Achtergrond

Samenwerking ECN en KNMI bij offshore windenergie


Ook op de Noordzee geldt: meten is weten

Auteur: Bart Stam | Publicatiedatum:

Nederland loopt in Europa achter als het gaat om de productie van duurzame energie. Daar staat tegenover dat Nederland dichtbevolkt is, wat stuit op tegenstand bij de bouw van onshore windparken. Ook kent Nederland weinig zonne-uren en hoogteverschillen, waardoor zonnecentrales en stuwmeren onmogelijk zijn. Doordat we relatief laat zijn met grootschalig in te zetten op offshore wind, kunnen we vanaf nu wel inzetten op de meest moderne windparken, met de grootst mogelijke offshore windturbines. Metingen van ECN en het KNMI helpen bij die ontwikkeling.

Volgens het Nationaal Energieakkoord moet er in 2023 maar liefst 4.450 MW aan offshore windturbines staan op het Nederlandse deel van de Noordzee. Om bouwers en investeerders van toekomstige windparken te helpen, willen ECN en het KNMI samen optrekken om de informatievoorziening van het windaanbod ter plaatse aanzienlijk te verbeteren. Naar eigen zeggen vullen ECN en het KNMI elkaar goed aan.

‘Gedetailleerde informatie is belangrijk voor investeerders in toekomstige windparken op zee’

Ten opzichte van bijvoorbeeld Denemarken, Duitsland en Groot-Brittannië is het Nederlandse aandeel van windenergie op de Noordzee vooralsnog bescheiden. Voor de kust van Noord- en Zuid-Holland liggen nu drie windparken: OWEZ (108 MW), Prinses Amalia (120 MW) en Luchterduinen (129 MW).

Verandering

Daar komt echter verandering in als het nieuwe windpark Gemini (600 MW), twee blokken ten noorden van Ameland en Schiermonnikoog, medio 2017 volledig operationeel is. En dat is nog niet alles, want in 2023 moet er maar liefst 4.450 MW aan offshore windenergie staan op de Noordzee. Daarbij gaat het om vier kavels van elk 350 MW voor de kust van Zeeland (Borssele 1 t/m 4) en om drie windparken van in totaal 2.100 MW voor Zuid-Holland. De verzamelnaam luidt Hollandse Kust Noord en Zuid.

Om potentiële eigenaren, geldschieters en bouwers van nieuwe windparken zo goed mogelijk te helpen, werken ECN en het KNMI de komende jaren intensief samen om voor het Nederlandse deel van de Noordzee de gemiddelde windsnelheden en -richtingen zo nauwkeurig mogelijk te bepalen. Hierbij houden de instituten rekening met toekomstige windturbines met een nominaal vermogen van 10 MW en meer. Deze gegevens worden aangevuld met belangrijke parameters als golfslag, stroming, luchtdruk, luchtvochtigheid en temperatuur.

Foto: ECN“Gedetailleerde data over het windaanbod is heel belangrijk voor bedrijven die willen investeren in zo’n windpark”, zegt dr. Peter Eecen, programmamanager windenergie van ECN in Petten. “Hoe nauwkeuriger deze gegevens zijn en hoe langer de meetperiode, des te beter is het ontwerp dat deze consortia kunnen maken en des te lager zijn de financiële risico’s. Weliswaar heeft de overheid de buitengrenzen van de kavels en de vermogens reeds vastgesteld, maar daarbinnen zijn marktpartijen vrij hun turbines optimaal neer te zetten. Het windaanbod is daarbij natuurlijk cruciaal.” 

Belangrijke parameters

Eecen geeft aan dat ECN niet alleen windsnelheid en -richting heel exact wil meten, maar ook luchtdruk, luchtvochtigheid, temperatuur, golfslag en stroming. “Dat zijn zeer belangrijke parameters voor een offshore windturbine. Golfslag bepaalt de mechanische belastingen op de funderingsmast en is dus van invloed op de levensduur van een windturbine.”

ECN voert al sinds 2000 metingen uit voor offshore windturbines. Eecen: “Alleen zijn de eerste metingen niet meer afdoende voor de nieuwe generatie windparken. Windturbines op zee zijn in de loop der jaren steeds groter geworden, terwijl wij aanvankelijk niet hoger maten dan zo’n 100 m. De huidige turbines van 4 à 5 MW hebben al een ashoogte van zo’n 100 m, terwijl de rotordiameter nu al richting de 160 m gaat bij de nieuwe 8 MW-windturbines. Als over enkele jaren offshore windturbines van 10 MW op het toneel verschijnen, dan gaan deze afmetingen natuurlijk verder omhoog. Vandaar dat we in het nieuwe meetprogramma tot zo’n 300 m boven zeeniveau de windsnelheid en de windrichting willen bepalen.”

ECN en het KNMI hebben ruimschoots ervaring met windmetingen op zee, zij het met een andere invalshoek. “Wij vullen elkaar goed aan”, aldus prof. dr. Albert Klein Tank, hoofd R&D-observaties en datatechnologie van het KNMI. “Het belangrijkste verschil is dat wij meteorologisch onderzoek doen op de gehele Noordzee.” Zo bracht het KNMI in 2014 een windatlas uit voor de Noordzee, gebaseerd op de gemiddelde windsnelheden en windrichtingen van de afgelopen dertig jaar. “Anders dan ECN zijn wij vooral geïnteresseerd in voordelen van deze metingen voor de algemene weersvoorspelling en onze meteorologische modellen. Zoals de vraag hoe vaak zware stormen en extreme weerssituaties zich voordoen op de Noordzee. Maar het staat buiten kijf dat we met uitgebreidere winddata onze weermodellen kunnen verbeteren en hierdoor nauwkeuriger weersvoorspellingen kunnen doen. Dat kan bijvoorbeeld heel nuttig zijn voor de luchtvaart van en naar Schiphol die over de Noordzee gaat.”

Lasersysteem

Met steun van de Rijksoverheid zijn ECN en het KNMI daarom begonnen om geavanceerde meetapparatuur te plaatsen op bestaande meetmasten, platforms en boeien in de buurt van de nieuwe windparken. Voorbeelden zijn Lichteiland Goeree op zo’n 30 km ten zuidwesten van Hoek van Holland, en Europlatform op 56 km uit de kust. Europlatform heeft naast standaardsensoren voor luchtdruk, temperatuur en luchtvochtigheid en een cup-anemometer (een windmeter met verticaal draaiende bollen), sinds mei 2016 een gloednieuwe LIDAR (Light Detection And Ranging). Eecen: “Het is een lasersysteem dat uit de reflectie van de uitgezonden laserpuls windsnelheid en windrichting kan bepalen. Om een gedetailleerd beeld van het windaanbod ter plaatse te krijgen, gebruiken we deze LIDAR in drie richtingen en op tien verschillende hoogten, tussen de 63 en 291 m.”

TestOok Europlatform, meetmast K-13 (voor de kust van Noord-Holland) en enkele drijvende boeien op de locatie Borssele hebben inmiddels zo’n LIDAR. ECN en KNMI hebben vergevorderde plannen om van de meetmast bij het OWEZ windpark een brede onderzoeksfaciliteit te maken voor windcondities en corrosietesten, maar ook voor biologisch onderzoek naar vleermuizen.

Hamvraag is natuurlijk wat er gebeurt met al die gegevens. Eecen: “We zouden elke seconde een nieuwe meting kunnen doen van de windsnelheid en windrichting. Maar dat zou vele terabytes aan data opleveren die we allemaal moeten opslaan en verwerken. Daarom maken we zogeheten tienminutenstatistieken: de LIDAR berekent elke tien minuten de gemiddelde windsnelheid en windrichting en stuurt deze statistieken per satelliet naar onze database in Petten.”

Hier zorgen ECN-medewerkers voor de validatie, verwerking en opslag. Al deze gegevens in de database zijn via de website www.windopzee.net voor iedereen toegankelijk. Eecen: “Het uitgangspunt van dit meetprogramma is dat marktpartijen onbelemmerd toegang moeten hebben tot alle gegevens. Dit om zo tot een optimaal ontwerp te kunnen komen voor een nieuw windpark tegen de laagste kilowattuurprijs. Stel dat elk consortium zijn eigen metingen zou moeten uitvoeren, dan is dat een behoorlijke investering, zeker omdat een bedrijf of consortium vooraf niet zeker weet of het de tender ook daadwerkelijk wint.”

Onderwerpen
Deel deze pagina

Partners Maritiem Nederland