Golfenergie compenseert schommeling in opbrengst offshore zonne- en windenergie
Achtergrondstory project innovatieprogramma Energie & Klimaat
Gepubliceerd op / 24.07.2023
Contact / Matthijs Damm
Bij te veel zon of wind wordt het energieoverschot tijdelijk opgeslagen in batterijen of tegen een lagere prijs verkocht. Bij een te lage opbrengst zijn fossiele brandstoffen nodig. Energie uit golven lijkt een veelbelovende aanvulling: de constante aanwezigheid van golfslag maakt deze opwekkingsvorm stabiel, voorspelbaar en betrouwbaar. Maar de hoge kosten en uitdagingen van testen op zee belemmeren vooralsnog de markttoepassing. Startups Weco en AE WaveHexapod brengen daar verandering in met innovatieve wave energy converters. Samen met onder meer fieldlab Campus@Sea faciliteert InnovationQuarter hun ontwikkeling.
Zee als energiemotor
‘Het grote voordeel van golfslag is dat die er altijd is’, stelt Jan-Hendrik Schretlen, medeoprichter van Campus@Sea. ‘De opbrengst van zonne- en windparken fluctueert. Golfenergie kan periodes van windstilte of bewolking overbruggen, zonder de inzet van megabatterijen, die alleen geschikt zijn voor kortetermijnopslag.’ Jan-Hendrik ziet de oplossing in de energiemix. ‘De zee wordt steeds meer ingezet als waardevolle en duurzame energiemotor.’
Energie uit verticale én horizontale beweging
De ondernemers van Weco (Wave Energy Collective) en AE WaveHexapod zijn niet de eersten die markttoepassingen voor deze veelbelovende opwekmethode ontwikkelen. Eerdere innovaties liepen vooral stuk op de hoge kosten van reparaties na stormen op zee. De twee Zuid-Hollandse startups pakken het anders aan. Waar eerdere wave energy converters alleen de op- en neergaande bewegingen omzetten in energie, benutten zij ook de horizontale golfbewegingen. En dat verdubbelt de efficiëntie.
Campus@Sea
Fieldlab Campus@Sea is een initiatief van de gemeente Den Haag en de provincie Zuid-Holland om de ontwikkeling van offshore innovaties te versnellen. Het fieldlab in de haven van Scheveningen richt zich op nieuwe combinaties op het gebied van natuur, veiligheid, energie, sport en voedsel. De focus ligt op slimme innovaties die duurzaam en meervoudig gebruik van de Noordzee mogelijk maken, zoals drijvende zonnepanelen en kunstriffen. De campus fungeert als ontmoetingsplek voor ondernemers, onderzoekers, overheid en natuurorganisaties, en is betrokken bij de laatste ontwikkelingsfase van de innovaties, vlak voor de marktbetreding.
Zo denkt en doet Campus@Sea met Weco mee in het testprogramma op de Offshore Test Site SCH, voor de kust van Scheveningen. Het fieldlab begeleidt de ondernemers bij subsidieaanvragen en brengt ze in contact met relevante partners, waaronder InnovationQuarter. Daarnaast levert het fieldlab een bijdrage aan een gezamenlijke werkplaats voor Weco en andere startups in de Scheveningse haven.
Weco: drijvende cilinder
Weco ontwikkelt een drijvende cilinder die haaks op de golven ligt. ‘Simpel gezegd zet een soort fietsdynamo in de cilinder de golfbewegingen om in energie’, legt oprichter Luc Hogervorst uit. De opgewekte stroom wordt vervolgens per kabel naar een tussenstation op land of zee vervoerd. ‘Bijvoorbeeld een windpark met bestaande kabelinfrastructuur.’ Met een breedte van 2 meter en diameter van een halve meter is de cilinder veel kleiner en zo’n 50 keer lichter dan eerdere converters met een vergelijkbaar vermogen. ‘Daarmee verlagen we de bouw-, installatie- en reparatiekosten, en maken we de installatie op zee eenvoudiger – we gebruiken dezelfde verankeringstechnologie als schepen.’
“Afhankelijk van de golf- en windcondities vergroot golfenergie de opbrengst van offshore windparken met 10 à 20 procent.”
Golfstroom voor 5 cent per kWh
De dubbele efficiëntie en lagere kosten maken het mogelijk om uiteindelijk al voor 5 cent per kilowattuur (kWh) stroom op te wekken, een tiende van de huidige consumentenstroomprijs. Luc: ‘Afhankelijk van de golf- en windcondities vergroot golfenergie de opbrengst van offshore windparken met 10 à 20 procent.’ Hij benadrukt dat golfenergie andere duurzame energiebronnen niet vervangt maar aanvult. ‘Door duurzame energievormen te combineren spreid je de risico’s.’
AE WaveHexapod: opbrengst windpark verviervoudigen
Zoals de naam al doet vermoeden, is de AE WaveHexapod een zespoot. Hij drijft op drie boeien, met op iedere boei twee robotarmen als poten. ‘Dat zijn de generators die de golfbewegingen omzetten in energie’, beschrijft medeoprichter Lucas Nijman. ‘We hebben dit ontwerp gekozen omdat een zespoot het beste meebeweegt op de golven.’
Opbrengst verviervoudigen
De hexapods hangen per negen aan hun zelfontworpen submersible, een driehoekig platform dat de hexapod veilig tussen windturbines verankert. De generators maken gebruik van de bestaande offshore infrastructuur. Op die locatie kunnen ze de jaarlijkse opbrengst van het zeewateroppervlak waarop een windpark staat verviervoudigen. ‘Het is ook mogelijk om de hexapods te koppelen aan afgeschreven windmolenparken’, voegt Lucas toe, ‘om de bestaande netwerken te blijven benutten. En met de submersible kun je op plekken komen waar elektriciteit niet snel voorhanden is. Zo kunnen we de hexapod inzetten om bijvoorbeeld olieplatforms verder op zee van energie te voorzien.’
Gevaar van zout en storm
Golfslag vormt de motor van de wavegenerators, maar tegelijkertijd de grootste uitdaging. Bij beide startups weten ze dat eerdere installaties stuksloegen bij stormen. ‘De zee kan ontzettend sterk zijn’, beaamt Lucas. ‘En reparaties zijn kostbaar en tijdsintensief, aangezien je er met een schip naartoe moet.’ Jan-Hendrik vult aan: ‘Op zee kost alles meer tijd dan op land: je hebt te maken met veiligheidsrisico’s voor onder meer de scheepvaart en het onderwaterleven. Hoe veranker je de installaties bijvoorbeeld? En hoe bescherm je ze tegen zout of storm?’
Uit zee tillen bij slecht weer
AE WaveHexapod beperkt die risico’s met de submersible. ‘Die is voorzien van een takelsysteem’, licht Lucas toe. ‘Daarmee tillen we de hexapods een paar meter uit het water bij onstuimig weer.’ Het is de bedoeling dat de hexapods iedere vijf jaar een revisie ondergaan, waarna ze weer als nieuw zijn. ‘Op die manier voorkomen of beperken we tussentijdse reparaties.’ Weco omzeilt de risico’s van storm met een go with the flow-principe. Luc: ‘We laten de cilinders meebewegen met de golven. Die methode bleek al effectief bij demotesten, op een tien keer verkleinde schaal.’ Om aantasting door algen, corrosie en zout te voorkomen, denken ze aan materialen uit de viskwekerij en maritieme industrie. ‘Die hebben zich al bewezen voor toepassingen op zee.’
Demoversie en onshore pilot
Innovatieprogramma Energie & Klimaat stimuleert de ontwikkeling van beide innovaties met een subsidievoucher en strategisch advies. Zo bracht InnovationQuarter de ondernemers van AE WaveHexapod in contact met Campus@Sea en de Duurzaamheidsfabriek. Dat laatste fieldlab ontwikkelt met mbo- en hbo-studenten een demoversie van de WaveHexapod, grotendeels bekostigd met de subsidie. Lucas: ‘We willen studenten inspireren en motiveren voor deze nieuwe technologie.’ Daarnaast gebruiken ze het geld voor een deel van de onshore installatie die de opgewekte stroom verdeelt.
Energie & Klimaat
Met het innovatieprogramma Energie & Klimaat stimuleren Metropoolregio Rotterdam Den Haag (MRDH), TNO, de provincie Zuid-Holland en InnovationQuarter duurzame innovatie in de regio. In het huidige Energie & Klimaat-programma gaat Weco voor het eerst testen op de offshore testsite voor de kust van Scheveningen, met onder meer Campus@Sea en TNO. AE WaveHexapod bouwt een demoversie en doet in dit project een eerste onshore pilot.
“Afhankelijk van de golf- en windcondities vergroot golfenergie de opbrengst van offshore windparken met 10 à 20 procent.”
Druk op energietransitie
Beide startups ontwikkelen zich in relatief hoog tempo. ‘Bij offshore windenergie duurde de ontwikkeling van lab naar de huidige grootschalige windparken met de modernste turbines zo’n 25 jaar’, vergelijkt Jan-Hendrik. ‘Voor golfenergie hebben we die tijd niet, vanwege de druk op de energietransitie en de naderende deadline van de klimaatdoelen.’ De tijdsdruk is tegelijkertijd een voordeel, merkt Luc. ‘Energiebedrijven, natuurorganisaties, overheidspartijen, maar ook bijvoorbeeld zelfvoorzienende vakantieresorts op eilanden tonen al veel interesse.’
Golfenergie in stroomversnelling
‘Golfenergie is ontzettend rendabel’, vult Lucas aan. ‘Zelfs als je minder opwekt dan verwacht, is de opbrengst altijd hoger dan op windstille of bewolkte dagen. Je hebt geen gascentrales meer nodig en de energieprijzen blijven op peil. Ideaal voor energiebedrijven: die willen onafhankelijk worden van fossiele bronnen en een goede prijs vangen voor groene energie.’
Hij verwacht daarom dat golfenergie de komende jaren in een stroomversnelling raakt. ‘Het helpt dat er geen onderlinge concurrentie is tussen verschillende initiatieven. We streven allemaal naar meer bekendheid over de potentie van golfenergie, en liften mee op elkaars succes. Dat werkt een snelle ontwikkeling in de hand.’ De ondernemers verwachten dat de eerste energie uit golven over zo’n drie tot vier jaar door het landelijke net stroomt.
Meer weten?
Meer weten over golfenergie of samenwerken? Neem contact op met Matthijs Damm.
Klik hier om uw eigen tekst toe te voegen
