skip to Main Content
contact@klimaatschap.org

Introductie

Nederland stoot als land een behoorlijke hoeveelheid CO2 uit. Ondanks het feit dat Nederland in 2020 zo’n 21% minder CO2 uitstootte in de energiesector.

Auteur

Wesley

Document

Introductie en kerncijfers

Nederland stoot als land een behoorlijke hoeveelheid CO2 uit. Ondanks het feit dat Nederland in 2020 zo’n 21% minder CO2 uitstootte in de energiesector, kwam het totaal alsnog neer op 32,6 megaton CO2-equivalent (42,3 megaton in 2019)1. Wel moet genoemd worden dat de energiesector maar goed is voor 23% van de totale Nederlandse uitstoot (zie ‘Cijfers over CO2 in de Toolbox’).

Het aandeel hernieuwbare energie in Nederland in 2020 bedroeg (slechts) 11,1% van het totale energieverbruik. Wanneer wij in Nederland alle elektriciteit volledig hernieuwbaar opwekken, dan verlaagt dit de totale CO2 uitstoot met ruwweg 9,5 megaton. De lengte van de Nederlandse landsgrens bedraagt 1.027 km. In totaal grenst 451km hiervan aan zee2. Dit is dus 45% van de totale landsgrens. Dit brengt potentie met zich mee om gebruik te maken van een relatief nieuwe manier van stroomopwekking. Niet omdat de methode pas recent is ontdekt – deze bestaat al sinds ongeveer 18003 – maar omdat ontwikkelaars er recent in geslaagd zijn de technologie sterk te verbeteren en daarmee (beter) toepasbaar te maken.

Golfenergie uit de Noordzee

Deze techniek gaat over golfenergie. Voor Nederland gaat het hier dan om golven in de Noordzee. Het gebruik maken van golfenergie is een techniek die steeds vaker wordt gezien als een serieuze kandidaat voor de opwekking van groene energie4. De techniek maakt gebruik van de kinetische energie van bewegend water, in dit geval golven op zee. Op een vergelijkbare manier is het ook mogelijk om energie op te wekken uit het hoogteverschil van water bij eb en vloed of het stromende water in een rivier. Het gaat bij al deze toepassingen dus over de omzetting van kinetische energie in elektrische energie. Het aantrekkelijke aan golfenergie komt voort uit het feit dat golven 24 uur per dag, 7 dagen in de week bestaan zolang de maan om de aarde draait en de aarde zeewater bevat. Dit maakt de zee een eindeloze bron van energie die benut kan worden. De techniek, en daarmee deze maatregel, is voornamelijk interessant voor particuliere (energie)bedrijven en overheidsinstellingen. Dit komt doordat de techniek op dit moment nog niet realistisch is voor particulier gebruik door zijn experimentele status en kostenplaatje. Ook is het zo dat er op de Noordzee geen sprake is van grondeigendom, maar alleen van gebruikers waar vergunningen voor nodig zijn die vervolgens door de overheid moeten worden verleend. Gezien het feit dat provincie Noord-Brabant niet aan de Noordzee gevestigd is er geen directe verbinding van deze provincie met de Noordzee. Wel zouden energiebedrijven die gevestigd zijn in Brabant zich kunnen mengen in het innovatieproces of de uiteindelijke nuttige aanwending van de techniek bijvoorbeeld door middel van het doen van investeringen.

Stand van zaken

Momenteel bestaat er een aantal actieve ‘wave farms’. Dit zijn projecten waar meerdere machines gelijktijdig worden ingezet om energie te winnen, vergelijkbaar met een windmolenpark. De projecten bevinden zich in Australië, Portugal, Zweden en het Verenigd Koninkrijk. In heel Europa werd in 2019 27,2 MW10 energie gewonnen uit golfenergie. Dit is ongeveer vier keer zoveel als de rest van de wereld bij elkaar. In Nederland wordt hier echter nog niet echt actief mee gewerkt. Er zijn wel een aantal bedrijven bezig met de ontwikkelingen van dergelijke technologie. Dit zijn o.a. SBM, Teamwork Technology en Slowmill6. Laatstgenoemde is recent bezig geweest met een proef met drijvers van 8 meter lang rondom Texel. Met een dergelijke drijver zou 300 tot 400 kW moeten worden opgewekt. Het idee is dat op langere termijn een soort energieboerderij moet verrijzen met 60 tot 80 van dit type drijvers van wel 20 meter lang. Dat zou genoeg zijn om Texel volledig van duurzame energie te kunnen voorzien. De totale kosten daarvoor worden echter geraamd op 35 miljoen euro7. Dit zou betekenen dat één drijver, inclusief installatie, een prijskaartje kent van ruwweg een half miljoen euro. Het gaat in dit geval om een experimenteel project met een techniek in ontwikkeling. Dit maakt het realistisch om te concluderen dat deze kosten naarmate de tijd vordert, zullen verminderen. Ter illustratie, bij commerciële windturbines bedragen de kosten per MW tussen de 1 à 2 miljoen euro11.

Effecten

Er zijn verschillende technieken om kinetische energie om te zetten in energie en hoewel deze technieken werken volgens dezelfde basisprincipes, zijn zij niet identiek. Bij golfenergie is het gebruikelijk om een turbine op zee te plaatsen. De afstand tot de kust varieert echter ook. Ondanks dat deze manier van energieopwekking nog niet zeer veel gebruikt wordt in commerciële trajecten, heeft het wel hoge potentie. Dit komt voornamelijk door de hoge vermogenscapaciteit die de golven bezitten. Waar fotovoltaïsche zonnepanelen ongeveer 1 kW/m2 opwekken bij maximale zon sterkte, kan een windturbine eenzelfde hoeveelheid genereren bij een windsterkte van 12 meter per seconde. Voor golfenergie is de potentiële capaciteit vele malen hoger en is berekend dat de gemiddelde jaarlijkse energiecapaciteit ongeveer 25 kW/m2 bedraagt5. Ter illustratie, met 1 kWh kun je ongeveer drie uur aan een stuk televisiekijken op een plasma TV of zes uur op een LCD TV12.

De hoeveelheid energie kan per golf variëren. Dit hangt af van de golflengte, de hoogte, de snelheid en de waterdichtheid. Als gevolg hiervan zijn er natuurlijk binnen de golfenergie ook weer verschillende methodische concepten te vinden. Over het algemeen zijn er 7 verschillende toepasbare technieken waar alle concepten op berusten5:

  1. De punt-absorberende boei: Deze drijven, vaak in groepen, op het water en worden met kabels aan de grond vastgehouden. Hydraulische pompen genereren hier de elektriciteit.
  2. Oppervlakteverzwakkers: Deze werken op eenzelfde manier als de hierboven genoemde boeien.
  3. Oscillerende golfomvormer: Deze zijn vaak met één zijde aan de grond vastgemaakt waar het andere einde vrij is om te kunnen bewegen. Energie wordt onttrokken door de relatieve beweging van het bovenste ten opzichte van het onderste deel.
  4. Oscillerende waterkolom: Deze bevinden zich dieper in de zee of aan de kust. Energie wordt opgewekt doordat lucht door een turbine wordt geduwd als gevolg van een ingebouwde luchtkamer.
  5. Overslag apparaat: Lange apparaten die de golfsnelheid gebruiken om een reservoir te vullen boven het waterlevel. De potentiële energie uit het verhoogde reservoir wordt opgevangen door turbines.
  6. Ondergedompeld drukverschil: Maken gebruik van flexibele membranen om energie uit golven te halen door middel van drukverschillen.
  7. Drijvende ‘in-air’ omvormers: Een groep omvormers die bestaat uit turbines of slingersystemen.

De techniek die op dit moment het meest veelbelovend lijkt te zijn, betreft het gebruik van flexibele membranen. Dit heeft verschillende achtergronden. Zo maakt deze techniek gebruik van minder beweegbare onderdelen (in verhouding tot windturbines) en levert deze meer energie dan de eerdergenoemde drijvers. Ook zou de techniek minder schadelijk zijn voor de omgeving. Op dit moment zijn voornamelijk Italiaanse en Schotse ingenieurs hiermee bezig op testschaal14.

Mogelijke opbrengst golfenergie

Theoretisch beschikken de aankomende golven in het Nederland over een vermogen van 1,7 GW. Dat komt op jaarbasis overeen met een energievoorraad ter grootte van circa 15 TWh (54 PJ). Dat is voldoende voor ongeveer 900.000 huishoudens per jaar6. Wanneer we dit met het volledige Nederlandse energieverbruik op jaarbasis vergelijken (3100 PJ ofwel 861 TWh waarvan 122 TWh aan elektriciteit in 20208), zien we dat dit 12% van het totale verbruik bedraagt. Daarbij is het natuurlijk niet mogelijk om de gehele kustlijn vol te bouwen met dergelijke machines om zo alle bestaande golfenergie te onttrekken. Dit zou belemmerend zijn voor het gebruik van de zee voor andere zaken, zoals scheepvaart. Ook heeft iedere installatie een bepaald effect op de natuurlijke omgeving. Dit effect verschilt per techniek maar maakt toepasbaarheid op grote schaal niet goed mogelijk. Het volledige gebruiken van alle aankomende golfenergie in Nederland is hierdoor niet realistisch en eigenlijk ook nog eens onwenselijk. Desalniettemin, wanneer we toch al deze energie (alles wat de zee te bieden heeft) benutten, levert dit met een omrekeningsfactor van 0,23 kg/kWh een besparing van zo’n 3,45 megaton CO2 equivalent op jaarbasis. Daarnaast zijn er meerdere theoretische scenario’s denkbaar. Zo gaan we uit van de 20%-50%-80% regel als uitgangspunt. Hierin zou 20% staan voor “business as usual”, 50% voor een realistisch scenario en 80% voor een optimistisch scenario. Figuur 1 laat zien wat de uitkomsten zouden zijn in termen van CO2-besparing als gevolg van duurzame energieopwekking bij 0,23 kg CO2 per kWh.

Figuur 1: Opbrengst scenario’s voor het gebruik van golfenergie in de Nederlandse Noordzee in Megaton CO2-equivalenten.

Golfenergie biedt een bescheiden, maar interessante uitkomst in de zoektocht naar hernieuwbare bronnen. Wanneer de technologie verder onderzocht wordt en hiermee de productieprijs afneemt en efficiëntie toeneemt, wordt de implementatie steeds aantrekkelijker. Zeker gezien het feit dat golfenergie een constantere en grotere bron van energie is ten opzichte van windenergie. Bovendien bestaat het gehele aardoppervlak voor zo’n 70% uit water. De technologie is echter nog niet zo ver. Dat maakt het geven van een schatting rondom investeringen en opbrengsten op dit moment erg lastig. Wel heeft de Europese Unie het doel om in 2050 minimaal 60GW energie te onttrekken aan golfenergie. Hiervoor is een bedrag uitgetrokken van 789 miljard euro in combinatie met offshore windenergie. Deze combinatie wordt gemaakt, omdat beide vallen onder de noemer offshore hernieuwbare energie. Ter vergelijking, de totale Europese investering in golfenergie bedroeg tussen 2007 en 2019 zo’n €3,84 miljard euro waarvan grofweg 71% van privaatbronnen afkomstig was.

Afbeelding1: De aan een windturbine vastgemaakte drijver.

Meekoppelkansen

Maar er is meer. Er bestaat namelijk nog een proef die vergelijkbaar is aan de eerdergenoemde Texelse. Deze proef vond al twee jaar eerder plaats en betrof het ‘Nemos Hydro’ concept9. Dit concept om golfenergie op te wekken biedt een unieke kans. Gezien het feit dat de Nemos Hydro aan de fundering van een offshore windturbine gefixeerd kan worden, brengt dit mogelijk extra voordelen met zich mee in de vorm van een koppelkans. Wanneer gebruik gemaakt wordt van de al bestaande infrastructuur van een windpark op zee, kan de opgewekte elektriciteit via de kabel van de windturbine naar land worden getransporteerd. Dat bespaart infrastructuurkosten en het maakt de aanleg van de Nemos Hydro relatief eenvoudig. Aan één turbine kunnen maximaal vijf vlotters worden bevestigd. Ook zal een offshore windpark dat met dergelijke Nemos Hydro’s is uitgerust een minder grillig patroon van elektriciteitsproductie hebben: Gaat de wind liggen, dan rollen de golven meestal nog uren door.

Daarnaast zijn er potentieel ook mogelijkheden voor lokale kustgemeenschappen. Zo zouden zij zelf het beheer en de voordelen van een golfenergie-installatie tot zich kunnen nemen. Hiermee zouden zij minder afhankelijk worden van het bestaande stroomnet. Wanneer de technologie zich verder ontwikkelt zullen dit soort mogelijkheden zich hopelijk voordoen en daarmee meekoppelkansen bieden. Concrete, bestaande voorbeelden hiervan bestaan op dit moment nog niet.

Kanttekeningen en discussie

Het grootste discussiepunt wat betreft deze maatregel betreft toch wel de status van de techniek. Zoals genoemd bevindt het zich in een experimentele fase. Er zijn meerdere utilisatiemethoden beschikbaar, deze zijn echter vrijwel allemaal nog in ontwikkeling. De grootste uitdagingen bevinden zich op dit moment op het gebied van rendement en productiekosten. Wel kan hier een soort voortgang aan gekoppeld worden. Gebruik makend van de TRL-niveaus (‘Technology Readiness Level’) bevindt de techniek zich nu tussen stap 7 en 8 van in totaal 9 stappen. Dit betekent dat prototypes getest worden onder relevante en operationele omstandigheden. Om de laatste stap (klaar voor toepassing) te bereiken zijn er nog een aantal jaren van onderzoek nodig. Na ingebruikname zal de techniek zich langzaam door ontwikkelen. Dit houdt dus in dat op het moment van dit schrijven de techniek nog niet goed genoeg is voor grootschalig gebruik. Dit neemt echter zijn potentie niet af, wat het belang van de maatregel in stand houdt.

Bronnen

  1. Centraal Bureau voor de Statistiek. (2021, 12 maart). Uitstoot broeikasgassen 8 procent lager in 2020. Geraadpleegd op 18 oktober 2021, van https://www.cbs.nl/nl-nl/nieuws/2021/10/uitstoot-broeikasgassen-8-procent-lager-in-2020
  2. Wikipedia-bijdragers. (2021, 12 oktober). Nederland. Wikipedia. Geraadpleegd op 19 oktober 2021, van https://nl.wikipedia.org/wiki/Nederland
  3. Clément; et al. (2002). “Wave energy in Europe: current status and perspectives”. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 6 (5): 405–431. doi:10.1016/S1364-0321(02)00009-6
  4. Wikipedia contributors. (2021, 24 oktober). Wave power. Wikipedia. Geraadpleegd op 2 november 2021, van https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_power
  5. Czech, B.; Bauer, P. (June 2012). “Wave Energy Converter Concepts : Design Challenges and Classification”. IEEE Industrial Electronics Magazine. 6 (2): 4–16. doi:10.1109/MIE.2012.2193290
  6. Energie uit water. (z.d.). EWA: Energie Uit Water. Geraadpleegd op 11 november 2021, van https://www.energieuitwater.nl/EWA
  7. De Ingenieur. (2018, 3 december). Miljoenen voor pilot golfenergie op Waddenzee. Geraadpleegd op 13 november 2021, van https://www.deingenieur.nl/artikel/miljoenen-voor-pilot-golfenergie-op-waddenzee
  8. R. (z.d.). Energie in Nederland. Duurzaam MBO. Geraadpleegd op 13 november 2021, van https://www.duurzaammbo.nl/kennisbank/11-home/5166-energie-in-nederland
  9. De Ingenieur. (2016, 19 november). Golfenergie-oogster Nemos Hydro naar Oostende. Geraadpleegd op 14 november 2021, van https://www.deingenieur.nl/artikel/golfenergie-oogster-nemos-hydro-naar-oostende
  10. Kempf, V. (2020, 24 maart). Ocean Energy Statistics: European tidal power generation jumps by 50% in 2019. Ocean Energy Europe. Geraadpleegd op 23 november 2021, van https://www.oceanenergy-europe.eu/ocean-energy-statistics-european-tidal-power-generation-jumps-by-50-in-2019/
  11. Wat kost een Windmolen // Kosten Windmolens. (2020, 4 september). Windmolens Kopen. Geraadpleegd op 23 november 2021, van https://www.windmolenskopen.nl/wat-kost-een-windmolen/
  12. What can you do with 1 kWh. (z.d.). NOVEC. Geraadpleegd op 22 november 2021, van https://www.novec.com/Save/1-kWh.cfm
  13. Strietman, W.J. (2015, 26 maart). Een vierkante meter Noordzee, wie claimt het? Wij maken Nederland! Geraadpleegd op 1 december 2021, van https://wijmakennederland.nl/bijdrage/een-vierkante-meter-noordzee-wie-claimt-het
  14. De Ingenieur. (2019, 13 februari). Winning golfenergie kan eenvoudiger. Geraadpleegd op 1 december 2021, van https://www.deingenieur.nl/artikel/winning-golfenergie-kan-eenvoudiger
Back To Top
Feedback
Feedback
Suggesties? Laat het ons weten!
Volgende
Laat je e-mailadres achter. (niet verplicht)
Terug
Verzend
Dank voor je feedback!