Innovatieprogramma TKI Wind op Zee

Het programma van het TKI Wind op Zee sluit direct aan op het missiegedreven innovatiebeleid dat zich richt op de maatschappelijke uitdaging 'Energietransitie en duurzaamheid'. Van de 13 Meerjarige Missiegedreven Innovatieprogramma’s (MMIP’s) richt MMIP 1 zich op hernieuwbare elektriciteit op zee. TKI Wind op Zee voert dit programma uit en is er dan ook op gericht om de benodigde omschakeling naar een betaalbare, betrouwbare en duurzame energievoorziening mogelijk te maken.
 

Doelstelling

Knelpunten

Programmalijn

Betaalbaar

Hoge kosten wind op zee (o.a. onderhoud, opslag)

Kostenreductie en optimalisatie

Betrouwbaar

Afhankelijkheid van wind, netwerkcapaciteit, energieopslag, netwerkaansluiting

Integratie in het energiesysteem

Duurzaam

Gelimiteerde ruimte, ecologische impact, snelle reductie CO2-uitstoot nodig

Integratie in de omgeving 

MMIP 1 Hernieuwbare elektriciteit op zee

Dit MMIP richt zich op het mogelijk maken van de benodigde schaalsprong voor offshore duurzame energie, vooral offshore windenergie, maar voor de langere termijn ook op andere vormen van offshore energie.

Voor offshore windenergie is het evident dat de benodigde schaalsprong met de huidige stand van de techniek niet zonder meer mogelijk is. De opschaling loopt tegen knelpunten aan zoals hoge kosten, uitroltempo, offshore ruimtegebruik en veiligheid (zoals scheepvaart), ecologie en integratie van zeer grote hoeveelheden elektriciteit in het energiesysteem.

De innovatieopgave van dit MMIP ligt in het oplossen van die knelpunten middels drie deelprogramma’s en bijbehorende innovatiethema’s:

1. Kostenreductie en optimalisatie (Veilig en betaalbaar opschalen)

Illustratie Kostenreductie en Optimalisatie

Binnen het thema Kostenreductie zijn vijf subthema’s gedefinieerd:

1.1  Zero breakdown & Robotisation

Het betreft hier onderzoek en ontwikkeling van systemen en methodes om bedrijfszekerheid van een windpark te vergroten door de productie vermindering door storingen, reparaties en onderhoud te beperken. Dit kan onder andere door innovatieve constructiemethodes, ontwikkeling van intelligente sensor- en monitoringsystemen voor onder en boven de waterlijn, toepassingen van self healing materialen en componenten, en robotisering van inspectie- en onderhoudsactiviteiten.

1.2  Optimal Wind Farm Design

Onderzoek en ontwikkeling binnen dit sub-thema is gericht op het vergroten van de productie van windparken. Dit speelt zich af op verschillende schalen: optimalisatie van turbines,  een beter ontwerp van het windpark, locatie aspecten en clusters van windparken.  Daarbij wordt ook rekening gehouden met de ruimte-behoefte van andere gebruikers van de zee.

1.3  Balance of Plant optimisation

Het gaat hier om methoden die gericht zijn op verbetering van alle onderdelen van een windpark, met uitzondering van de turbines zelf. Denk hierbij aan de fundaties en de net aansluiting en zowel de componenten, van manufacturing tot transport & installatie en verwijdering van windparken. 

1.4 Next Gen WTG  

Hier gaat het om de technologie voor de volgende generatie windturbines (van 25MW). Grotere rotoren voor lagere LCOE (levelised cost of energy) en meer energie bij lage windsnelheden dragen bij aan kostenverlaging, opbrengstenverhoging en balancering van het net. Dit is iets wat op de lange termijn onderzocht moet worden en vergt kennisontwikkeling op het gebied van:

  • aerodynamica;
  • grote rotoren op grote hoogte;
  • de toepassing van nieuwe (constructieve) materialen
  • innovatie van windturbinecomponenten (generator, transmissie)
  • nieuwe technologieën zoals multi-rotor, VAWT en airborne.

1.5 Floating Solar

Dit betreft onderzoek naar de haalbaarheid van drijvende zonne-energie op de Nederlandse Noordzee. Het theoretisch potentieel is groot. Door middel van onderzoek en experimenten kan worden bepaald wat er technisch en economisch nodig is om dit daadwerkelijk te kunnen toepassen en opschalen.

Lees meer over kostenreductie en optimalisatie

2. Integratie in het energiesysteem (waaronder opslag en conversie)

Illustratie Integratie in het energiesysteem

De integratie in het energiesysteem heeft te maken met de inpassingsproblematiek. Er worden straks zeer grote hoeveelheden duurzame elektriciteit van zee opgewekt en die moeten hun weg gaan vinden in het systeem. Mogelijke oplossingen hiervoor zijn transport, opslag, conversie en ketenafstemming. Aan deze oplossingen voor flexibilisering zijn echter kosten verbonden die ook moeten worden gereduceerd.

Lees meer over integratie in het energiesysteem

3. Integratie in de omgeving (ecologie en multi-use)

Illustratie Wind op zee en de omgeving

Het gaat hier om de ontwikkeling van methoden om de windparken zo te bouwen dat de negatieve effecten van dit ruimtebeslag op medegebruikers van de Noordzee (zoals visserij, natuur en milieu, scheepvaart, alternatieve vormen van energiewinning  en voedselproductie op zee zoveel mogelijk worden verminderd. Daarnaast is het de bedoeling positieve effecten zo veel mogelijk te bevorderen in een streven naar een netto-positieve bijdrage.

Lees meer over wind op zee en de omgeving

Technology Readyness Levels (TRL’s)

Het MMIP richt zich met op technische, sociale, ruimtelijke, ecologische, economische en institutionele veranderingsvraagstukken op alle TRL-niveaus. Voor de korte termijn (resultaten binnen 5 jaar) ligt de nadruk vooral op het beschikbaar krijgen van slimme incrementele innovaties voor versnelling, acceptatie en veiligheid. Voor de middellange termijn (resultaten beschikbaar in de periode tot 2030) zijn structurele innovaties nodig voor verdere kostenreductie en de inpasbaarheid in het energiesysteem en omgeving, zoals het verhogen van de capaciteitsfactoren van windparken, nieuwe fundatietechnologie, digitalisering en robotisering van installatie en onderhoud. Voor de langere termijn (technologie beschikbaar na 2030) worden mogelijke doorbraken onderzocht zoals off-grid windparken, airborne wind, offshore zonne-energie en ocean-energy.

Kijk ook hier voor voorgaande programmadocumenten.