energie-eilanden: de toekomst

uitgebreide versie

Een oplossing voor alles

 

Anders dan mogelijk verwacht stuit de omvorming van een fossiele energievoorziening naar een milieu onschadelijke voorziening niet op financiële problemen, maar op weerstand onder een groot deel van de bevolking.
Veel burgers, vooral opgehitst door rechtse partijen, zijn wel voor een transitie maar zijn tegen alle milieuvriendelijke oplossingen. Ze willen wel windmolens, maar niet niet op het land en niet op zee en vooral niet in hun ‘achtertuin’. Daarnaast zijn er financiële onregelmatigheden bij de toekenning van de pachtgelden voor boeren die een windturbine op hun land verhuren.
Daarom is het een goed idee een gigantische energie-eilanden te bouwen, bijvoorbeeld ten noorden van de waddeneilanden. Derhalve ver uit het zichtveld en zo groot dat er nergens in Nederland meer een windturbine hoeft te staan, noch op land, nog voor de kust in de Noordzee.
Bovendien zou op een groot eiland ook alle andere vormen van energievoorziening een plaats kunnen krijgen. Het idee van een stuwdam, zonne- en getijdenenergie zouden allemaal een plaats kunnen krijgen.
Onderzocht moet worden naar de wenselijk- en haalbaarheid naar het grootste energie-onderzoekscentrum ter wereld. Nederland moet immers voorop gaan lopen op technologisch gebied als het gaat om wind-, water en alternatieve energiebronnen, omdat andere landen onze positie op andere economische gebieden (landbouw, textiel) aan het overnemen zijn of al hebben gedaan.

Waarom windenergie op zee

In 2050 moet alle gebruikte energie in Nederland uit duurzame bronnen komen. Met windenergie op zee is de overgang naar een energievoorziening zonder CO2 uitstoot mogelijk.

Nederland heeft met de Noordzee een gunstige plek voor windenergie op zee vanwege:

• de relatief geringe waterdiepte;
• het gunstige windklimaat;
• goede havens en (industriële) energieverbruikers in de buurt.

Goedkoop

In de afgelopen jaren zijn de kosten van windenergie op zee drastisch gedaald. Daardoor is het de goedkoopste grootschalige duurzame energiebron. Naast windenergie heeft de energietransitie ook andere duurzame energiebronnen nodig. Zoals windenergie op land en zonne-energie.

De windparken in het windenergiegebied Hollandse Kust (zuid) zijn de eerste subsidievrije windparken ter wereld die in bedrijf zijn. De energie van windparken gaat via elektriciteitskabels naar land: het net op zee.

De succesvolle kostprijsreductie van wind op zee is te danken aan schaalvergroting: grotere turbines, grotere parken, dikkere kabels en grotere converterplatforms. Richting 2030 vindt opschaling plaats van het huidige 700 MW wisselstroomplatform naar het 2 GW gelijkstroomplatform. Energie-eilanden zullen in de loop van de jaren ’30 de volgende stap zijn in het behalen van schaalvoordelen bij wind op zee.

Geldbesparing

De ingenieurs van TenneT berekenden dat het mogelijk is om zo’n eiland ‘voor maatschappelijke kosten’ aan te leggen. Hoewel het duurder is in de aanleg dan gangbare infrastructuur, zeker als de eilanden verder van de kust liggen, zal geld worden uitgespaard doordat de kabels meteen dienst doen als internationale stroomaansluiting. Dit wiel-en-spaaksysteem, zoals TenneT het noemt, is de manier om de nieuwe energie-infrastructuur efficiënt te houden in de toekomst. Stroomuitwisseling tussen landen zal, wanneer er 180 gigawatt aan offshore wind op de Noordzee is, essentieel zijn. De eilanden kunnen als doorgeefluik dienen: ze verzamelen stroom van omliggende turbines en voeren die door naar land. Door kabels naar – bijvoorbeeld – Nederland én Duitsland aan te leggen, kan er ook meteen stroom getransporteerd worden tussen de landen.

Die uitwisseling tussen landen is nodig omdat de turbines niet 100 % van de tijd voor stroom zorgen. Er is bijvoorbeeld soms geen wind of turbines hebben onderhoud nodig. Ongeveer de helft van de tijd wordt de kabel van het eiland naar het vasteland dan ook niet optimaal benut. Door de kabel ook voor internationaal stroomtransport te gebruiken, haal je 80 % gebruikstijd. De kabel wordt dan beter benut en verdient zichzelf sneller terug. Ook bespaar je op lange kabels voor elke turbine of set van turbines.

Duurzaam & CO2

Windenergie is duurzamer dan fossiele energie en scoort ook in vergelijking met andere hernieuwbare bronnen uitstekend. Zowel qua kostprijs als qua klimaatwinst. Over de volle levensduur gemeten, stoot een windturbine per opgewekte kilowattuur (kWh) ±10 gram CO2 uit. Voor zonnepanelen zijn de emissies grofweg vier keer zo groot en een kolencentrale stoot per kWh liefst 70 tot 100 keer zoveel CO2 uit als een windmolen.

Doelen windenergie

In het Klimaatakkoord (2019) en het regeerakkoord (2021) is afgesproken om het beleid van windenergie op zee door te zetten. Rond 2030 moet er daardoor ongeveer 21 GW aan windparken op zee staan. Deze leveren dan 16% van alle energie in Nederland en 75% van het huidige elektriciteitsverbruik.

De komst van windparken op zee brengt economische kansen met zich mee. Een grote thuismarkt geeft de Nederlandse offshore- en windsector de kans om zijn expertise verder te ontwikkelen en daarmee zijn internationale positie te versterken. Nu al hebben Nederlandse bedrijven een marktaandeel van ongeveer 25 procent van de totale Europese markt voor wind op zee.

Samenwerking

Tijdens de Noordzeetop in Esbjerg in mei 2022 is een verklaring getekend waarin Denemarken, Duitsland, België en Nederland aangeven meerdere energie-eilanden op de Noordzee te gaan bouwen. De landen willen intensiever gaan samenwerken om offshore-energie efficiënt te integreren in het energiesysteem. Deze landen werken steeds nauwer samen bij het versneld ontwikkelen van windenergie. Ze streven naar een productie van 150 gigawatt in 2050. Belangrijk onderdeel van de plannen is aanleg en exploitatie van energiehubs op zee. TNO doet al langer onderzoek naar het grootschalig opwekken, converteren, opslaan en distribueren van energie tussen landen.

Denemarken heeft inmiddels besloten om een energie-eiland te bouwen. Het is naar verwachting in 2033 gerealiseerd. Het eiland krijgt een vermogen van 3 GW met een verbinding naar land in Denemarken. Ook is een aansluiting voorzien naar een te ontwikkelen Belgisch eiland.

Eén van de configuraties die Nederland samen met Denemarken onderzoekt is het onderling verbinden van eilanden in Denemarken en Nederland, in combinatie met een verbinding van de Nederlandse hub/eiland naar het VK en een verbinding van het Deense eiland naar Noorwegen. Met dit netwerk kan overtollige windenergie worden opgeslagen in waterkrachtcentrales in Noorwegen die eventueel zijn omgebouwd naar pompopslagcentrales. Voor het VK geldt wederom dat het daar vaak waait als het aan deze kant van de Noordzee minder hard waait en andersom. Door meerdere energie-eilanden onderling en met verschillende landen te verbinden, ontstaat een vermaasd net op zee waardoor vraag en aanbod tussen de Noordzeelanden beter gebalanceerd kan worden.

Waterstof

Ook kunnen er installaties op de eilanden komen die stroom omzetten in waterstof. Transport van gas is volgens berekeningen 10 tot 20 keer goedkoper dan stroomtransport en scheelt dus ook geld. De aanleg van infrastructuur voor windparken wordt met een eiland 30 % goedkoper, aldus TenneT.

Innovatieve concepten

Voor het ontwerp van de benodigde infrastructuur ontwikkelt TNO innovaties om opwek, conversie, opslag en transport te integreren in hybride energiesystemen. Ze onderzoeken hoe de exploitatie van toekomstige energiehubs zo is in te richten dat alle betrokken partijen er baat bij hebben en de samenleving als geheel profiteert. Zo bestuderen ze verschillende concepten voor netaansluiting van offshore projecten, vermindering van de afhankelijkheid van elektriciteitskabels door conversie naar en transport van waterstof en transmissiesystemen. Ze kijken ook of en hoe de bestaande elektrische infrastructuur is uit te breiden en of windparken zijn te verbinden met andere offshore duurzame energiebronnen als zonneparken.

Vortex Bladeless: een vibrerende windmolen

Een innovatief ontwerp van Spaanse ingenieurs laat zien hoe windenergie kan worden opgewekt zonder gebruik te hoeven maken van gigantische molens en wieken die de leefomgeving van mensen en dieren schaadt.

De wiekenloze, gebogen cilinders van zo’n 3 meter hoog zijn het geesteskind van het Spaanse Vortex, gevestigd in Madrid. Het ontwerp, beschreven als een ‘milieuvriendelijke aerogenerator zonder bladen ontworpen voor onsite windenergieopwekking’, kreeg onlangs de bijnaam ‘Skybrator’ op Reddit vanwege het fallische design.

Deze innovatieve windturbine wekt net als traditionele windmolens stroom op via kinetische energie (ook wel bewegingsenergie genoemd). Via trillingen door de schommelende zuil veroorzaakt door de wind, wekt de vibrerende ‘Skybrator’ stroom op zonder roterende wieken die slagschaduw veroorzaken of gevaarlijk zijn voor vogels.

Een gemiddelde Vortex Bladeless windturbine, ongeveer zo hoog als een boom, levert zo’n 100 kilowatt op. Ter vergelijking: een doorsnee windmolen van 100 meter hoog levert ongeveer 1 megawatt (1.000 kilowatt) op. Het gebrek aan wieken zorgt dus ook voor veel minder opgewekte energie. Volgens David Yáñez, een van de uitvinders, zijn de Vortex Bladeless turbines daarom met name geschikt voor huis-tuin-en-keuken-gebruik.

Zo kan de ‘Skybrator’ bijvoorbeeld worden gezien als alternatief voor zonnepanelen. Woon je op een plek waar de zon weinig schijnt, maar het wél vaak hard waait, dan kun je dus je eigen windmolen in de tuin zetten. Deze kleine windmolens geven mensen straks nóg een manier om zelf groene stroom op te wekken.

SkySails: windenergie opwekken met een gigantische vlieger

Het meest opvallende nieuwe windmolenontwerp is afkomstig van de Duitse startup SkySails. Zij ontwierpen een vlieger met een oppervlakte van 120 vierkante meter die op grote hoogte windenergie opwekt en een vermogen heeft van 100 tot maximaal 200 kilowatt.

De windsnelheid neemt toe naarmate je hoger de atmosfeer ingaat. Dit komt omdat er dicht bij het aardoppervlakte tal van structuren, zoals gebouwen en bergen, zijn die die windsnelheid afremmen. Maar boven de wolken zijn deze er niet.

Daarom vliegt de ‘powerkite’ van de Hamburgse onderneming op zo’n 400 meter hoogte en kan het bijna overal op aarde energie op een duurzame manier opwekken. Volgens directeur Stephan Wrage, vormt de rood-wit gestreepte vlieger op deze hoogte geen gevaar voor vogels. “Als er zwermen vogels komen, kunnen we de vlieger naar lagere hoogten brengen of heel snel laten landen. De verstoring van de natuur is heel, heel klein,” aldus Wrage in een interview met het Duitse NDR.

Het systeem werkt als volgt. De windvlieger is bevestigd met een touw aan een lier en generator op de grond. Eenmaal volledig afgewikkeld, wekt de vlieger elektriciteit op wanneer de SkySail wind vangt en hoog in de lucht heen en weer vliegert.

De vlieger vliegt dag en nacht en zelfs met regen, hagel of sneeuw. Alleen als het onweert of bij slechte weersomstandigheden met weinig tot geen wind blijft de vlieger op de grond. En als het weer omslaat terwijl de ‘powerkite’ in de lucht is, dan keert het automatisch terug naar de aarde, wat slechts een klein deel (5-10%) van de opgewekte stroom kost.

Sinds begin 2021 vliegt ‘s werelds eerste SkySail door de lucht boven Mauritius. Dit eiland is geliefd bij kitesurfers omdat het er het hele jaar door hard waait. Maar vanwege haar ligging in een regio met orkaanactiviteit, was duurzame energieopwekking met wind via traditionele windturbines tot dusver niet mogelijk. De gigantische SkySail vlieger biedt nu een elegante oplossing.

Ontwerp onbekend

Hoe de eilanden er uit moeten zien, is nog onduidelijk. Aanvankelijk was het idee om een echt eiland aan te leggen door zand te dumpen. Maar nu verkent TenneT ook andere oplossingen: afgezonken caissons of zelfs ‘gewone’ platforms. Welke methode het beste is hangt af van de locatie, waterdiepte en ecologische impact.

De aanleg van een dergelijk eiland zal minstens tien jaar in beslag nemen. Het vereist dat de landen rond de Noordzee afspraken maken over wie wat betaalt en hoe de stroom verdeeld wordt. Het is, kortom, een lang proces. Daarom vraagt TenneT nu al aandacht voor het idee. ‘Als de eilanden in 2050 af moeten zijn kan je niet in 2045 een beslissing nemen’, vertelt projectmanager Michiel Müller.

Vogels

Het leeuwendeel van de argumenten tegen windstroom betreft primair smaak en perceptie. Horizonvervuiling door windmolens is evengoed te zien als horizonverfraaiing. Vogels die tegen windturbines aanvliegen, worden ook door klimaatverandering in het voortbestaan bedreigd. En gezien de belastingsteun en verworven rechten voor de fossiele energiesector is de omvang van subsidies voor duurzame energieprojecten op zijn minst te relativeren.

Volgens tegenstanders van windenergie zullen als er meer windmolenparken bijkomen op de Noordzee, er straks jaarlijks duizenden vogels extra omkomen door een botsing met de wieken. Onder meer de jan-van-gent en de meeuw zullen de dupe zijn, schreef het AD.

Maar hoe gevaarlijk zijn windmolens precies? Een onderzoek bij een windmolenpark bij Aberdeen werpt een nieuw licht op de zaak. Twee jaar lang werden alle vogels die in de buurt van de windmolens kwamen met camera’s gevolgd. Dat leverde in totaal 10.000 video’s op. Het resultaat: geen enkele vogel vloog zich te pletter.

Dankzij de video’s was het ook mogelijk om het gedrag van vogelsoorten in de buurt van windmolens in kaart te brengen. Bijna alle soorten blijken hun vluchtpatronen aan te passen om de windturbines te omzeilen. De meeste vogels buigen tientallen meters van tevoren af. Van de vogels die binnen tien meter van de wieken komen, buigt meer dan 96 procent alsnog af.

Ecoloog Martin Baptist van de Wageningen Marine Research verwacht dat er in 2050 dagelijks tien meeuwen om het leven zullen komen door de windmolenparken op de Noordzee. Ter vergelijking: in de bio-industrie worden dagelijks anderhalf miljoen kippen gedood.

Het ‘aanvaringsrisico’ van vogels met wieken van windmolens op zee is laag, bleek eerder in mei 2023 uit twee onderzoeken in opdracht van Eneco en de Rijksoverheid. Vattenfall en Ørsted trokken eerder dat jaar vergelijkbare conclusies. Vattenfall zegt zelfs dat gedurende het tweejarige onderzoek geen enkele vogel tegen een rotorblad is gebotst.

Jaarlijks worden er alleen al in Nederland maar liefst 18 miljoen vogels gedood door katten.

Werking energiemarkt

De energie-eilanden moeten zo zijn ingericht dat het voor alle belanghebbenden rendabel is. Sociaal & Groen is van mening dat primaire voorzieningen, zoals energie, niet in handen kan zijn van particuliere beleggers. Beleggen door particulieren zou kunnen, bijvoorbeeld via winstmaar het eigendom en de zeggenschap dient altijd in handen te zijn van de gemeenschap.

De voor- en nadelen van windenergie

Alle opties om energie op te wekken hebben sterke en zwakke punten. De voor- en nadelen bepalen waar en wanneer (onshore) windenergie te verkiezen is boven andere energiebronnen. 

voordelen

• Volwassen technologie, continue innovatie
  Met 350.000+ windturbines in bedrijf zijn de belangrijkste kinderziektes van windenergie lang en breed ondervangen. Het bouwen en plaatsen van een windturbine is een routineklus. Tegelijkertijd evolueren windturbines stevig door. Juist door de omvang van de markt is er veel geld beschikbaar voor innovatie.
• De meest duurzame hernieuwbare energie
  De embodied energy, de energie die nodig is om een windmolen te fabriceren, transporteren en installeren en uiteindelijk weer af te breken en recyclen, verdient een windturbine binnen enkele maanden terug. Daarna is alle stroom emissievrij. Per opgewekte kilowattuur is er qua CO2-impact praktisch geen energietechniek die aan windturbines kan tippen. Zonne-energie, waterkracht en biomassa stoten per energie-eenheid stuk voor stuk meer broeikasgassen uit, om nog niet te spreken over de fossiele alternatieven.
• Windenergie is niet begrensd door grondstofschaarste
  Een windturbine bestaat uit gangbare materialen als staal, glasvezel of zelfs hout en textiel. Alleen de magneten in sommige stroomgenerators zijn gemaakt van ‘zeldzame aardmaterialen’, al klinkt ook dat schaarser dan het in werkelijkheid is. Aan het eind van zijn werkzame leven is een windenergieconverter bovendien goed recyclebaar.
• Windenergie is complementair aan zonne-energie
  Windenergie en zonne-energie zijn beiden weersafhankelijk, en daarmee niet altijd voorspelbaar. Wel gaan harde wind en felle zon vrijwel nooit samen. Wind- en zonne-energie vullen elkaar daarmee goed aan. Het loont om beide duurzame energiebronnen in vergelijkbare hoeveelheden in te zetten.
• De fysieke voetafdruk van een windmolen is beperkt
  De omgeving onder een turbine blijft beschikbaar voor landbouw en industrie. Ook biomassa verbouwen voor windstille dagen is mogelijk. Zonnepanelen kunnen helaas slecht tegen de periodieke schaduw onder de wieken. Vanwege de turbulentie die ontstaat achter de rotor hebben de windturbines zelf wel de ruimte nodig. Ze staan minimaal 10 keer de lengte van de wieken uit elkaar.

 

nadelen

• • • Windstroom is (on)voorspelbaar en niet op afroep beschikbaar
      Fabels over zinloos draaiende back-upgascentrales ten spijt is de windkracht (enkele uren vooruit) goed te voorspellen. Maar als het niet waait levert een windturbine toch echt helemaal niets. Energiebedrijven met veel windparken moeten daarom kunnen terugvallen op (bio)gascentrales, energieopslag of smart grids die de variatie in windaanbod opvangen.
    • Windmolens tasten uitzicht aan en veroorzaken lichtvervuiling
      Hoge windmolens zijn van veraf zichtbaar en volgens velen passen ze niet in het landschap. Ook dicht aan de kust is niet iedereen blij met de horizonvervuiling van offshore windparken. Verder maken omwoners bezwaar tegen de rode veiligheidsverlichting, die piloten van vliegtuigen en helikopters ’s nachts waarschuwen voor de aanwezigheid van windturbines.
    • Geluidsoverlast en slagschaduw van windmolens
      Windmolens maken geluid en kan vervelend zijn voor wie dicht in de buurt woont. Bij laagstaande zon werpen de draaiende wieken bovendien een flikkerende slagschaduw over het landschap. Als er door de windrichting of de stand van de zon risico op tijdelijke hinder voor omwonenden bestaat, zijn veel exploitanten bereid de windmolens (automatisch) stil te zetten. Bij meer dan 6 uur slagschaduw per jaar op een adres is dit verplicht.
    • Windmolens ‘doden’ vogels
      De lobby tegen windmolens als ‘vogelmoordenaars’ is sterk en effectief. Vogels vliegen zich soms inderdaad te pletter tegen windturbines. Dat doen ze, in veel grotere getale, ook tegen elektriciteitskabels, gebouwen en auto’s of de scherpe tanden van een huiskat. Windparken zijn echter nieuw, en kunnen net de druppel zijn die zeldzame vogels doet uitsterven.
    • Windturbines storen luchtverkeersradar en wetenschap

Alles afgewogen zijn er geen sterke gronden om moderne windenergie af te wijzen. Omarmen zoals de klassieke poldermolens hoeft niet, maar windenergie voor lief nemen is verstandig. Gokken op technologie die schoner en goedkoper is dan windturbines is geen optie. Kernfusie, thoriumcentrales en andere energiewonderen zijn op zijn vroegst over 30 jaar een alternatief. Het bewezen antwoord voor wie nú wil doorstoten naar een betaalbare duurzame economie is blowing in the wind.

 

 

• Meer voor- en nadelen windenergie
• https://windopzee.nl/onderwerpen/wind-zee/wanneer-hoeveel/wind-zee-2030-0/https://www.wattisduurzaam.nl/2136/energie-opwekken/wind/overzicht-windenergie-de-voord-en-nadelen-van-energie-uit-wind-2/