Drijvende windturbines openen enorme nieuwe oceaankanalen voor hernieuwbare energie

In de stormachtige wateren van de Noordzee, 15 mijl uit de kust van Aberdeenshire, in Schotland, strekken vijf drijvende offshore windturbines zich 574 voet (175 meter) boven het water uit. 's Werelds eerste drijvende windmolenpark, een installatie van 30 megawatt die wordt beheerd door het Noorse bedrijf Equinor, is pas sinds 2017 in bedrijf, maar is al gebroken Britse records voor energie-output.

Terwijl de meeste offshore windturbines op vaste funderingen aan de oceaanbodem zijn verankerd, waardoor ze beperkt zijn tot diepten van ongeveer 165 meter, worden drijvende turbines aan de zeebodem vastgemaakt door middel van landvasten. Deze enorme constructies worden op het land in elkaar gezet en met boten naar zee getrokken.

De mogelijkheid om turbines te installeren in diepere wateren, waar de wind meestal sterker is, opent enorme hoeveelheden oceaan om hernieuwbare windenergie op te wekken: bijna 80% van potentiële offshore windenergie is te vinden in diepere wateren. Bovendien helpt het veel verder uit de kust plaatsen van drijvende turbines om conflicten te voorkomen met degenen die bezwaar maken tegen hun impact op kustgezichten.

Drijvende offshore wind staat nog in de kinderschoenen: slechts ongeveer 80 megawatt van in totaal ongeveer 32 gigawatts (0.25%) van het geïnstalleerde offshore windvermogen drijft. Maar sommige experts zeggen dat de relatief nieuwe technologie een belangrijk onderdeel van de mix van hernieuwbare energiebronnen kan worden, als het hindernissen kan overwinnen, waaronder kosten, ontwerp en tegenstand van de visserij-industrie.

De VS lopen traditioneel achter op Europa als het gaat om offshore windenergie, maar dat kan veranderen. Joe Biden heeft beloofd om tegen 30 meer dan 2030 GW offshore wind te bouwen. Het ministerie van Energie zegt te hebben geïnvesteerd meer dan $100m in het onderzoeken en ontwikkelen van drijvende offshore windtechnologie in een poging om zichzelf te vestigen als leider in de sector.

Hoewel de betrouwbare wind en relatief ondiepe wateren van de oostkust van de VS het tot het favoriete doelwit hebben gemaakt voor offshore windprojecten, zoals de onlangs goedgekeurde grootschalige Vineyard Wind voor de kust van Martha's Vineyard, aan de westkust is het water meestal te diep voor turbines met een vast platform. Het is hier dat voorstanders hopen dat drijvende wind zal opstijgen.

In mei kondigden de regering-Biden en de gouverneur van Californië, Gavin Newsom, een plan aan om drijvende offshore wind naar Californië te brengen. Zij hebben geïdentificeerd twee locaties: een gebied van bijna 400 vierkante mijl ten noordwesten van Morro Bay, waar 380 drijvende windturbines kunnen worden geplaatst, en een andere verder naar het noorden van Humboldt Bay. Samen kunnen deze projecten tot 4.6 GW aan schone energie aan het net leveren, genoeg om 1.6 miljoen huishoudens van stroom te voorzien.

"[De aankondiging] was een echte doorbraak", zegt Adam Stern, uitvoerend directeur van de brancheorganisatie Offshore Wind Californië. "In een tijd waarin de effecten van klimaatverandering elke dag zichtbaar zijn in Californië, in de vorm van bosbranden en droogte," zei hij, "kan offshore wind zorgen voor schone, betrouwbare elektriciteit voor miljoenen inwoners van Californië."

De Schattingen van het Internationaal Energie Agentschap dat wil de wereld tegen 2050 op de weg naar koolstofneutraliteit blijven, als ze tussen 390 en 80 jaarlijks 2030 GW aan windenergie moet toevoegen (waarvan 2050 GW offshore).

Het is een grote sprong ten opzichte van de huidige cijfers, vooral voor de offshore windindustrie, die net iets meer geïnstalleerd is 6GW aan nieuwe capaciteit in 2020. Maar windenergie is gegroeid naarmate de kosten dalen en landen proberen af ​​te stappen van fossiele brandstoffen om de klimaatdoelstellingen te halen.

Hoeveel drijvende wind meespeelt, is onduidelijk. Landen waaronder Noorwegen, Portugal, Zuid-Korea en Japan drijvende windprojecten installeren of plannen, met meer dan 26GW van de capaciteit die volgens een schatting in de pijplijn zit.

"Zonder twijfel is wind een groot deel van de oplossing om naar nul te gaan", zegt Michael Webber, een energie-expert en engineering professor aan de Universiteit van Texas in Austin. Maar hij gelooft dat drijvende wind waarschijnlijk enige tijd nodig heeft om op te schalen, en voorspelt dat onshore wind en offshore wind met vaste bodem de komende tien jaar zullen domineren.

Er blijven zeker grote hindernissen. De kosten zijn een belangrijke. Drijvende kosten voor de opwekking van offshore wind zijn ongeveer het dubbele van die van vaste offshore wind, hoewel deze naar verwachting zullen dalen naarmate de technologie vordert en de toeleveringsketens verbeteren. Schattingen door de onderzoeksinstantie van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) suggereren dat projecten voor drijvende turbines kunnen: kostenpariteit bereiken met hun tegenhangers met vaste bodem rond 2030.

Een minpunt is het aantal ontwerpen om de drijvende turbines te verankeren, wat volgens sommige experts het moeilijker zal maken om de kosten te verlagen.

Er zijn drie hoofdontwerpen. De spar-boei – het ontwerp van de drijvende turbines van Hywind in Schotland – heeft een lange, verzwaarde cilinderbuis die vanaf de turbine naar beneden en onder het oceaanoppervlak uitsteekt om deze in evenwicht te brengen. Semi-afzinkbare platforms, die het meest worden gebruikt voor geïnstalleerde en geplande projecten, zijn modulair en bestaan ​​uit drijvende cilindrische constructies die worden vastgezet met landvasten. De spanpootconstructie heeft een kleiner platform dat met strakke meerlijnen aan de zeebodem is verankerd.

"Ik ben de tel kwijt hoeveel concepten er eigenlijk zijn", zegt Po Wen Cheng, hoofd windenergie aan de universiteit van Stuttgart in Duitsland. "Ford heeft de auto niet betaalbaar gemaakt voor de grote massa door 30 verschillende soorten auto's te maken - ze hebben gewoon een Model T gemaakt. Als we de kosten echt willen verlagen, kunnen we niet zoveel verschillende concepten tolereren", zei hij.

Lees hier het hele verhaal ...