In de Gelderlander van 9 februari 2021 vinden we een artikel waarin het vermogen van het aantal geplande windmolens op de Noordzee wordt gegeven. We lezen:
“Offshore Windpark Egmond aan Zee, ruim 30 kilometer uit de kust van Noord-Holland, is het oudste Nederlandse windmolenpark op zee. Het ging draaien in 2007. Het windpark telt 36 windmolens die samen ruim 100 megawatt kunnen leveren. Dat heet het opgesteld vermogen”.
a) Bereken het vermogen in megawatt (MW) van ieder van de genoemde windmolens.
We veronderstellen dat de windmolens identiek zijn. Het vermogen van iedere windmolen is dan 100 MW / 36 = 2,8 MW.
Verderop in het artikel lezen we:
“Een megawatt is 1 miljoen watt en de vuistregel is dat een megawatt aan opgesteld vermogen genoeg is voor duizend huishoudens. Dit windpark levert dus stroom voor 100.000 huishoudens”.
b) Bereken het gemiddelde vermogen van één huishouden met de getallen die in het artikel worden genoemd.
Het gemiddelde vermogen is 1 MW voor 1000 huishoudens, dus 1 kW per huishouden.
Volgens het CBS (Centraal Bureau voor Statistiek) is het gemiddelde elektrische energieverbruik per huishouden in Nederland 3200 kWh per jaar. Het gemiddelde vermogen van de huishoudens kan ook aan de hand van deze gegevens worden uitgerekend.
c) Bereken het gemiddelde vermogen van de huishoudens volgens de gegevens van het CBS en vergelijk dat met het antwoord op vraag b. Geef een mogelijke verklaring voor het verschil.
Het gemiddelde energieverbruik is 3200 kWh. 3200 kWh in een jaar betekent dat het gemiddelde vermogen 3200 kWh/(24*365) h = 0,365 kW bedraagt. Dat is ongeveer
1/3 van de waarde die we bij het antwoord op vraag b. vonden. Het gevonden antwoord van 1 kW per huishouden geeft het vermogen dat geleverd kan worden door de windparken. Het bedrag dat door het CBS wordt gegeven (0,365 kW) is het werkelijke gemiddelde energieverbruik per huishouden. Er zal overdag meer energie nodig zijn dan ’s nachts en dus moet het vermogen dat geleverd kan worden groter zijn dan het gemiddelde vermogen van 0,365 kW.
Het artikel in de krant gaat door:
“De windparken worden steeds groter. Alle nieuwe windparken op zee bij elkaar hebben een vermogen van 8,2 gigawatt (GW). Met de bestaande windparken erbij is er in 2030 op zee ruim 10,5 gigawatt aan opgesteld vermogen, genoeg voor ruim 10 miljoen huishoudens. Op dit moment is het elektriciteitsverbruik in Nederland op piekmomenten tussen de 16 en 18 gigawatt”.
In 2030 staat er dus 10,5 GW aan opgesteld vermogen van de windparken.
d) Noem drie redenen waardoor er nog meer vermogen nodig is (tussen de 16 en 18 GW) dan die 10,5 GW van de windparken op zee.
Behalve de huishoudens hebben ziekenhuizen, kantoren, fabrieken, openbare voorzieningen zoals straatverlichting enz. ook energie nodig.
In figuur 1 is te zien dat de stroom van de windmolens voor transport naar land wordt omgezet van wisselstroom naar gelijkstroom en dan aan land weer teruggezet naar wisselstroom. Dat is nodig voor het landelijke hoogspanningsnet van 400 kV dat met wisselstroom werkt. Dat omzetten (converteren) gebeurt in convertorstations (zie figuur 1).
e) Wat is het verschil tussen wisselstroom en gelijkstroom?
Bij wisselspanning wisselt de + en - pool doorlopend om. De stroom die als gevolg hiervan loopt, wisselt hierdoor periodiek van richting. De waarde van de gelijkspanning die evenveel warmte produceert als de wisselspanning wordt effectieve spanning genoemd. Deze is 230 V, de topspanning 325 V.
Bron: Wikipedia
f) Wat is de frequentie van het wisselstroomnet in Nederland?
De frequentie is het aantal keren per seconde dat de richting van de stroom verandert.
Een hele periode in bovenstaande figuur is 20 ms. De frequentie is dan 1/0,02 = 50 Hz.
