In 2030 wil het kabinet genoeg windturbines in de Noordzee hebben staan voor een totaal vermogen van ongeveer 21 gigawatt, bijna tien keer zo veel als eind 2021. Die energie moet dan wel op het goede tijdstip op de juiste plek beschikbaar zijn.

Op 13 februari 2023 bedroeg de gemiddelde capaciteit van Nederlandse windturbines op zee 39 megawatt. Vier dagen later was dit 55 keer zoveel. De grafiek die de dagelijkse productie van wind op zee laat zien op de website energieopwek.nl is een grillige lijn – de wind waait nu eenmaal niet altijd even hard. Zelfs zonder die grilligheid is het beschikbaar maken van deze windenergie al een behoorlijke uitdaging. De inzet van het kabinet is dat windturbines op de Noordzee in het jaar 2050 ongeveer zeventig gigawatt produceren. Dat moet allemaal bij de gebruikers terechtkomen.

 

Infrastructuur

De eerste vereiste om windstroom beschikbaar te maken, is dat er kabels worden aangelegd: zowel hoogspanningskabels van de windparken in de Noordzee naar land als een gelijkstroomcorridor om de energie vervolgens verder landinwaarts te transporteren. Daarnaast is uitbreiding en verzwaring van het landelijke stroomnet noodzakelijk vanwege de elektrificatie van het energiesysteem. Het kabinet houdt er rekening mee dat het stroomverbruik in Nederland in 2050 is verdubbeld.

Voor de aanleg en het beheer van het net op zee heeft de Rijksoverheid TenneT aangewezen. In april presenteerde deze netbeheerder een plan voor het elektriciteitsnet van 2045, Target Grid, dat uitgaat van een scenario waarin de Noordzee de belangrijkste bron wordt van duurzame elektriciteit in Noordwest Europa.

‘Belangrijk hierbij is dat er extra verbindingen komen tussen netwerken van verschillende regio’s’, zegt Simon Watson, windenergiespecialist bij de faculteit lucht- en ruimtevaart van de TU Delft. Dan kan de energie beter worden verspreid, wat vooral handig is als het op één plek hard waait en ergens anders juist niet. Watson: ‘Harde wind is weliswaar meestal niet heel lokaal, maar hoe groter het netwerk, hoe beter het lukt de pieken uit te smeren en de fluctuaties op te vangen.’

 

Dit is niet het volledige artikel. Het hele verhaal staat in De Ingenieur van juni 2023. Interessant? Neem eens een proefabonnement van drie nummers voor 25 euro.

 

Prioritering

Met Target Grid kan TenneT op tijd beginnen met wat nodig is en niet pas over tien of vijftien jaar als het te laat is, zei Manon van Beek, ceo van TenneT, bij de lancering van het plan. Toch is de verwachting dat de uitbreiding van het stroomnet de elektrificatie van de energievoorziening niet meteen bij kan houden. Het net barst nu al uit zijn voegen, zoals eerder beschreven in het artikel Congestie op het net (De Ingenieur, augustus 2022).

Omdat dit betekent dat sommige projecten niet meteen kunnen worden aangesloten, heeft het kabinet in maart een prioriteringskader uitgebracht. De netaansluiting van windparken op zee staat hierin hoog op de lijst. ‘Zo zorgen we dat projecten die belangrijk zijn voor de verduurzaming van Nederland zo veel mogelijk op hoog tempo door kunnen gaan’, zei minister voor Klimaat en Energie Rob Jetten bij de presentatie van deze prioritering, ‘al is het geen langetermijnoplossing voor het volle stroomnet.’

 

Vierdelige serie WIndenergie op Zee: Wind op zee is de energiebron van de toekomst. De opschaling gaat gepaard met grote uitdagingen. Hoe zijn windturbines efficiënter te maken? Hoe passen ze in het energiesysteem? Waar moeten de materialen vandaan komen? Hoe is schade aan de natuur, de scheepvaart en de visserij te voorkomen? En wat is het lot van afgedankte turbines? Over deze vragen en mogelijke oplossingen gaat onze nieuwe, vierdelige serie Windenergie op zee. Deel 1 ging over de opschaling zelf, dit is deel 2.

 

Vraag en aanbod

Wat wél op de lange termijn kan werken, is een verandering in de manier waarop we energie gebruiken, zegt Watson. Op dit moment is het stroomsysteem vraag-gedreven: als bedrijven en huishoudens meer stroom nodig hebben, zet de energiemaatschappij een tandje bij. Watson: ‘Maar we zullen naar een aanbod-gedreven markt moeten. Dan krijg je de stroom niet als je hem graag wil hebben, maar als er veel zon of wind is.’

Om te voorkomen dat mensen hiervoor de hele dag het weerbericht in de gaten moeten houden, zijn er systemen nodig die autonoom kunnen beslissen zich aan te passen aan de omstandigheden – op grond van data, metingen en wensen van gebruikers.

Hier wordt in Nederland al hard aan gewerkt, onder andere bij de onderzoeksgroep van Jacquelien Scherpen, hoogleraar meet- en regeltechniek aan de Rijksuniversiteit Groningen en Ingenieur van het Jaar 2023. Daar ontwikkelen wetenschappers de algoritmen waarmee deze systemen beslissingen nemen – zoals het bijstellen van de thermostaat of het op een geschikt moment aanzetten van de wasmachine.

 

Elekrische auto's als accu

Elektrische auto’s kunnen in een dergelijk systeem extra flexibiliteit opleveren, zegt Watson. ‘Auto’s staan het grootste deel van de dag stil. Ze zijn dus als accu’s voor het elektriciteitssysteem in te zetten.’ De auto kan dan overtollige energie uit het systeem opslaan, om dit op momenten van schaarste terug te geven aan het net of lokaal te gebruiken.

‘Dat idee, vehicle-to-grid, is inderdaad integraal onderdeel van de oplossing die wij voorstellen’, zegt Scherpen. Voorwaarde voor het slagen ervan is dat de autobezitter een acceptabel tarief voor de opslag krijgt en de accu vol zit op het moment dat iemand de auto nodig heeft.

 

Batterijen en waterstof

De holy grail waar iedereen naar op zoek is, zegt Watson, is een goede en goedkope opslagmethode bij de windturbines zelf, die ook nog eens kan worden opgeschaald. ‘Maar daar zitten we nog een eind vanaf.’ Natuurlijk, er zijn allerlei soort accu’s en batterijen. Maar die zijn vaak duur, al dalen de kosten de laatste tijd snel.

En waterstof dan? Is dat niet de heilige graal? Deze ‘energiedrager’ is ter plekke met windenergie te produceren door water in een elektrolyser te splitsen in zuurstof en waterstof. Als het waterstof op een andere tijd en plek weer met zuurstof reageert, komt de energie weer vrij.

Dit is niet het volledige artikel. Het hele verhaal staat in De Ingenieur van juni 2023.

 

Openingsbeeld: Tennet

 

Verder lezen?

Lees het volledige artikel in het juninummer van De Ingenieur. Koop hier de digitale versie voor €9,50 of neem een abonnement!