In plaats van één groot energie-eiland bij de Doggersbank moet op de Noordzee een netwerk van energiehubs komen waar per stuk 10-15 GW aan offshore-windenergie op kan worden aangesloten. Daarvoor pleit het North Sea Wind Power Hub-consortium van Tennet, Gasunie, Havenbedrijf Rotterdam en Energinet.dk. Een eerste windenergiehub op de Noordzee zou kort na 2030 operationeel kunnen zijn.
Om in 2050 alle windenergie die op de Noordzee wordt opgewekt te verwerken in het Europese energiesysteem, kunnen offshore windparken het beste gebundeld aangesloten worden op zogenaamde hubs. Vanaf deze hubs kan de elektriciteit naar verschillende landen worden getransporteerd met zware gelijkspanningskabels, die zo tevens dienst doen als interconnector tussen de landen rondom de Noordzee, of er kan direct bij de hubs waterstof worden geproduceerd. Dit zogenaamde ‘hub-and-spoke-concept’ werkt optimaal als in de Noordzee meerdere hubs worden gebouwd, met bij elke hub ruimte voor 10-15 GW aan windenergiecapaciteit.
Dat concludeert het North Sea Wind Power Hub-consortium (NSWPH), dat bestaat uit Tennet, Gasunie, Havenbedrijf Rotterdam en de Deense gas- en stroomnetbeheerder Energinet.dk. Deze dinsdag presenteerden de consortiumpartners in Arnhem de resultaten van twee jaar studie naar het ‘modulaire hub-and-spoke-concept’.
Eiland op de Doggersbank
In 2016 presenteerde Tennet voor het eerst het idee van een groot, kunstmatig energie-eiland op de Doggersbank in de Noordzee. Op dat eiland zouden niet alleen meerdere grote transformatorstations kunnen komen om offshore windparken op aan te sluiten, maar het eiland zou ook kunnen dienen als uitvalsbasis voor de bouw en het onderhoud van de windparken.
Een jaar nadat Tennet het oorspronkelijke idee wereldkundig had gemaakt, werd een samenwerkingsverband gesloten met de Deense netbeheerder Energinet.dk om het eilandconcept verder uit te werken. Vervolgens sloten ook Gasunie en het Havenbedrijf Rotterdam zich aan, en begonnen de partners aan een aantal verdiepende studies om de technische haalbaarheid, kosten en milieu-effecten in kaart te brengen. “We zijn vanuit het idee van een eiland op de Doggersbank begonnen om tot een verder uitgewerkt plan te komen”, zegt Tennet-CEO Manon van Beek.
Het centrale idee dat nu uit de studies is komen bovendrijven, is dat het optimaal is om niet één groot eiland, maar meerdere eilandjes te bouwen waar per stuk 10 tot 15 GW aan offshore windcapaciteit op kan worden aangesloten. Ga je kleiner, dan verdwijnen de belangrijkste schaalvoordelen. Wordt de hub groter, dan worden de windgebieden eromheen zo groot dat de turbines te veel wind van elkaar afvangen en dat de afstand tot de verste windturbines te groot wordt om ze direct aan te sluiten. Ook wordt de planning en realisatie bij zulke grote hubs complexer, met risico op vertragingen.
Op basis van de studies die nu zijn gedaan, verwacht het consortium dat het aansluiten van windparken met het ‘hub-and-spoke-model’ een kostenreductie van zo’n 30% kan betekenen ten opzichte van het aansluiten op de huidige manier, met kabels die direct van een individueel windpark naar land gaan. Het grootste kostenvoordeel zit hem in het efficiëntere gebruik van de kabels, omdat deze bij een hub als aansluitkabel én als interconnector worden gebruikt.
Drie varianten
Een van de voordelen die het consortium ziet in meerdere offshore-windhubs, is dat per locatie gekeken kan worden hoe de hub er precies uit moet zien. Zo hoeft het niet per se een echt eiland te worden: afhankelijk van de lokale omstandigheden kan ook gekozen worden voor platforms of voor zogeheten caisson-eilanden. Bij die laatste optie worden grote containers gevuld met zand afgezonken; een kunstmatig eiland is op die manier snel te bouwen, maar het kan alleen op relatief ondiepe locaties.
“Het voordeel van een modulair concept is dat je flexibel kunt zijn in je keuzes”, zegt Van Beek. Zo zal ook de beslissing of er wel of geen elektrolyse -waterstofproductie met behulp van elektriciteit- plaats zal vinden bij een hub, per locatie genomen worden. Uiteindelijk zal waterstof volgens de consortiumpartners hoe dan ook een rol moeten spelen als Europa wil voldoen aan het Klimaatakkoord van Parijs.
Om daaraan te voldoen, zal de offshore-windcapaciteit op de Noordzee namelijk moeten doorgroeien naar 150-200 GW in 2050. En om dat te halen, zal de uitrol van wind op zee flink moeten versnellen, naar zo’n 7 GW per jaar. Voor zulke grote volumes zullen in 2050 acht tot tien van energiehubs nodig zijn op de Noordzee, verwacht het consortium -ervan uitgaande dat een deel van de opgestelde capaciteit in 2050 nog op de huidige manier is aangesloten, met kabels direct van een windpark naar de kust.
Omdat niet al die elektriciteit door de bestaande elektriciteitsnetten op land kan worden verwerkt, en de traditionele oplossing van netverzwaringen dat tempo ook niet zal kunnen bijhouden, is volgens Tennet en Gasunie ook een vorm van power to gas nodig, waarbij waterstof het meest voor de hand ligt. Dat kan door (een deel van) de elektriciteit al op zee om te zetten in waterstof en via gasleidingen aan land te brengen. Maar voor de allereerste hub ligt het volgens Van Beek voor de hand dat de offshore geproduceerde elektriciteit ook nog in de vorm van elektriciteit aan land wordt gebracht via DC-kabels.
Eerste project
Een concrete locatie voor een eerste hub hebben Tennet, Gasunie, Havenbedrijf Rotterdam en Energinet.dk nog niet op het oog. Wel zijn vier ‘testlocaties’ onderzocht om te kijken hoe verschillende variabelen van invloed zijn op de haalbaarheid van een project. Twee van die testlocaties liggen in Nederlandse wateren, twee in Denemarken. Maar dat zegt volgens programmamanager Michiel Müller niet dat een van die locaties gebruikt zal worden: het zijn testlocaties die gekozen zijn om verschillende omstandigheden -waterdiepte, natuureffecten, afstand tot de kust- goed te kunnen vergelijken.
Volgens Müller is voor de uitvoering van een eerste project nu vooral groen licht nodig van de betrokken overheden, en coördinatie tussen die overheden. Het ligt volgens hem in de lijn der verwachting dat een eerste project zal plaatsvinden met de bestaande partners, dus is een eerste hub in Nederlandse, Deense of eventueel Duitse wateren het meest waarschijnlijk.
“Wat we nu vooral nodig hebben om aan de slag te kunnen, is dat de gezamenlijke overheden zeggen dat ze dit willen”, zegt Müller. Het concept is volgens hem technisch en economisch haalbaar, en er zijn “geen fundamentele juridische barrières om dit te doen”. “We zijn nu in gesprek met ministeries over hoe we dit praktisch voor elkaar kunnen krijgen.”
IJmuiden Ver
Een eerste locatie waarvoor een klein eiland al eens onderwerp van studie is geweest, is het windgebied IJmuiden Ver, dat als laatste aan de beurt is voor de verdere ontwikkeling van wind op zee in de periode 2024-2030. In het gebied IJmuiden Ver is plaats voor zo’n 4 GW aan capaciteit, en die zal volgens de huidige plannen aangesloten worden met twee offshore stopcontacten van 2 GW, en met gelijkspanningskabels van 525 kV aan land worden gebracht.
Voor een eiland is de afstand van IJmuiden Ver naar de kust op zich wel interessant, zegt Van Beek, want het zou een potentieel kostenvoordeel van 10% opleveren. “Maar dat vraagt wel een langere planning, en dat zou het risico op vertraging te groot maken.” Ook de waterstofroute is voor IJmuiden Ver in een eerder onderzoek van Tennet en Gasunie al afgeschoten.