De hele wereld kijkt nu al met grote belangstelling naar de Noordzee als de plek waar de energietransitie vorm krijgt. Vooralsnog is dat vooral vanwege de aanleg van windparken, maar de aandacht gaat ook al uit naar slimme knooppunten op zee die de geproduceerde energie in de juiste hoeveelheid, op het juiste moment en in de goede vorm aan land kunnen brengen.
Er verschijnen plannen op de tekentafels voor bijvoorbeeld eilanden en platforms waar geproduceerde energie wordt gebundeld. Zo kan de stroom in de toekomst efficiënter naar land komen, hetzij via kabels (elektriciteit), hetzij via pijpleidingen (als waterstof). Dat kan helpen om overbelasting van het elektriciteitsnet te voorkomen en de industrie van duurzame energie te voorzien. Om precies te kunnen bepalen wat daarvoor nodig is, onderzocht TNO met een aantal partners de haalbaarheid van een multifunctioneel energie-eiland op de Noordzee: het IJvergasproject.
IJvergas Energie-eilanden
In het TKI project IJvergas is de haalbaarheid van een multifunctioneel energie-eiland onderzocht in het IJmuiden Ver windgebied. De studie heeft met name de technisch-economische haalbaarheid in kaart gebracht, maar biedt ook inzicht in aspecten op het gebied van wet- en regelgeving, beleid, ecologie, internationale coördinatie en het afstemmen van de belangen van verschillende stakeholders. De resultaten laten zien dat de vanuit economisch perspectief onshore en offshore waterstofproductie elkaar niet significant ontlopen, maar verdere schaalvergroting en grotere afstand uit de kust dit beeld kunnen laten veranderen. Ook zijn economische afwegingen niet de enige voor het uitrollen van ons toekomstige offshore energiesysteem.
Eilanden of platforms?
Het creëren van knooppunten op zee is belangrijk om geproduceerde duurzame energie slim te distribueren naar landen rond de Noordzee. Dit kan door energie-eilanden aan te leggen. Een alternatief is gebruik maken van (bestaande) grote offshore platforms. De komende jaren zijn nodig om kennis en ervaring op te doen om te bezien waar en wanneer deze knooppunten op zee ontwikkeld kunnen worden en welke constructie het beste past bij onze Noordzee.
TNO is via het North Sea Energy programma leidend in deze offshore energietransitie. Het werkt daarin samen met zo’n dertig internationaal opererende offshore bedrijven, windproducenten, olie- en gasbedrijven, netbeheerders, havens en kennisinstellingen. Ook steeds meer internationale organisaties en bedrijven, zoals Equinor uit Noorwegen en the Crown Estate uit de UK, haken daarbij aan.
“Een bijkomend voordeel is dat een deel van de bestaande olie- en gasinfrastructuur, denk bijvoorbeeld aan de pijpleidingen, hiervoor kan worden hergebruikt”, zegt René Peters, waterstofexpert en directeur gastechnologie bij TNO. “De komende decennia komt die infrastructuur vrij door het uitfaseren van fossiele energieproductie op zee. Bovendien is de verwachting dat het elektrolyseproces om waterstof uit zeewater te maken een stuk goedkoper wordt. En zo komen, ergens in de jaren kort na 2030, de lijntjes samen om duurzame energie-knooppunten op de Noordzee te realiseren.”
Europese ontwikkelingen
Eerder dit jaar al maakte Denemarken vol trots de uitgewerkte plannen bekend voor zijn eigen energie-hubs op zee: een nieuw eiland in de Noordzee en een bestaand eiland (Bornholm) in de Oostzee. Duitsland heeft soortgelijke ideeën voor Helgoland, zo’n 80 kilometer ten noordwesten van de monding van de Elbe. Schotland heeft zijn energie-ogen op de Orkney-eilanden laten vallen, terwijl ook de Engelsen en Noren niet stil zitten. Het lijkt er dus op dat de ons omringende Noordzeelanden grote stappen zetten. Het lijkt er dus op dat de ons omringende Noordzeelanden grote stappen zetten. Maar waar blijft Nederland?
Het antwoord op die vraag is geruststellend, zegt Peters. “Nederland loopt nog steeds voorop bij de ontwikkeling van initiatieven rond de offshore energietransitie. TNO heeft hiervoor jarenlang de impulsen gegeven en de organisatie kijkt ook met grote verwachtingen naar de ontwikkelingen elders. Immers, dat levert niet alleen een breed draagvlak en een snellere ontwikkeling op, maar ook weer nieuwe kansen voor Nederlandse offshore-bedrijven.” Juist de parallelle initiatieven in verschillende landen brengen de gezamenlijke doelen dichterbij, zo verwacht TNO. Voor een zo groot mogelijk effect moeten diverse functies in zowel productie als transport en gebruik op elkaar aangesloten zijn. Daarbij is een efficiënte integratie tussen de oude systemen (olie, gas) met de nieuwe (wind, zon, getijden en nog veel meer) essentieel.
Waterstof
Waterstof gaat in dat verhaal een belangrijkere rol spelen dan de netbeheerders van Denemarken, Duitsland en Nederland zich voor hun North Sea Wind Power Hub in 2016 realiseerden. Het idee was toen nog om de opgewekte energie vanuit één centraal punt op de Doggersbank met kabels te verspreiden naar de omliggende landen. Vanwege de grote afstand tot de kust zou dat met gelijkstroom moeten gebeuren in plaats van wisselstroom. Dat heeft alles te maken met het beperken van energieverlies tijdens transport.
Om uit te leggen waarom waterstof steeds belangrijker wordt, geeft Peters eerst een inkijkje in de infrastructuur die nodig is om in onze energiebehoefte te voorzien: “De windmolenparken die nu al zijn aangelegd door de Noordzeelanden liggen over het algemeen redelijk dicht bij de kust. Dat betekent dat ze meestal met wisselstroomkabels worden verbonden met het land dat ze heeft aangelegd. Maar als windmolenparken verder van de kust komen te liggen wordt de infrastructuur ingewikkelder en duurder. Wisselstroom moet dan via conversiestations omgezet worden in gelijkstroom, waardoor er veel minder elektriciteit verloren gaat tijdens het transport.”
Maar kabels blijven duur en het energieverlies onderweg kan nooit helemaal worden weggepoetst. “Tenzij je kiest voor transport via moleculen in plaats van electronen: voor waterstof in plaats van elektriciteit dus.” Maar waterstof, is dat niet ook een opslagmethode waarbij veel energie verloren gaat? “Dat klopt”, zegt Peters. “Zo’n 30% van de energiewaarde verdwijnt in het elektrolyseproces, maar de winst zit elders. Immers, om de procesindustrie te decarboniseren, is waterstof hoe dan ook essentieel. De elektrolyse die daarvoor nodig is vindt momenteel op land plaats. Als dat op de energie-eilanden midden op de Noordzee zou kunnen gebeuren, zijn de kabels voor gelijk- of wisselstroom overbodig geworden. En het alternatief ligt al op de zeebodem: dat zijn de pijpleidingen die momenteel in dienst zijn voor het vervoer van olie en gas. Ze liggen bijvoorbeeld tussen de olieplatforms en Den Helder en Uithuizen.”
Hoe meer gigawatt, des te interessanter de waterstof-optie wordt. Voor de huidige windparken, met maximaal 1 gigawatt per park, zijn de stroomkabels nog wel bruikbaar, zeker omdat deze parken relatief dicht bij de kust staan. Maar voor de geplande parken, veel verder van de kust en met een capaciteit van meer dan 5 of zelfs 10 gigawatt, ligt dat anders. Peters: “De kosten kunnen dan ineens een factor-10 lager uitvallen. Dan is niet alleen elektrolyse op het energie-eiland ineens de best denkbare oplossing, maar komen ook diverse andere functies in beeld – zeker als de planning in samenspraak met de andere Noordzeelanden kan plaatsvinden. Denk daarbij aan productiefabrieken voor ammonia of energie-slurpende datacenters: hoe meer functies en hoe beter de interconnectiviteit is geregeld, des te eerder de investeringen terugverdiend zijn.”
PosHYdon
TNO en Nexstep bereiden met PosHYdon een eerste proefproject voor. Op een boorplatform voor de kust bij Den Haag komt een elektrolyse-opstelling die met zeewater en windenergie waterstof gaat produceren dat via bestaande gasleidingen naar land wordt vervoerd. Maar dat is niet het enige initiatief waarmee we ons in tijd tussen nu en 2030 kunnen voorbereiden op die nieuwe situatie. Proefprojecten zijn hard nodig, want er zijn nog veel drempels te slechten. Die liggen bijvoorbeeld op het gebied van regelgeving (wie wordt de eigenaar van zo’n eiland, onder welk bestuurlijk gezag valt het?), financiering (de overheid zal hoe dan ook een belangrijke partij moeten zijn, maar welke rol komt er voor private partijen?) en ecologie (kunstmatige eilanden verstoren, in positieve en negatieve zin, de natuur, de gevolgen daarvan moet goed in beeld komen).
Zo kan groene waterstof samen met aardgas door één pijplijn
Dat tegen 2030 de traditionele fossiele energiebronnen zover uitgefaseerd zullen zijn dat de bestaande pijpleidingen inderdaad beschikbaar zijn, is daarbij mooi meegenomen, concludeert Peters. “Bovendien zal tegen die tijd het elektrolyseproces een stuk goedkoper zijn geworden.” En zo komen, ergens in de jaren kort na 2030, alle lijntjes mooi samen in de energie-eilanden waarop TNO, tientallen commerciële partners en al die andere partijen in de Noordzeelanden nu al hun focus volop hebben gericht.
Lees ook: Denemarken bouwt ‘s werelds grootste energie-eiland op zee
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
