Energie-eilanden als hubs tussen windparken op zee | Technisch Weekblad
Achtergrond

Grootschalige aanpak offshore wind krijgt internationaal vorm


Energie-eilanden als hubs tussen windparken op zee

| dinsdag 5 juli 2022
Energie

In het Deense Esbjerg – logistiek knooppunt van de windenergiesector – hebben België, Nederland, Duitsland en Denemarken medio mei 2022 afgesproken om nauwer te samenwerken aan grootschalig wind op zee. In 2030 moet de gezamenlijke capaciteit voor offshore wind tot 65 Gigawatt zijn opgeschroefd, een verviervoudiging van de huidige capaciteit. Cruciaal onderdeel van de plannen zijn kunstmatige energie-eilanden van waaruit duurzame stroom en groene waterstof aan land worden gebracht.

Auteur: Tseard Zoethout 

De basis voor het akkoord werd vorig jaar al gelegd toen onze zuiderburen en Denemarken overeenkwamen om de stroomkabel Triton, zo genoemd naar de Griekse god van de zee, tussen beide landen te trekken. In 2030 moet die operationeel zijn. Met pakweg zeshonderd kilometer wordt Triton een van de langste onderzeese kabels in de EU die onze zuiderburen met Denemarken verbindt. Denemarken heeft slechts weinig industrie maar wel, dankzij windparken op land en op zee, een overschot aan duurzame elektriciteit. Voor België is dat juist het omgekeerde: een korte kustlijn, aanzienlijk meer zware industrie (denk aan Antwerpen en het Brussels gewest) en een tekort aan duurzame stroom. Triton wordt, wanneer dat economisch haalbaar blijkt, gekoppeld aan een kunstmatig energie-eiland circa veertig kilometer buiten de kust van Oostende.

De laatste jaren zijn, in steeds hoger tempo, grootschalige windparken op de Noordzee verrezen. Zo kwamen bij onze zuiderburen sinds 2019 maar liefst vijf windparken van in totaal ruim 2,2 Gigawatt in bedrijf, goed voor ongeveer zeven procent van het Belgische elektriciteitsverbruik.

Nederland heeft met ruim 2,4 GW niet alleen meer capaciteit maar op ons deel van het continentaal plat ook een veel groter potentieel. Naast de bestaande windparken voor de Hollandse kust (Noordzeewind, Luchterduinen en Prinses Amalia), de recentere voor de kust van Zeeland (de vijf parken van Borssele) en die ten noorden van de Wadden (Gemini) liggen er tot 2030 en later plannen op de tekentafel om een veelvoud aan windcapaciteit te realiseren. Tenders voor IJmuiden Ver (vier kavels van elk 1 GW, achter het nog te realiseren Hollandse kust west) worden vanaf 2023 uitgeschreven terwijl drie nieuwe locaties van vergelijkbare grootte in ontwikkeling zijn: Nederwiek, Lagelander en Doordewind, zo genoemd na een prijsvraag onder ruim zesduizend burgers. De eerste twee parken komen ten noordwesten en noorden van IJmuiden Ver, het laatste ver ten noorden van Gemini. Voor de vergunningsprocedures voor IJmuiden Ver, natuurbescherming op de Noordzee en scheepvaartveiligheid heeft het kabinet deze lente 1,7 miljard euro uitgetrokken.

Duitsland en Denemarken zitten ondertussen niet stil. Wat heet: TenneT, niet alleen onze landelijke netbeheerder (TSO) maar ook voor Noordwest-Duitsland, heeft nu al voor ruim zeven GW aan windcapaciteit op het Duitse deel van de Noordzee gerealiseerd. Binnen vijf jaar wordt volgens TenneT nog eens 3,6 GW offshore wind op het landelijke net aangesloten.

Denemarken, sinds een halve eeuw pionier en marktleider in windenergie, spant echter de kroon. Het kleine Noordzeeland van 5,5 miljoen inwoners haalt meer dan de helft van haar energieverbruik per inwoner uit offshore wind (ruim 2,3 GW) en zonnestroom (1 GW). Kriegers Flak, het windpark dat vorig jaar in de Baltische Zee operationeel werd, is al groot (604 MW) maar dat valt in het niet bij wat Denemarken voor de toekomst in petto heeft. Allereerst Thor, ruim twintig kilometer uit de kust ter hoogte van het vissersdorp Thorsminde (Midden-Jutland). Thor moet een 800 tot 1000 MW windpark worden dat vanaf 2027 gestalte krijgt en is het eerste park ter wereld waarvoor de eigenaren de overheid zelfs voor de stroom moeten betalen. Daarachter liggen nog meer mogelijkheden. Vóór 2030 wil Denemarken namelijk 10 GW aan megawindturbines – elk groter dan 5 MW – in grote parken op zee laten neerzetten om het land onafhankelijk van fossiele brandstoffen te maken.

Verbinden

Voor een nauwere samenwerking tussen de Noordzeelanden – wellicht sluit Engeland zich in een later stadium aan – wordt het rond 2030 ook cruciaal dat de fysieke energie-infrastructuur aan elkaar verknoopt raakt. Daarvoor zijn ook andere technologieën (opslag en overslag) nodig. Nu nog wordt elektriciteit uit de grootste Nederlandse windparken via 66 kV kabels naar een offshore transformatorstation getransporteerd en in een converter van 600 MW naar gelijkstroom (DC) omgezet. Vervolgens wordt de stroom via een 220 kV kabel aan land gebracht. Een enorme trafo op land zet die elektriciteit weer om van gelijkstroom naar wisselstroom (AC) voor het 380 kV hoogspanningsnet.

Voor megawindparken die zich meer dan honderd kilometer uit de kust bevinden, is wisselstroom een minder geschikte oplossing. Naarmate de afstand tussen bron en afgiftepunt bij AC groter wordt, nemen ook de transportverliezen en diktes van de kabels toe, tot wel dertig procent van de investeringskosten. Gelukkig heeft de TenneT de laatste jaren al veel ervaring opgedaan met hoog voltage gelijkstroom (HVDC). Dat gaat niet alleen op voor de zware zeekabels als Nordlink, 623 kilometer lang tussen Noorwegen en Duitsland (1400 MW op 500 kV), en de Cobra kabel van 325 kilometer tussen Nederland en Denemarken (700 MW), maar ook bij een aantal recent aangesloten Duitse windparken als DolWin3 (900 MW) en de broertjes BorWin1, 2 en 3 (resp. 400, 800 en 900 MW).

Daarnaast speelt er ook iets anders mee: wanneer megawindparken in de toekomst op volle kracht zijn gekomen én het ter plekke hard waait, wordt het risico steeds groter dat het landelijke hoogspanningsnet die productie niet aankan en eruit klapt. Daarom is het consortium NSWPH (North Sea Wind Power Hub), bestaand uit TenneT, Energinet (de Deense TSO) en Gasunie, nu al een decennium bezig om nieuwe concepten voor offshore wind te ontwikkelen. Dat loopt uiteen van hybride windprojecten, waarin windparktransmissies en interconnecties met meerdere Noordzeelanden worden gecombineerd, tot een ‘hub and spoke’-model. In dat laatste geval gaan elektriciteit en waterstof vanuit een centraal punt (de hub) naar diverse verdeelpunten (spaken) om van daaruit bij marktpartijen voor een meer gelijkmatige distributie terecht te komen. 

Energie-eilanden

Aanvankelijk, in 2016, zette TenneT in op de aanleg van een energie-eiland op de Doggersbank, een ondiepte van 13 meter in de Noordzee en centraal gelegen tussen Engeland, Denemarken en Nederland ter hoogte van East Yorkshire. Daar wilde de landelijk netbeheerder een kunstmatig eiland van 6 km2opspuiten om van daaruit 100 GW aan windparken aan elkaar te koppelen. Dat idee bleek iets te hoog gegrepen. Het was niet alleen ingewikkeld en behoorlijk kostbaar (ruim anderhalf miljard euro), maar stuitte ook op stroperige politieke procedures en grote zorgen van milieuorganisaties als het Wereldnatuurfonds.

Nu heeft NSWPH na consultatie met diverse marktpartijen en overheden gekozen voor tien energie-eilanden die 10 GW aan windstroom kunnen transporteren, aanzienlijk minder groot van omvang maar toch nog wel tien keer zo groot als een gemiddeld olieplatform. Energinet en Elia, de TSO’s van Denemarken en België, zijn inmiddels overstag en ontwikkelen al sinds een aantal jaren plannen voor zulke eilanden. Daarin zal groene waterstof, te transporteren door omgebouwde of nieuwe pijpleidingen, op termijn ook een rol gaan spelen.

Een energie-atol in de Prinses Elizabethzone – veertig kilometer buiten de kust van Oostende waar drie tot vier GW aan windcapaciteit staat gepland – is eind vorig jaar door de federale regering van de baan geschoven. In plaats daarvan komt er over een aantal jaar een betonnen constructie te liggen die met zand wordt gevuld. De grootte is nog niet vastgesteld. Rond of na 2027 zal dat eiland aanknopen bij Denemarken (en wellicht bij ons land) om duurzame elektriciteit uit te wisselen.

Denemarken is een stap verder in de voorbereiding, althans qua tijdspad en het concreet maken van de plannen. Voor de kust van Midden-Jutland, zestig kilometer achter het ingeplande windpark Thor, zullen de Denen in 2026 starten met de eerste fase van de aanleg van een drijvend energie-eiland van 120.000 m2, later uit te breiden tot 460.000 m2. Wanneer alles gereed is, kan daarop 10 GW aan windstroom worden aangesloten. In het ontwerp dat de overheid heeft vrijgegeven, vallen de metershoge muren op die het eiland aan drie zijden tegen de kracht van de zee beschermen. Naast een haven en een landingsplaats voor helikopters komen er enorme loodsen met batterijen voor opslag van overtollige windstroom.

En dat is nog niet alles: in 2024 wil Denemarken in Esbjerg – het logistiek knooppunt van de windenergiesector ruim honderd kilometer ten zuiden van vissersdorp Thorsminde – een 1 MW grote elektrolyser plaatsen die van windstroom waterstof zal maken, goed voor de productie van 90.000 megaton per jaar. Intussen is Ørsted, het Deense energiebedrijf, op hun bedrijventerrein Avedøre Holme in Kopenhagen, vorig jaar al gestart met waterstofproductie uit twee van hun 3,6 MW windturbines.

Klimaat en zeeleven

Over de effecten van grootschalige windparken op het klimaat en het zeeleven is slechts weinig bekend. Wel hebben onderzoeken in de VS en Australië uitgewezen dat de gigantische turbinebladen het microklimaat beïnvloeden. De bladen, met een spanwijdte van ruim honderd meter, mengen de luchtmassa’s en veranderen de luchtstromingen. Daardoor warmt lucht aan de grond op en wordt het boven de windparken juist iets kouder. Dat zou kunnen leiden tot veranderingen in de neerslagpatronen, zowel op zee als op land.

De meeste effecten op het leven op zee worden echter veroorzaakt door geluid, met name tijdens het heien. Is dat verdwenen, dan zijn positieve effecten ook goed mogelijk, bijvoorbeeld meer voedsel voor vissen bij de funderingen. Deltares voert daar in het kader van de WOZEP (Wind op Zee Ecologisch Programma) onderzoek naar uit terwijl NGO’s als Natuur & Milieu en Stichting De Noordzee zich via ‘De Rijke Noordzee’ inzetten voor meer biodiversiteit in en rondom windparken.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!