Dat toekomstbeeld schetsten ontwikkelaars van windparken, batterijleveranciers, experts van kennisinstituut TNO en van platform TKI Offshore Energy tijdens een webinar dat vooruit kijkt naar het congres Wind Day 2024, dat in juni in Vlissingen plaatsvindt.
Meer windenergie
Windenergie levert nu gemiddeld 40 procent van alle stroom in Nederland en dat wordt alleen maar meer. Vooral wind op zee groeit sterk. Eind 2023 stond er voor 4,7 gigawatt vermogen op de Noordzee. In 2030 moet dat 21 gigawatt zijn en in 2050 in totaal 70 gigawatt. Al die turbines bij elkaar leveren dan respectievelijk 95 en 300 terawattuur elektriciteit per jaar. Ter vergelijking: nu gebruikt Nederland volgens het CBS circa 120 terawattuur per jaar aan stroom, al zal dat mede door elektrificatie van de industrie de komende jaren verdubbelen.
Energie leveren wanneer nodig
De opgave is niet alleen om al die windparken te bouwen, maar ook om er ruimte voor te vinden, de natuur en de ecosystemen niet te beschadigen en de kosten van grondstoffen in de hand te houden. Maar misschien wel de grootste opgave is om alle opgewekte elektriciteit op het juiste moment op de juiste plaats te krijgen. “We willen naar een situatie toe waarbij we niet meer elektriciteit produceren wanneer het waait, maar energie leveren wanneer het nodig is. Dat is een hele uitdaging”, zegt programmamanager Bob Meijer van TKI Offshore Windenergie.
Windpark wordt energiepark
Om dat voor elkaar te krijgen, gaan windparken er heel anders uitzien. Het windpark van de toekomst is meer een energiepark. Drijvende zonneparken kunnen bijspringen als de zon schijnt, maar het nauwelijks waait. Bij storm in het weekend – dus als er veel aanbod van groene stroom is en weinig vraag – heb je batterijen nodig om energie tijdelijk op te slaan voor later. Of een elektrolyser die er ter plekke waterstof van maakt.
Testlocatie in Lelystad
Om te testen en te monitoren hoe zo’n energiepark werkt, hebben TNO en de WUR onlangs het Switch-fieldlab
in Lelystad geopend. Op die testlocatie staan windturbines, zonnepanelen, een elektrolyser, batterijen en een weerstation, die allemaal aan elkaar zijn gekoppeld. Het doel is om te kijken hoe alle stroomproductie optimaal afgestemd kan worden op de marktvraag en hoe het elektriciteitsnet optimaal benut kan worden. Bijvoorbeeld door zon en wind op zee gebruik te laten maken van dezelfde exportkabel naar land.
Om waterstof bij de windparken op zee te kunnen produceren, werkt TNO mee aan het FlexH2-consortium, waarin tien partijen onder leiding van Shell gezamenlijk onderzoek doen en nieuwe technologieën ontwikkelen. “De testlocatie is helemaal geënt op het energiepark van de toekomst. Het gaat niet om de grootte, maar om wat je ermee kunt”, zegt programmamanager windenergie Jan Willem Wagenaar van TNO. “We zijn op dit lab in staat om continu te monitoren wat er gebeurt. Maar we kunnen het ook aansturen op basis van de weersvoorspellingen.”
Gasten krijgen tijdens de opening een rondleiding over het Switch-fieldlab van TNO en WUR | Credit: TNOOranjewind als blauwdruk
Is in Lelystad alles kleinschalig en hebben windturbines, zonnepanelen en batterijen daar vermogens in kilowattpiek, bij windpark
Oranjewind van wereldwijd windfarm ontwikkelaar RWE op de Noordzee zullen al deze energiebronnen op grote schaal worden gecombineerd. De bouw start in 2026 en een jaar later moet het park stroom leveren. Met 760 megawatt aan vermogen – genoeg stroom voor 1 miljoen huishoudens – wordt dit een blauwdruk van het windpark van de toekomst.
Grootste drijvende zonnepark
Via een Lidar-systeem wordt het weer voorspeld. Overtollige energie wordt opgeslagen in een onderzeese lithium-ion-batterij van het Schotse bedrijf Verlume. Op land wordt getest of dat straks ook kan in de energieopslag in hogedruk-waterreservoirs onder de zeebodem van het Groningense bedrijf Ocean Grazer. Solar Duck uit Tiel legt naast de turbines in Oranjewind het grootste drijvende zonnepark ter wereld aan. Aan de kust op het vasteland komt verder een elektrolyser te staan om van de offshore groene stroom waterstof te maken, een elektrische boiler voor warmteopslag en een laadstation voor elektrische voertuigen. “Dit is wat ons betreft hét energiepark van de toekomst, waarbij zowel de vraag als de aanbodkant heel goed op elkaar wordt afgestemd”, zegt Warner ten Kate van RWE.
Kijk hier hoe de onderzeese lithium-ion batterij van Verlume werkt:
Waterstofproductie op zee
RWE investeert de komende jaren 55 miljard euro in 65 gigawatt aan groene opwektechnologie. Een derde van dat bedrag gaat naar offshore wind. Die capaciteit wordt tot 2030 verdrievoudigd tot 10 gigawatt. De ontwikkelaar werkt voor parken als Oranjewind samen met kennisinstituten als TNO en een scala aan universiteiten om kennis op te bouwen en de technologie te kunnen opschalen. Bijvoorbeeld voor de productie van waterstof op zee, waar de overheid bedrijven onlangs uitnodigde om zich in te schrijven voor twee demonstratieprojecten. Die elektrolysers moeten respectievelijk 100 en 500 megawatt aan waterstof kunnen produceren uit offshore windenergie.
Moeilijke marktsituatie
De vraag is alleen of dit allemaal financieel haalbaar is. De hoge prijzen en slechte marktomstandigheden hangen momenteel als een donkere wolk boven de bouw van nieuwe windparken op zee. Een grote speler als Eneco
heeft zelfs aangekondigd hier voorlopig niet meer in te willen investeren. “Ook wij zien veel problemen. De vraag is of we deze businesscase kunnen rondkrijgen. Dat blijft gezien de huidige marktomstandigheden in Nederland lastig”, zegt Ten Kate van RWE.
Batterijopslag
Een voordeel is wel dat een dergelijk combipark meer kan dan alleen stroom leveren. Het kan elektriciteit opslaan als de prijs en de vraag laag zijn en via de batterij terugleveren als de prijs en de vraag hoog zijn. Het kan bijdragen aan minder congestie, het in stand houden van de frequentie van 50 hertz op het net of het herstarten van de stroomlevering na een stroomstoring. Allemaal functies waar netbeheerders voor betalen. Nu vervullen gascentrales die rol. Die kunnen vervangen worden door de flowbatterij van Elestor
uit Arnhem. Die reuzenaccu kan vijf dagen lang overtollige energie opslaan en bewaren en daarna ook weer vijf dagen lang elektriciteit leveren. Of zelfs tien dagen als de batterij groter wordt uitgevoerd.
De flowbatterij van Elestor kan langdurig stroom opslaan.Flowbatterij als blokje
De batterij gebruikt twee opslagtanks, eentje met waterstof en eentje met waterstofbromide, en wekt met de membranen daartussen stroom op of slaat het juist op in waterstof. Dat werkt 20.000 keer, 20 jaar lang. Door een koppeling met een waterstofpijplijn of een waterstoffabriek hoeft het waterstofdeel van de batterij niet eens gebouwd te worden. Business development manager Floris van Dijk zou met Elestor graag een rol spelen bij het windpark van de toekomst. “Dit is het energiesysteem van de toekomst. Wij zijn een van de blokjes van dit systeem. Het uiteindelijke doel is de energieprijs opslaan tegen een zo laag mogelijke prijs.”, zegt hij. Elestor wil grote energiebuffers bouwen aan de kust waar de stroom van windparken aan land komt. “Het gaat om gigawatturen. Zo’n groot systeem zet je voor langere tijd neer in de buurt van een windpark of een groot zonneveld. Eigenlijk op de plek waar nu een gascentrale staat, want daar heb je al de aansluiting op het net en de infrastructuur”, zegt hij. De eerste batterij levert Elestor dit jaar aan Vopak in Vlissingen. Dat wordt nog een kleintje van circa 3 megawattuur, maar de volgende krijgt al een capaciteit van 25 megawattuur. Daarna volgt een batterij van 100 megawattuur. Allemaal op land.
