Golfenergie compenseert schommeling in opbrengst offshore zonne- en windenergie

Energie uit golven is een veelbelovende aanvulling op zon en wind. 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.

“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.” Schretlen 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.

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”, zegt oprichter Luc Hogervorst. 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.”

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. Hogervorst: “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.”

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, 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 Hogervorst. “En reparaties zijn kostbaar en tijdsintensief, aangezien je er met een schip naartoe moet.” Nijman 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 middels een takelsysteem. Nijman: “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. Hogervorst: “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. Nijman: “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.

Bron: InnovationQuarter