Productiebeperking en stilstand

Het waait hard en er staat een windturbine stil. Dat is zonde! Maar waarom staat die turbine eigenlijk stil? We leggen je in onderstaand artikel graag uit waarom productiebeperking of stilstand van windturbines soms noodzakelijk is voor de windturbine-eigenaar.

Als je een moderne windturbine stil ziet staan, is er iets aan de hand. De windturbine staat stil vanwege geluidsproductie, slagschaduw, vogels, vleermuizen, storing of gepland onderhoud. Naast stilstand, bestaat er ook curtailment. Curtailen is het terug regelen van het vermogen van een windturbine. Er zijn verschillende redenen om het vermogen van een windturbine terug te regelen of een turbine stil te zetten. We leggen het hieronder uit.

Productiebeperking of stilstand vanwege vergunningseisen

Een windpark dient te voldoen aan de eisen die o.a. gesteld worden in een omgevingsvergunning en in de Wet natuurbescherming (WNB). De eigenaar van een windpark dient maatregelen te treffen om hinder van het windpark te beperken. Hierbij valt te denken aan maatregelen voor:

• Bescherming van vogels en vleermuizen. Hierbij wordt de windturbine tijdelijk stilgezet als er een aanvaringsrisico is. Dit kan bijvoorbeeld voorkomen wanneer er vogels of vleermuizen in het risicogebied vliegen. Deze maatregel kan het hele jaar door gebruikt worden, maar zeker in seizoenen wanneer er meer kans is op een aanvaring.
• Beperking van geluid. Voor windmolens gelden wettelijke geluidsnormen, met lagere grenzen voor ’s nachts dan overdag. Indien de geluidsnorm overschreden dreigt te worden, worden de windturbines terug geregeld.
• Beperking van overlast door slagschaduw . Windturbines zijn uitgerust met sensoren die bijhouden of er slagschaduw optreedt. Zodra de norm overschreden dreigt te worden, wordt de windturbine automatisch uitgeschakeld zodat de bewegende schaduw stopt en hiermee de hinder van de windturbine wordt beperkt.
• Beperking van risico op afvallend ijs. Bij windturbines die geplaatst worden op plaatsen waar mensen kunnen passeren, zoals wegen, fietspaden, of op industrieterreinen, is het van belang dat het risico van afvallend ijs wordt beperkt om schade of letsel te voorkomen. Indien het ijsdetectiesysteem ingrijpt en de windturbine stilzet, wordt de windturbine pas weer opgestart nadat visueel zeker is gesteld dat het ijs van de bladen is verdwenen.

Productiebeperking vanwege technische omstandigheden

Er zijn omstandigheden, waarbij het noodzakelijk is om de productie van een windturbine terug te regelen om de levensduur van de windturbine zeker te stellen. Dit wordt door de besturing van de windturbine zelf geregeld. Hier is dus geen extern signaal voor nodig. Dit wordt vaak ‘power limitation’ genoemd, in plaats van curtailment. Bij storm kunnen de windsnelheden zeer hoog zijn en dit kan leiden tot hoge operationele belastingen voor windturbines. Deze hoge windsnelheden komen echter niet zo vaak voor en daarom is het niet economisch haalbaar om windturbines te ontwerpen die deze hoge belastingen zouden kunnen weerstaan. In plaats van de turbine volledig uit te zetten wordt het vermogen vaak geleidelijk gereduceerd.

Een andere reden om turbines terug te regelen of uit te zetten is vanwege wind sector management. De belasting van de turbines wordt beïnvloed door turbulentie van nabijgelegen turbines. Als de turbines dicht op elkaar staan is het, afhankelijk van de windrichting, soms nodig om turbines uit te schakelen of terug te regelen.

Daarnaast zijn er nog technische storingen die ertoe leiden dat de windturbine zichzelf reduceert zoals bijvoorbeeld vanwege een koelingsprobleem, waarbij de temperaturen te hoog oplopen of in een situatie waarbij de onderhoudspartij handmatig reduceert om schade aan de installatie te voorkomen. Tijdens het uitvoeren van onderhoud wordt een windturbine overigens altijd stilgezet.

Congestiemanagement van de netbeheerder

Er zijn grenzen aan de transportcapaciteit van het Nederlandse elektriciteitsnet. Om het energienet in balans te houden, moeten vraag en aanbod van energie op elkaar worden afgestemd. De vraag wordt onder andere bepaald door fabrieken, die op bepaalde momenten van de dag veel energie verbruiken. Het aanbod wordt beïnvloed door bijvoorbeeld de hoeveelheid wind en het aantal uren zon. Op dagen dat het heel hard waait of dat de zon veel schijnt (of een combinatie van beiden), levert dit pieken op in de energieopwekking. Ontstaan die pieken op momenten dat er minder vraag dan aanbod is, dan kan het net uit balans raken. Om de transportcapaciteit voor productie en consumptie op het elektriciteitsnet beter te verdelen maken netbeheerders gebruik van congestiemanagement. Producenten (waaronder windparken) en grootverbruikers kunnen tegen een financiële vergoeding hun aanbod van- of vraag naar elektriciteit beperken, waardoor er ruimte ontstaat op het elektriciteitsnet.

Productiebeperking door koper van de stroom (dit wordt in de windindustrie “curtailment” genoemd)

Op de dag zelf kunnen zich echter omstandigheden voordoen waardoor de daadwerkelijke productie afwijkt van de voorspelling: het waait harder dan verwacht of het geplande onderhoud van een turbine gaat niet door. Hierdoor ontstaat er een mismatch (onbalans) tussen de voorspelde en de werkelijke productie. Het windpark produceert meer dan verwacht en hier had de netbeheerder en de koper van de stroom geen rekening mee gehouden. Deze situatie kan ertoe leiden dat de koper van de stroom de windturbines terug regelt en dus de productie reduceert om economische redenen.

Gemiste inkomsten, als gevolg van de productiebeperking, worden over het algemeen vergoed door de koper van de stroom. De inkomsten van het windpark bestaan meestal uit een vergoeding voor de te leveren stroom, de garanties van oorsprong en de te ontvangen subsidie. Indien er financiële voordelen door de koper zijn behaald ten gevolge van een productiebeperking, kan ervoor gekozen worden om deze voordelen te verdelen tussen de windparkeigenaar en de koper van de stroom.

Hoe wordt voorkomen dat een turbine onnodig lang stilstaat of terug geregeld wordt? Door al vanaf de ontwerpfase te bepalen welke eisen er worden gesteld aan de turbine en deze eisen ook in alle contracten op te nemen. Hieronder een aantal voorbeelden

Vergunningseisen

Voorafgaand aan de installatie van een windturbine worden al technische maatregelen meegenomen, die het mogelijk maken om turbines terug te regelen of stil te zetten. Hierbij kan gedacht worden aan het installeren van een ijsdetectiesysteem, het plaatsen van lichtsensoren voor een slagschaduwregeling of het aanschaffen van een vleermuis- of vogeldetectiesysteem. Op basis van algoritmes in die systemen worden de turbines stilgezet of terug geregeld om te blijven voldoen aan de gestelde eisen.

Congestiemanagement

Bij (verwachte) drukte op het (regionale) elektriciteitsnet kan de netbeheerder een signaal sturen naar het windpark. Het windpark beperkt vervolgens de productie. Hierbij is het van belang dat er processen en procedures worden vastgelegd tussen de netbeheerder en de eigenaar van het windpark om ervoor te zorgen dat het signaal van de netbeheerder veilig uitgevoerd wordt, traceerbaar is en dat de windturbines weer teruggaan naar het gewenste vermogen na afloop van de congestiesituatie. In dit verband moeten er afspraken gemaakt worden met de koper, omdat het voor kan komen dat zowel koper als netbeheerder een stuursignaal sturen naar het windpark. In dat geval moet glashelder zijn welk signaal voorrang krijgt.

Koper

Indien er gekozen wordt voor het terug regelen van een turbine door de koper, wordt de turbine niet stilgezet, maar maximaal terug geregeld tot ongeveer 5% van het vermogen. Het is namelijk beter voor de windturbine om niet volledig te stoppen en daarna weer te moeten opstarten. Zachtjes doordraaien geeft een lagere belasting op de turbine en heeft dan minder impact op de levensduur. Van buitenaf is niet goed zien dat een windturbine terug geregeld is. Een kenner ziet het aan de stand van de bladen.

De koper van de stroom en de eigenaar van het windpark leggen samen met de bedrijfsvoerder (asset manager) de processen, communicatie en aanverwante zaken vast in een curtailmentprotocol. Curtailment kan pas plaatsvinden nadat het protocol is goedgekeurd door alle betrokken partijen én nadat de functionaliteit van het protocol naar behoren is getest en gedocumenteerd.

In het curtailmentprotocol zullen de partijen beschrijven en overeenkomen hoe om te gaan met gegevensuitwisseling in het algemeen, het versturen en het ontvangen van het signaal in het SCADA-systeem en – meer specifiek – gegevensbeveiliging. De koper is als enige verantwoordelijk voor potentiële gevolgen van het verzenden van het stuursignaal.

Waar moet je als windparkeigenaar rekening mee houden bij productiebeperking of curtailment?

Zodra een windturbine een signaal krijgt om terug te regelen of te stoppen, wordt dit geregistreerd in het SCADA-systeem van het windpark. Het is belangrijk om maandelijks te analyseren waarom de productie van het windpark is beperkt. Dit is onder andere nodig om aan het bevoegd gezag door te kunnen geven hoe vaak er sprake is van productiebeperking, vanwege vergunningseisen. Daarnaast is het voor de windparkeigenaar belangrijk om te weten of de koper de turbines heeft terug geregeld. In dat geval is er namelijk sprake van een gederfde inkomsten. Hoe deze worden vergoed is vastgelegd in een curtailmentprotocol. Het is daarom belangrijk om de stilstand (downtime) of de productiebeperking nauwkeurig te monitoren. Onafhankelijke, maandelijkse verslaglegging van de bedrijfsvoering biedt hier uitkomst voor alle belanghebbenden: accurate registratie van iedere stilstand met een specifieke code en toelichting (indien wenselijk).

Het is nadrukkelijk de rol van bedrijfsvoerder om curtailment te detecteren en te bewaken en achteraf de effecten op de productie te rapporteren. Bij power limitations ten gevolge van een technisch defect wordt er aangestuurd op spoedige reparatie. Aangezien er vaak alleen een compensatie/malus met de onderhoudspartij is afgesproken voor stilstand, maar niet voor deze limitaties, is het belangrijk om namens de eigenaar – en in diens belang – deze zaken scherp te monitoren en te rapporteren.

Is productiebeperking of stilstand echt nodig?

In veel gevallen is productiebeperking of zelfs het geheel stilzetten van de turbine noodzakelijk. Enerzijds om de (technische) levensduur van de windturbine zeker te stellen, anderzijds voor het behouden van de vergunning. Vanuit de vergunning is er soms een verplichting, technisch is er soms een noodzaak en voor de netbeheerder is er op korte termijn vaak geen haalbaar alternatief om een black-out of regionale stroomonderbrekingen te voorkomen. Een windpark kan, in tegenstelling tot veel andere opwekkers zoals een kolencentrale, snel terug geregeld worden om onbalans in het net te voorkomen. Dit laatste is echter een kortetermijnoplossing. Het versterken van het elektriciteitsnet is vanzelfsprekend een duurzamere oplossing, met name voor het probleem van netcongestie.

Als er sprake is van stilstand of een productiebeperking zijn goede afspraken en monitoring nodig om de effecten hiervan te minimaliseren en om ervoor te zorgen dat de turbines weer tijdig en veilig opgeregeld kunnen worden. Zo gaat er zo min mogelijk duurzame energie verloren.