Niet alleen met zonnepanelen, maar ook met een kleine windmolen voor thuis kun je zelf duurzame stroom opwekken. Maar wanneer geeft een kleine windturbine milieuwinst? En is deze manier van energie opwekken wel rendabel voor jou? In dit artikel vertellen we alles wat je moet weten over een windmolen voor thuis.
Wanneer we het hebben over windmolens, gaat het meestal over de hoge windmolens die aan de horizon te zien zijn wanneer je door Nederland rijdt. Maar wist je dat je ook zelf een kleine windmolen of windturbine kunt kopen? Deze zijn maximaal 15 meter hoog en zijn in je tuin of op je dak te plaatsen. De minimale hoogte hangt af van je omgeving, hij moet namelijk duidelijk boven de omgeving uitsteken. Maar, daarover later in dit stuk meer. Het werkt ongeveer hetzelfde als zonnepanelen op je dak, maar in plaats van zon gebruiken de kleine molens wind om groene stroom op te wekken voor je huis. Het moet echter wel flink waaien voordat de molens écht milieuwinst opleveren. Wat moet je allemaal weten voordat je een windmolen thuis aanschaft?
Er bestaan verschillende soorten kleine windmolens
Deze turbines hebben de wieken op een horizontale as gemonteerd. Deze positioneert zich loodrecht in de windrichting.
Dit type draait vanzelfsprekend middels een verticale as.
Savonius windmolen
Het type Savonius werkt middels bolvormige rotorbladen en heeft een geringe draaisnelheid. Dit type heeft een relatief laag rendement, echter is het geluidsoverlast nihil.
Darrieus windmolen
De Darrieus-typen kunnen een hogere draaisnelheid behalen en produceren daardoor meer energie, maar ook meer lawaai.
Vergunning voor een windmolen thuis
Om een kleine windmolen op het dak te kunnen plaatsen, heb je een omgevingsvergunning nodig. Deze kun je aanvragen bij de gemeente. De windturbine moet binnen het bestemmingsplan moet passen. Onderzoek leert ons dat het tegenwoordig in de meeste gemeenten mogelijk is een windturbine thuis aan te schaffen, wanneer buren en andere omwonenden hier geen overlast van ondervinden. Denk hierbij aan geluidsoverlast en/of het bederven van uitzicht.
Sommige gemeenten eisen daarnaast ook nog een bouwvergunning. Wanneer een windturbine niet in het bestemmingsplan past, is het mogelijk gebruik te maken van een ‘artikel 19’ procedure. Hiermee vraag je een vrijstelling aan voor het plaatsen van een kleine windmolen thuis. Behalve een bouwvergunning is daarnaast voor sommige kleine windmolens ook een milieuvergunning nodig.
Een locatie met veel wind
Een kleine windmolen is alleen duurzaam als hij op een locatie wordt gezet waar het flink waait. Dit komt doordat bij de bouw en afvalverwerking van de molen CO2-uitstoot ontstaat. Alleen op locaties met veel wind wekken de molens voldoende groene energie op en geven ze winst voor het milieu. Voordat je een kleine windmolen aanschaft, moet je dus onderzoek doen naar het lokale windaanbod. Een gemiddelde windsterkte van meer dan 5,5 m/s is nodig voor kleine windmolens.
Als je aan de kust of op het platteland woont is de kans groter dat de molen voldoende wind vangt dan wanneer je in de stad woont. Wil je toch een kleine windmolen plaatsen op je dak in de stad? Zorg dan dat de molen boven de bebouwde omgeving uitsteekt. Zoals bijvoorbeeld op een flat, of op een ander gebouw van minstens 20 meter hoog (of 2 keer zo hoog als de bomen en gebouwen in de omgeving). Ook is het verstandig om te onderzoeken of je dak geschikt is voor het plaatsen van een kleine windmolen. Dit kan door middel van een bouwtechnisch onderzoek.
Windenergie is lang niet overal geschikt. De gemiddelde windsnelheid moet meer dan 3 meter per seconde zijn om enige opbrengst te hebben. Zie ook de windkaart hiernaast van het KNMI. Het is vooral zinnig om in de rood/oranje gebieden windmolens neer te zetten. En ook daar alleen op de plekken waar de windmolen vol de wind vangt. Zoals te zien in de onderstaande grafiek neemt de opbrengst van een windmolen sterk toe naarmate er meer wind is. Een windmolen met een vermogen van 400 watt levert in de praktijk met een windkracht van 5 m/s gemiddeld rond de 80 watt op. Veel van de wind op het land voor een kleine windmolen wordt tegengehouden. Met een windkracht van 10 m/s is dit al een stuk meer, 300 watt. Zie ook deze interactieve kaart van windfinder voor de actuele windverwachtingen bij jouw huis.
Overheidssubsidies voor een windturbine thuis
De overheid voert geen actief beleid ten aanzien van kleine windturbines. Op dit moment zijn er nauwelijks overheidssubsidies voor het aanschaffen van een windmolen thuis. In sommige provincies en gemeenten worden subsidies verstrekt aan mensen die een windturbine particulier aan willen schaffen, passend in het kader van lokaal klimaatbeleid.
Prijs per kWh
Het zal je niet verbazen dat grote windmolens veel meer elektriciteit opwekken dan de kleinere varianten. Dit heeft gevolgen voor de prijs per kWh. Groene stroom van een kleine windmolen kost tussen de 25 en 35 cent per kWh, terwijl grote windmolens stroom produceren voor 8.8 cent per kWh.
De kosten en opbrengst van een particulier gekochte windmolen
De verschillen in prijs voor kleine windmolens zijn nogal groot. Al voor onder de €1000 kun je een kleine windmolen van zo’n 0.5 kW aanschaffen. Maar dit model wekt lang niet voldoende energie op voor een heel huishouden. Voor grotere modellen, met een vermogen van +- 6 kW, kunnen de prijzen oplopen tot tienduizenden euro’s. Zie onder aan dit artikel een lijst van kleine windmolens met de beste prijs-kwaliteitverhouding.
In de praktijk blijkt echter dat, zelfs bij optimale energieopbrengst, de investering moeizaam terug te winnen is. Een belangrijke uitdaging is dat windmolens sneller stuk kunnen gaan dan bijvoorbeeld zonnepanelen.
Berekening
Bespaar de CO2 opname van 2,2 bomen per jaar met een kleine windmolen op je huis.
De kracht van wind voor een gebied(1):
- Pavail = 1/2 ρAv³Cp
- ρ = dichtheid (van lucht, 1,25 kg/m³)
- A = oppervlakte (bladlengte) [m²] à π * (d/2)²
- v = snelheid³ (4-6 m/s in Nederland)
- Cp = vermogenscoëfficiënt (Cp max = 0,59)
Aannames:
- Gemiddelde windsnelheid = 5 m/s
- Elektriciteitskosten = 0,22 euro/kWh
- Cp max van 0,59
Turbineblad van de kleine windmolen is 23.4 inch.
23.4 = 0,59 m (lengte van 1 blad)
A = π * (0,59)2
= 1,09 m2
Pavail= ½ * 1,25 * 1,09 * (5)3 * 0,59= 50,2421875 W
50,2421875 W = 0,0502421875 kW
0,0502421875 kW * 24h * 365,25 dagen = 440,423015625 kWh per jaar
440,423015625 kWh per jaar * 0,22 euro/kWh = 96,90 euro per jaar
Voor een goed design geldt Cp = 0,4 i.p.v. Cp max van 0,59
Pavail= ½ * 1,25 * 1,09 * (5)3 * 0,4 = 34,0625 W
34,0625 W = 0,0340625 kW
0,0340625 kW * 24h * 365,25 dagen = 298,591875 kWh per jaar
298,591875 kWh per jaar * 0,22 euro/kWh = 65,70 euro per jaar
Windturbine kost 270 dollar dus 226,63 euro
1) Bij maximale power coefficient is terugverdientijd 226,63/96,90 = 2,3 jaar
2) Bij Cp = 0,4 is terugverdientijd 226,63/65,70 = 3,4 jaar
Als we een generator efficiëntie van 80% voor een permanent magneet motor en 90% efficiëntie voor een gearbox(2) meenemen in de berekening de terugverdientijden zijn:
1) 440,423015625 kWh * 0,8 * 0,90 = 317,10457125 kWh per jaar
317,10457125 * 0,22 = 69,80 euro per jaar
Terugverdientijd = 226,63/69,80 = 3 jaar
2) 298,591875 * 0,8 * 0,90 = 214,98615 kWh per jaar
214,98615 * 0,22 = 47,30 euro per jaar
Terugverdientijd = 226,63/47,30= 5 jaar
Referenties
- The Royal Academy of Engineering. (z.d.). Wind Turbine Power Calculations. Geraadpleegd op 8 april 2021 van Microsoft Word – Wind_Turbine_Final.doc (raeng.org.uk).
- Goudarzi, N., & Zhu, W. D. (2013). Studying the Potential of a Novel Multiple-Generator Drivetrain in Wind Energy Conversion Systems. Volume 4B: Dynamics, Vibration and Control. https://doi.org/10.1115/imece2013-63017
Op dit moment is de aanschaf van een windmolen niet rendabel. Voor het milieu is dit wel een extra duurzame vorm van energie, het is alleen lastiger je geld terug te verdienen. Daarnaast komt er een hoop voorbereiding bij kijken, zoals een vergunningsaanvraag, een bouwtechnisch onderzoek en het vinden van een geschikte locatie. Als je zelf groene energie wilt opwekken kun je vanuit financieel perspectief beter kiezen voor zonnepanelen kopen.
Wil je toch graag een kleine windmolen op je dak of in de tuin installeren? Neem dan de onderstaande punten in acht voor een optimaal resultaat:
- De windsnelheid is hoger op grotere hoogte.
- Een molen met horizontale as dient minstens vijf meter ‘vrij’ te staan van bebouwing voor hoger rendement.
- Turbines met een verticale as kunnen juist profiteren van enige bebouwing, omdat dit een windtunneleffect kan veroorzaken.
- Vergeet geen vergunning aan te vragen!
- Let op het straatbeeld. Een windmolen zal mogelijk niet door alle buren gewaardeerd worden.
- Vraag bij je gemeente of een windturbine in het bestemmingsplan past, maak anders gebruik van artikel 19.
- Het zuiden van het land bereikt gemiddeld de hoogste windsnelheid per jaar.
- Het allerhoogste rendement is te behalen op de Waddeneilanden.
Daarnaast is het vinden van een geschikte locatie in Nederland een probleem. Om genoeg energie te kunnen produceren, moet je de windmolen opzetten op een afstand van meer dan 10 keer de hoogte van het dichtstbijzijnde gebouw. Verder geldt: hoe hoger, hoe beter. Op duinen, op een winderige vlakte of op je huis/bedrijf (als er geen andere huizen in de weg staan) zijn dus goede locaties. Direct naast de kust moet je wel windmolens of turbines hebben die ook bestand zijn tegen meer dan 35 M/S aan wind. Een zeer groot deel van Nederland is echter ongeschikt om windmolens te plaatsen.
We raden aan om te investeren in zonnepanelen. Op dit moment lijkt de aanschaf van een windmolen niet rendabel. Online zijn er de nodige (deels terecht) kritische geluiden op de aanschaf van een kleine windmolen voor thuis, zoals hier op Tweakers. Wind-energie kan echter wel degelijk een interessante duurzame aanvulling zijn op je energiemix, als je bijvoorbeeld onafhankelijk wilt zijn van het grid. Wind kan voor jouw woning of bedrijf energie leveren op momenten dat zon dit niet kan. Duurzaam experimenteren en pionieren voor een betere energiemix is ook nuttig om Nederland weer een duurzame stap verder te krijgen. Als laatste kan een windmolen een duurzame uitstraling geven aan jouw bedrijf of boerderij.
Je kan een kleine windmolen kopen via oa. Bol of Amazon. Reviews zijn hier nog beperkt en het is de vraag of de gestelde opbrengsten gerealiseerd kunnen worden. Hier kan je een overzicht vinden van windmolens bij Amazon en hier een overzicht bij bol.com. Het aansluiten van een windmolen is te doen als je een beetje technisch bent. Anders is het zeker de moeite waard een elektricien te vragen. Er zijn niet veel elektriciens die hier nog ervaring mee hebben, maar je kan oa. op Werkspot een opdracht plaatsen. Je kan bijv. kijken of een elektricien die ervaren is met zonnepanelen je ook kan verder helpen met de aansluiting van je windmolen.
Een windmolen is (relatief) nog de beste investering, mits het een krachtige molen is met een lange levensduur. We hebben het dan over een turbine met een vermogen van 1000W of meer. Maar belangrijker nog; een molen met een grote rotordiameter, geplaatst op een zo hoog mogelijke paal/dak. Alleen dan, heb je écht wat aan een windmolen thuis.
Kleine windmolens met een vermogen onder 1000 W
De kleinere modellen (onder 1000W) hebben doorgaans geen garantie en de reviews zijn wisselend. Fabrikanten beloven vaak een hoopgevende energie opbrengst (maar niets concreets). Helaas blijkt in de realiteit dat de aanschaf een klein model onder 1000W niet genoeg oplevert om zichzelf terug te verdienen voordat het apparaat het begeeft. Om toch een idee te krijgen van wat zo´n kleine windmolen aan energie oplevert, geven met de grafiek hier rechts een indicatie. Theoretisch betekent dit dat je met een windsnelheid van 5 m/s in 6 uur tijd een was kan draaien. Op dit moment zijn er geen modellen in deze categorie, waarvan de kwaliteit en opbrengst zich voldoende hebben bewezen. Maar, van de onderstaande 3 modellen zijn de reviews aardig. Wees kritisch in je aankoop en vraag je af of de kosten en materialen van de windmolen het waard zijn.
1Superwind SW350
2Silentwind Pro 420 W
3Vevor 500 W
Kleine windmolens met een vermogen van meer dan 1000 W
Voor wie serieus met wind aan de slag wil, zijn de windturbines van een iets groter formaat een goede investering. Grote en hoge windmolens wekken veel meer elektriciteit op dan kleine windmolens. Dat komt doordat de elektriciteitsopbrengst in het kwadraat toeneemt met de diameter van de rotor (Milieu Centraal). Een andere mogelijkheid is het plaatsen van een cluster van kleine windmolens. Een goed voorbeeld daarvan is het ´boeket-effect´ van de Flower Turbines. Wanneer je meerdere turbines bij elkaar plaatst, optimaliseren ze elkaars prestaties. Dit zorgt voor een aanzienlijke verbetering in de energieopbrengst in vergelijking met een enkele turbine.
De aanschaf van een wind turbine van meer dan 1000W behoeft wat meer onderzoek en deze grotere molens kun je vaak ook niet zelf opzetten.
Deze 3 modellen kunnen in Nederland worden geleverd. Ook zijn deze 3 bedrijven en hun molens allemaal gecertificeerd en beloven 3 tot 5 jaar garantie.
1SD3 3kW
2Skywind NG
3Flower
Heb jij al wat ervaring opgedaan? Laat het ons weten, zodat wij jouw kennis ook weer met andere mensen hier kunnen delen! Wij zijn vooral benieuwd of de mensen in de meer winderige delen van Nederland de opbrengst van zonnepanelen kunnen benaderen. Heb je ervaringen met een kleine windmolen van boven de 1000 watt zoals hierboven? Laat dit dan aan ons weten. Wij betalen graag 150 euro mee aan je windmolen als we jouw ervaringen in dit artikel mogen verwerken. Er zijn namelijk veel mensen hierin geïnteresseerd, maar relatief weinig mensen gaan hier echt zelf mee aan de slag.
