Challenge the future
DelftUniversity ofTechnology
Wind Werkt………ook in 2050
Prof.dr. Gerard van Bussel
TU Delft, leerstoel windenergie
13 juni 2013
2 2EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Er is meer dan voldoende wind op aarde
200 x meer wind energie beschikbaar dan de huidigeenergie vraag
3 3EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
De “world wind power” atlas
source: Harvard University 2009
Met 2,5 MW windturbines op realistische locaties:=> 4267 EJ > 40x huidige wereld elektriciteit gebruik
4 4EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wind Werkte…….. in ’90 jaren
• Sinds 1990:groei van 30%/jr
• Europa leidendvanaf 1995
Bron EWEA
10 GW
5 5EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wind Werkt……nu
• Europa 66 GW• Asia Pacific 26 GW• Noord Amerika 28 GW• Rest vd wereld 1 GW
Totaal 121 GW
Geïnstalleerd Vermogenbegin 2009:
6 6EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
• Europa 86 GW• Asia Pacific 60 GW• Noord Amerika 44 GW• Rest vd wereld 3 GW
Totaal 193 GW
(+59% t.o.v. 2009)
Wind Werkt……nu
Geïnstalleerd Vermogenbegin 2011:
7 7EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
• Europa 109 GW• Asia Pacific 83 GW• N+Z Amerika 71 GW• Rest vd wereld 1 GW
Totaal 264 GW
(+118% t.o.v. 2009)
Dus nog steeds 30% groei per jaar!!
Wind Werkt……nu
Geïnstalleerd Vermogenbegin 2013:
in Europa ~12% groei per jaar!!
8 8EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Kosten van nieuwe productiecapaciteit
Source: Airtricity
Wind(op land):5- 8,5 Euroct/kWh
50-85 Euro/MWh
9 9EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Externe kosten van elektriciteit
Gegevens op basis van opgesteld vermogen in 2005 Bron: EU ExternE project
1,5 Euroct/kWh
10EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wind Energy Chair
DelftUniversity ofTechnology
Perspectieven voor windenergie
11EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wind Energy Chair
DelftUniversity ofTechnology
Perspectieven voor windenergie
• 2500 MW in theoriemogelijk op lange termijn
• < reëel 650 MW ivminpassing in NL grid
• Sterke overheids-stimulans nodig
in NL in 1981Parkrendementen
80-90%
Vermogensvervanging
60% bij 2500 MW
12EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wind Energy Chair
DelftUniversity ofTechnology
Alternatief energiebeleid (1977)
• Polarisatie energie-discussie(wel of geen kernenergie)
• Referentiejaar 1975
• Reductie naar69% in 2000 en 62% in 2025
• Fossiel: 40%• Duurzaam: 20%• Geen kernenergie
13EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wind Energy Chair
DelftUniversity ofTechnology
EU electriciteitsvraag (ECF 2010)
14 14EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Elektriciteitsgebruik groeit tot ~ 4.900 TWh in 2050
Source: EU roadmap 2050
15 15EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Acht 100x100 km offshore windparkenproduceren 3,000-3.500 TWh per jaar
=Gelijk aan het gehelegebruik van elektrici-in de EU in 2005
Europa’s offshore WE potentieel
Bron: Siemens
16 16EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Bron: Siemens
Europa’s offshore WE potentieel
17 17EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
12 100x100 km offshore windparken. Totaal vermogen2000 GW dekt de gehele elektriciteitsvraag in 2050
Bottom mounted en floating
Europa’s offshore WE potentieel
18EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
12 12 12 12
12888
1
29
0
19
Solar CSP
Biomass dedicated
Geothermal
Large Hydro
100
Solar PV
Wind Offshore
Wind Onshore
Nuclear
Gas CCSCoal CCS (incl. retrofits)
Gas and oil conventional
Coal Conventional
80% RES / 10% nuclear / 10% CCS
100
2
5
18
16
16
10
55
0
60% RES / 20% nuclear / 20% CCS
100
2
5
12
10
10
20
10
10
0 0
40% RES / 30% nuclear / 30% CCS
100
2
342
9
30
15
15
0 0
Baseline
0
1 2
9
18
0 0
% van productie
Elektriciteits productiemix in 2050 in EU
SOURCE: Imperial College; KEMA, McKinsey
19EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
205 205 205 205
170
240
270
585555555 5
0120
290
120
Large HydroGeothermalBiomass dedicatedSolar CSP
Solar PV
Wind Offshore
Wind Onshore
NuclearGas CCSCoal CCS (incl. retrofits)
Additional back-upGas and oil conventionalCoal Conventional
60
815
190
245
604535
0 0
1,700
80% RES / 10% nuclear / 10% CCS
2,020
60% RES / 20% nuclear / 20% CCS
10
1,110
1060
555
130
165
125
9065
0 0
40% RES / 30% nuclear / 30% CCS
1,260
1035
195
25140
185
140
100
0 0
Baseline
3525140
1100
In GW, inclusief back-up capaciteit
Elektriciteits capaciteitsmix in 2050 in EU
SOURCE: Imperial College; KEMA McKinsey
20EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 201320
176 197 207 206 203
203
270
222
184
126
1
847769
13
500
0
135
0
68
88
150
2040 2050
Gas and oil convention
Coal CCS (incl. retrofit
203020202010
Solar PV
Wind Offshore
Wind Onshore
NuclearGas CCS
33
0 0
1,741
2,022
7
Coal Conventional
Additional back-up
38
652
184
216
8229 25
10 11
59
247
18
143
190
4
9414
32
1,027
2 42119 2056152
1150
341
10 66130
0 0
1,393
6147
816
192
9
767
Large HydroGeothermalBiomass dedicatedSolar CSP
+164%
GW, inclusief back-up capaciteit
Groei van capaciteit in EU bij 80% RES in 2050
SOURCE: Imperial College; KEMA analysis; team analysis, McKinsey
21EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wind Energy Chair
DelftUniversity ofTechnology
Groei van wind power capaciteit in EU bij 80% RES in 2050
Wind power capacity in EU
66
152190 216 247
2
56
143
184192
0
100
200
300
400
500
2010 2020 2030 2040 2050
GW
OffshoreOn shore
• Tussen 2010 en 2030:meeste groei inonshore wind
• Vanaf 2025: groei offshore wind
• In 2050: 440 GW
• Goed voor 32% van el.productie in EU
22 22EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wat betekent dit voor stroom uitwind? (bij 80% RES in 2050)
• Wind op land groeit naar 247 GW (nu ~100 GW)
• Wind op zee groeit naar 192 GW (nu ~5 GW)
• Met historische groei (30%/jr wereld; EU 12,5%/jr) gaat Wind op land lukken(NB: gemiddeld 5%/jr groei is al genoeg)
• Groei van wind op zee is een stuk onzekerder:- enorm potentieel- hoge investeringen- (nu nog) hoge kWh kosten
23 23EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Investeringen in windenergie per jaarin de EU
Bron: 2010
Nu zo’n 10 miljard Euro per jaarStijgt naar 15 miljard Euro per jaar in 2020 en 20 miljard Euro in 2025
24 24EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
De technologie ontwikkeling
Brochure uit 1988
• Afmetingen ~ oud hollandsewindmolen
• Vermogen: 50-200 kW
• 12 NL fabrikanten
• USA en DK enige concurrenten
25 25EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Techniek in de jaren ‘80
• Bouma 20 m diameter (1985)• Generator power 160kW• Vast toerental• Asynchrone generator
• 1985
26 26EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Techniek 20 jaar later (2005)
• Vestas V90 90 m diameter• Generator power 3 MW• Variabel toerental• DFIG generator
• 2005
•Factor 20 in vermogen•Factor 30 in productie
27 27EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
• Factor 40 in vermogen• Factor 80 in productie
(offshore) in 30 jaar
Techniek nu (2012)
• Alstom Haliade• Diameter 150 m• Generator power 6 MW• DDPM generator• Full power converter
• 2012
28 28EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Ontwikkeling Luchtvaart techniek
• Lockheed Constellation• 1946 KLM Amsterdam New-York• Drukkabine• 30-40 passagiers• 550 km/h• Neuswiel• 4 motoren• Wing span 38 m
29 29EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
• Airbus A380• 2008 intercontinentaal operationeel
- Emerates: Dubay-New York- Singapore Airlines: Singapore-Sydney
• ~500-700 passagiers• 850 km/h• 4 motoren• Wing span 80 m
Ontwikkeling Luchtvaart techniek
• Factor 15 passagiers• Factor 2 in snelheid• in 60 jaar!!
30 30EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Massa en dus kosten stijgen meerdan proportioneel met MW
Source: Courtesy of ChapDrive A/SWorld Market update BTM consult
Er zit een grensaan de huidigewindturbinetechnologie
31 31EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Nog niet duidelijk
MAAR: concepten dienen“lean” en robust te zijn om te overleven
De technologie van toekomstige offshore wind turbines
32 32EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Kennis en technologie-ontwikkeling in EU cruciaal voor 80% RES scenario in 2050
Bron: Gregor Giebel Riso/DTU
Kruiscorrelatie:
• Tussen paren vanstations
• Neemt af met afstand
• ongecorreleerdna ~1500-2000 km
Kruiscorrelatie windaanbod in EU
33 33EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Mogelijke showstoppers/bottlenecks
• Transportnet (supergrid) te laat
• Internationale “governance”EU + nationaal/regionaalonvoldoende geregeld
• Publieke acceptatie (onshore)(participatie helpt)
• Onvoldoende kapitaal beschikbaar
• (Offshore) kostenreductie te laattgv te weinig R&D/implementatie
•
34 34EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 201334
Investeringen en operationele kosten
1 Weighted average based on the CoE in each 10-year time frame (2010, 2020, 2030, 2040, 2050)2 Capex for generation and backup plants as well as grid included3 Opex for operating all power plants including backup plants and the grid included
SOURCE: Team analysis
Average new built CoE from 2010 to 20501, EUR/MWh (real terms)SOURCE: Imperial College;
KEMA, McKinsey
35EU 2050 Power Lab KIVI NIRIA UCI 13 juni 2013
Wind Energy Chair
DelftUniversity ofTechnology
Hartelijk dank voor uw aandacht
Vragen?
Top Related