnelheid bij de randen van daken een drijvende kracht. Een kleine windmolen heeft tegenwoordig al een energieopbrengst van 300 kW tot 2000 kW. Dat komt neer op een half tot meer dan een heel huishouden (in Nederland ca. 3.300 kWh/jaar). Daarbij komt dat er steeds meer turbines komen, die claimen ook in stedelijk gebied een goede energieopbrengst te hebben. Deze worden ook wel ‘urban wind turbines’ genoemd.

De prijs daalt

Hoewel ze nog niet echt goedkoop zijn, worden de prijzen wel lager. Een kleine windmolen op een dak vraagt een investering van tussen de EUR 5.000 en EUR 10.000. Wel moet rekening worden gehouden met installatie en onderhoud gedurende een verwachte levensduur van tussen 20 en
25 jaar. Veel leveranciers spreken de verwachting uit dat de kosten omlaag kunnen als de volumes verkochte turbines gaan stijgen. Hiermee daalt ook de prijs per kWh energie. Het zal duidelijk zijn dat het break-even punt bepaald wordt door de energieprijzen. Met de huidige lage olieprijzen is dat een lastig punt, maar fossiel heeft niet het eeuwige leven. Zie de discussie over het verbieden van auto’s op fossiele brandstoffen, die in Noorwegen al heeft geleid tot een verbod op verkoop na 2025.

Daarnaast zijn er vaak subsidiemogelijkheden voor investerin­gen in duurzaamheid. Ook zijn onder de Crisis- en herstelwet experimenten mogelijk gemaakt voor het plaatsen van turbines die (nog) net aan de voorwaarden voor vergunningen voldeden.

Nieuwe ontwerpen

De meest bekende vorm - windmolen met drie witte wieken - is al lang niet meer de enige vorm. Er komen steeds meer creatieve en efficiëntere ontwerpen op de markt. Sommige zitten nog in een start-up fase, andere zijn al in productie. Een mooi voorbeeld is de Liam F1 (http://dearchimedes.com/liam/), die een rotor heeft met de vorm van een ‘slakkenhuis’ en geen wieken. Deze claimt een hoger rendement dan een rotor met wieken.

Een ander voorbeeld van een innovatief ontwerp is een horizontale rotor, de Ridgeblade (http://www.ridgeblade.com/). Hiervan zijn verschillende elementen naast elkaar op de nok van een dak te plaatsen. Bij een hellend dak mag rekening worden gehouden met een hogere energieopbrengst door versnelling van de luchtstroom. De prestaties van dit model worden nog onderzocht.

Tot slot verdient de Powernest van Ibis power een vermelding (http://www.ibispower.eu/). Een ontwerp dat de wind kanaliseert door de constructie naar de rotoren. Dit ontwerp kan ook worden toegesneden op de maat van het dak waarop het geplaatst wordt en is min of meer geïntegreerd in het ontwerp van het gebouw, dus ook esthetisch aantrekkelijk.

De ontwikkelaars van kleine turbines winnen regelmatig ­innovatie- en ontwerp prijzen. Naast systemen met een hori­zontale as zijn er ook systemen met een verticale as op de markt. Deze hebben geen last van draaiende wind, aangezien zij altijd goed staan ten opzichte van de windrichting. Ondanks dit voordeel in de bebouwde omgeving zijn deze systemen vaak bedoeld voor het leveren van stroom op locaties waar geen elektriciteitsnet beschikbaar is en voor het laden van accu’s (zie bijvoorbeeld de Windside turbines, http://www.windside.com/products).

Duurzaamheid

Een kleine windturbine op het dak draagt bij aan duurzaamheid. Het verbruik van fossiele brandstoffen voor een bedrijf of woning daalt aanzienlijk en dit draagt bij aan de energietransitie. Daarbij bespaart plaatsing van een 'urban wind turbine' al snel honderden kilo's aan CO2 uitstoot per jaar. Ook zijn windturbines goed te combineren met PV toepassingen, waardoor er energie beschikbaar is als de zon onvoldoende schijnt. en met verder geïntegreerde groene functies op daken, bijvoorbeeld voor aandrijving van pompen voor watersystemen.

Toepassing voor woningen

Een aantal turbines zijn uitdrukkelijk bedoeld om ook op ­woningen toe te passen. Zo heeft de uit Engeland afkomstige Ridgeblade een specifiek ‘domestic’ versie van de turbine. Deze heeft een beperkte visuele impact, zeker vergeleken met een rotor met wieken. Ook de Powernest is toepasbaar op woningen, zij het dan vooral op appartementengebouwen. Ook de ontwikkelaar van de Liam F1 ziet ‘residential’ toepassingen.

Montage wordt steeds eenvoudiger

De montage wordt steeds eenvoudiger. Zo staat de Windchallenge los op het dak en eist geen montage op of in de dakbedekking (http://www.windchallenge.com/). Ook de gewichten worden steeds kleiner. De Windchallenge weegt 10 kg en inclusief mast en installatie 90 kg. De Liam F1 weegt circa 100 kg.

Uitstraling

Een kleine windmolen op het dak geeft niet alleen energie, maar draagt ook bij aan de duurzame uitstraling van een bedrijf. Daarbij komt dat veel leveranciers aanbieden om de windmolen te spuiten in de bedrijfskleuren of van een logo te voorzien. Naast energieopbrengst is er dan ook een positief effect op imago en marketing.

“Wind op daken blijft steken in goede bedoelingen”

Terugverdientijd te lang

Ondanks de stijgende efficiëntie en energieopbrengst blijft de terugverdientijd zo lang dat plaatsing niet rendabel is. Terugverdientijden variëren tussen 15 en 20 jaar. Dat is lang, het is nog maar de vraag of een bedrijf dan nog in hetzelfde gebouw zit of dat een bewoner nog in zijn huis woont of inmiddels verhuisd is. Daarbij komt dat hoe langer de terugverdientijd, hoe langer ook onderhoud moet worden meegerekend. Dat betreft onderhoud van de turbine, maar ook van de aansluiting en eventuele apparatuur, zoals omvormers, ervan. Uiteraard is de terugverdientijd ook sterk afhankelijk van de geldende energieprijzen en die zijn onzeker over zo'n lange termijn. Anderzijds kunnen er naast economische argumenten ook duurzaamheidsoverwegingen zijn om het te doen en dat relativeert dan wellicht de economische argumenten.

Sommigen stellen dat de rendementen stijgen naarmate windmolens groter worden: de energieopbrengst stijgt veel harder dan de productiekosten bij grotere afmetingen. Dat betekent dat wind op daken niet voor de hand ligt.

Omstandigheden beperken het nut

De energieopbrengst is er vooral in theorie. De jaaropbrengst valt vaak tegen doordat het minder hard en/of lang waait dan nodig is voor een goede opbrengst. Bij lage windsnelheden is er weinig rendement, je kunt niet uitgaan van een jaar lang constante windsnelheden van minimaal 5 m/s. Daar komt bij dat de turbine een deel van de tijd niet functioneert door storingen en onderhoud. Sommige leveranciers geven zelf al aan dat hun turbine alleen geplaatst kan worden binnen een zone van maximaal 50 km van de kust. Ook zijn er soms minimale hoogten van plaatsing als voorwaarde. Plaatsing kan dus niet overal succesvol tot stand komen.

Duurzaamheid valt tegen

Het lijkt alsof wind op daken een bijdrage levert aan duurzaamheid, maar als je energieverbruik en CO2 uitstoot van de productie van de turbines meeneemt in de calculatie kan dat lelijk tegenvallen en zelfs in zijn tegendeel verkeren. Zonnecellen vormen een duurzamer alternatief en pakken in veel gevallen goedkoper uit, ook door productie in lagelonenlanden en doordat de volumes daar inmiddels veel groter zijn.

Vergunningen

In veel gevallen is een vergunning nodig, gezien afmetingen en functie. Met het versoepelen van vergunningseisen is dit weliswaar eenvoudiger geworden, maar in de meeste gevallen is er toch niet aan te ontkomen.

Montage lastig

De montage van veel windsystemen is lastig want men heeft te maken met verschillende windrichtingen, de systemen moeten dus beweging opvangen. Ook het doorgeven van trillingen door bijvoorbeeld de mast etc. aan het gebouw moet voorkomen worden. Het systeem moet daarom bij voorkeur ‘los’ van de dakconstructie geplaatst worden ter vermijding van geluidsoverlast.

Conclusie

Gezien de voortschrijdende ontwikkeling, de maatschappelijke belangstelling en het innovatieklimaat heeft toepassing van windenergie op daken perspectief. Daarbij zijn er ook combinaties te maken, bijvoorbeeld met PV: dan heb je wind als de zon onvoldoende schijnt en andersom. Verder is er zeker potentieel voor prijsdalingen door volumestijgingen, aangezien de volumes nu nog zeer bescheiden zijn. Gezien de steeds verder afnemende steun voor ‘fossiel’ kan wind op daken een goede bijdrage leveren aan de energietransitie, beperkt in energieopbrengst, maar ook in het uitdragen en de ‘groene’ bewustwording ervan. Tot nu toe zijn er nog geen toepassingen die op voldoende grote schaal worden ingezet om rendabel te zijn. Succes staat of valt met een product dat grote volumes bereikt. ?

Reacties zijn welkom via de redactie van Roofs: edwin@lumail.nl.

Hendrik Jan Kaal is een ervaren professional op gebied van strategie en organisatie. Hij helpt bedrijven als projectleider, adviseur of coach bij het formuleren van strategische doelen, het realiseren van groei en het verbeteren van prestaties. Zijn drijfveer is om met bedrijven mee te denken over hun toekomst en bij te dragen aan het waarmaken van hun ambitie.