Windmolens van de toekomst gaan drijven en vliegen

©makani project

We zijn vertrouwd geraakt met het idee van windmolens voor onze kust, iets wat ooit bijna ondenkbaar leek. Maar ingenieurs laten ze nu ook al drijven op diepe oceanen, en werken aan energieproductie met grote vliegers.

De fundering is misschien niet het eerste dat u met innovatie in zeewindmolens associeert. Toch heeft die in enkele jaren tijd al een stevige evolutie gekend. De eerste molens voor onze kust rustten op enorme betonnen sokkels die met zand gevuld afgezonken werden naar de zeebodem. Daarna kwamen metalen draagconstructies of ‘jackets’ die in een fabriekshal gemaakt konden worden. De jongste generatie molens in onze Noordzee staat op monopiles, gigantische buizen die recht in de zeebodem gehamerd worden.

De essentie

  • De meeste offshore windmolens staan op een fundering in de zeebodem, in relatief ondiepe kustwateren.
  • Een nieuwe generatie drijvende windmolens kan ook in dieper water gebouwd worden, waardoor ook plekken met veel wind ontsloten kunnen worden.
  • Ingenieurs experimenteren ook volop met grote vliegers om windenergie te capteren.

De volgende stap is, hoe gek het ook klinkt, een windmolen zonder fundering. Drijvende of floating windparken zijn nog bescheiden in aantal en omvang, maar zullen het komende decennium ook figuurlijk de wind mee hebben. Dat komt omdat ze ingezet kunnen worden op plaatsen waar de zeebodem te diep (vanaf pakweg 50 meter) is voor een klassieke fundering. De techniek laat ook toe nieuwe zones te ontsluiten voor de ontwikkeling van windenergie, ook op locaties met veel wind.

De molens staan op vlotters of floaters waarvan het ontwerp grotendeels is overgenomen uit de olie- en gassector. Die gigantische platformen worden verankerd in de zeebodem, maar hebben een bewegingsvrijheid en worden onder meer met ballasttanks stabiel gehouden.

De Noordzee als nieuw wingewest

De blauwe economie is een onbekende sterkhouder in Vlaanderen. In onze elfde provincie liggen oplossingen voor de klimaat-, de energie- en de grondstoffenproblematiek. De Tijd gaat op zoek naar de nieuwe inzichten en ontwikkelingen op de Noordzee.

Een van de grootste drijvende projecten is WindFloat Atlantic, 20 kilometer voor de Portugese Atlantische kust, waar de zeebodem 100 meter diep is. Via het energiebedrijf Engie, dat participeert in het project, zijn heel wat Belgische ingenieurs betrokken. ‘Na een prototype van 2 megawatt hebben we daar drie turbines van elk 8,4 megawatt geplaatst’, zegt Cedric Dewandre van de Engie-dochter Tractebel, die hielp bij de installatie van de windplatformen.

‘In Portugal hebben we voor de eerste keer offshore windturbines van op land op vlotters gebouwd en met sleepboten ter plaatse gebracht. Zo’n drijvend platform kan je voor het onderhoud weer naar de haven trekken. Werkzaamheden die je aan wal kan doen, zijn veel voordeliger dan offshore’, zegt Dewandre.

Binnenzeeën

Engie investeert in het project via Ocean Winds, een joint venture met het Spaans-Portugese EDPR waarin het zijn activiteiten rond offshore wind heeft ondergebracht. ‘Alles samen hebben we vandaag 220 werknemers aan de slag’, zegt Wouter Vandekerkhove, de Belgische country manager voor de offshore activiteiten van Engie. ‘We mikken voor de komende jaren op een groei van 1,5 gigawatt naar 5 à 7 gigawatt geïnstalleerd vermogen.’ Ocean Winds is betrokken bij diverse vaste windparken op zee, onder meer in België (SeaMade), Schotland en Frankrijk. Behalve het project in Portugal bereidt het zich voor op de aanleg van een drijvend windpark voor de Middellandse Zeekust van Frankrijk.

In binnenzeeën zoals de Middellandse Zee of de Zwarte Zee kunnen drijvende windparken veel energie aanleveren voor een groot aantal landen. Experts sluiten niet uit dat tegen 2050 een derde van alle offshore windinstallaties in Europa drijvend is, goed voor 150 gigawatt.

De verwachting is dat andere ‘oceaanlanden’ zoals Japan volop in drijvende molens zullen investeren. Een extra voordeel voor dat land is dat drijvende parken geen last hebben van seismische schokken. Noorwegen is van plan een aanbesteding uit te schrijven voor een drijvend park in de Noordzee, terwijl de Amerikaanse regering haar eerste drijvende turbines wil installeren voor de Californische kust.

Toch moeten nog een paar problemen aangepakt worden om de techniek op grote schaal mogelijk te maken. Een van de uitdagingen is de enorme schaal, zeker om zulke floaters in serie te produceren. ‘De logistieke keten en de haveninfrastructuur moeten aangepast zijn’, zegt Dewandre.

Zo zag u de Noordzee nog nooit

Nergens ter wereld wordt de zee drukker bevaren en meer gebruikt dan onze Noordzee. En het wordt nog drukker. Met nog meer schepen en windmolens, zeeboerderijen, zwermen drones en een hoop kabels. Op de beperkte ruimte die er is, vraagt dat puzzelwerk en veel creativiteit.

Lees in ons interactieve artikel hoe dat lukt.

Ook de elektrische infrastructuur onder water is kwetsbaar. De sterke deining op de open zee kan trillingen veroorzaken die de onderstations op de zeebodem beschadigen. Dat zijn stroomcabines die de opgewekte elektriciteit op hoogspanning brengen om ze efficiënter aan land te brengen. ‘Drijvende onderstations die beter bestand zijn tegen de deining kunnen een oplossing zijn, maar dan moeten we eerst in staat zijn die te maken’, zegt Regis Boigegrain, die de maritieme afdeling van de Franse stroomnetbeheerder RTE leidt.

Een andere hindernis is dat de stroomkabels last kunnen krijgen van het gewicht van aangroeiende schelpen, sponzen en zeewier, een fenomeen dat bekend staat als biofouling of biologische vervuiling. En omdat de kabels aan een vlottend platform voortdurend bewegen, kunnen ze schade oplopen door wrijving met gesteente op de bodem. De Deense ontwikkelaar Ørsted signaleerde dat eerder dit jaar bij een installatie voor de Britse kust.

Vliegende turbines

Met turbines op land, in de kustwateren en op zee lijkt het potentieel van de wind volledig benut. Of niet? Wie als kind al eens een vlieger in bedwang probeerde te houden op een winderige dag weet dat in de hogere luchtlagen een pak energie waait. Ook die proberen ingenieurs te oogsten met vliegende installaties.

Airborne windenergie is interessant wegens de kleine milieu-impact en de potentieel hoge efficiëntie, zegt Olivier Van Oost van Engie Laborelec, het expertise- en onderzoekscentrum van Engie voor elektrische energietechnologie. Net als drijvende windparken kunnen de vliegers opstijgen in gebieden waar windmolens minder aangewezen zijn. ‘Ze zijn een alternatief voor de klassieke windturbines, geen concurrent.’

Luister naar de podcast Expeditie Noordzee

Acteur Wim Opbrouck en journalist Stephanie De Smedt nemen u in de podcast ‘Expeditie Noordzee’ mee op een tocht door onze elfde provincie. En tot ver daarbuiten. Van geautomatiseerde surfplanken en zeerobots om onze grenzen te verdedigen over een kapotgerukte kabel van 600 miljoen euro tot verloren sondes in Antarctica, bizarre zeewezens en een losgeslagen knollenplukker op de bodem van oceaan.

Beluister de eerste van vier afleveringen maandag op uw favoriete podcastkanaal.

De techniek staat, voor alle duidelijkheid, nog in haar kinderschoenen. ‘De meest gevorderde opstellingen halen een vermogen van enkele honderden kilowatt. Veel projecten zijn vooral bedoeld om te tonen dat de technologie haalbaar is, maar het potentieel is gigantisch.’

Het uithangbord van de nieuwe technologie is het Californische bedrijf Makani, dat tot 2020 een van de ‘moonshots’ was van de techreus Alphabet. Het bedrijf werd opgericht door twee kitefanaten met een droom om de energie van vliegers te oogsten. Dat leidde enkele jaren geleden tot een toestel dat meer weg heeft van een klein vliegtuigje dan van een klassieke vlieger. Alphabet trok zich intussen terug, maar met steun van de energiereus Shell blijft Makani actief. Het voerde in Noorwegen testen uit met een vlieger die bevestigd is op een drijvende boei en die tot 600 kilowatt kan opwekken.

‘De omzetting van mechanische naar elektrische energie kan op de grond gebeuren, maar er bestaan ook concepten - onder meer dat van Makani - waarbij de turbine in de lucht vliegt en de bevestigingskabel de elektriciteit naar de grond brengt. Omdat je geen funderingen en minder materiaal nodig hebt, is dat beter voor het milieu dan een windmolen’, zegt Van Oost.

Als de technologie haar waarde kan bewijzen, wordt ze uitgewerkt in commercieel haalbare modellen met een vermogen tot pakweg 1 megawatt. Die zou je kunnen groeperen, zoals windmolens in een windpark, maar ze zouden ook gedecentraliseerd energie kunnen leveren aan bedrijven of woongemeenschappen.

600
meter
De maximaal haalbare hoogte voor energievliegers ligt wellicht rond 600 meter.

Op nog langere termijn moet het mogelijk zijn met grote vliegers installaties van meerdere megawatts te bouwen, maar die zullen wellicht vooral boven de zee vliegen. Een aanpassing van het regelgevend kader is dan nodig, onder meer om te vermijden dat de vliegers het luchtverkeer hinderen. De grotere windsnelheden op grotere hoogte zijn interessant, want bij elke verdubbeling van de windsnelheid neemt het vermogen met een factor acht toe. Van Oost verwacht dat ze tot maximaal 600 meter hoog zullen gaan, tegenover zowat 200 meter vandaag.

Een belangrijke onbekende factor is hoe het publiek op de vliegende elektriciteitscentrales zal reageren. Er is de visuele impact, maar ook het risico op neerstortende vliegers. ‘Dat kan inderdaad gebeuren’, zegt Van Oost. ‘Daarom zal men van de vliegers minstens een even grote betrouwbaarheid vragen als van vliegtuigen.’

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie