'Symbiose met TU Delft brengt offshore windenergie sneller verder'

Door: Karin Postelmans

Siemens Gamesa Renewable Energy en TU Delft werken samen in het onderzoeksproject Dynamic Wind Farm Flow Control. De kiem van de samenwerking ontstond in 2001. Promovendus David Molenaar had een testveld nodig voor zijn onderzoek naar het kosteneffectief ontwerpen en aansturen van windturbines en zette een samenwerking op met het bedrijf (destijds nog Siemens). Als managing director SGRE Nederland, vertelt hij nu waarom de windindustrie en de TU Delft niet zonder elkaar kunnen. En waarom hij daar blij van wordt. 

 

Siemens Gamesa Renewable Energy (SGRE) is de grootste producent van offshore windparken in de wereld. Het bedrijf kan een belangrijk aandeel leveren in de oplossing van het klimaatvraagstuk – en daarmee de energietransitie helpen versnellen. De Nederlandse tak van het bedrijf zit in Den Haag en staat onder leiding van David Molenaar. Hij studeerde en promoveerde aan de TU Delft, waarna hij bij Siemens begon als sales engineer.

Pionieren

 

Molenaar: "Wat ik mistte tijdens mijn promotie was optimale samenwerking met de industrie. Die samenwerking heb ik daarom toen opgezocht. Ik heb er zelfs mijn promotieonderzoek voor onderbroken. Het was echt pionieren nog. Gelukkig zijn we inmiddels veel verder."

TU Delft en SGRE werken nauw samen in het Delftse project Dynamic Wind Farm Flow Control (DWFFC), dat valt onder Crosswind (een samenwerking van Shell en Eneco). Doel van het project is het zogeheten 'kielzogeffect' te verminderen. Molenaar: Delftse wetenschappers kunnen binnen DWFFC de door hen ontwikkelde modellen en algoritmes testen in een echt offshore windpark. (zie kader).

Windparken aansturen met Delftse algoritmes

 

Het aansturen van een windturbine in windpark op basis van modellen is een geavanceerde vorm regeltechniek, die grotendeels in Delft is ontwikkeld. Molenaar: "De concentratie aan expertise in Delft is groot. En onze windparken maken het mogelijk om nieuwe technologieën in de praktijk te testen. Met de resultaten optimaliseren onderzoekers hun modellen. En wij brengen de verbeteringen uiteindelijk weer naar de praktijk. Die symbiose versnelt de ontwikkeling van de technologie. En dat biedt kansen om de energietransitie te versnellen."

De kennis en inzichten die SGRE uit de samenwerking opdoet, neemt Molenaar ook mee in gesprekken met de overheid, toen hij tegen regelgeving en lange vergunningprocessen aan liep. "Die waren ontworpen met de juiste bedoeling, maar brachten het verkeerde resultaat. De keuze uit windturbines viel vroeger bijvoorbeeld vaak op types die de meeste subsidie opleverde, en niet die de meeste MWh opwekten." Inmiddels is dat veranderd. En vergunningen geven vooral randvoorwaarden over bijvoorbeeld overlast, milieu en natuur, in plaats van technische specificaties en beperkingen. "De samenwerking met de TU Delft leverde kennis en inzichten op waarmee ik dat helder kon maken. Daarmee kan de politiek bijsturen."

 

De energietransitie is het meest veelomvattende wat we nu kunnen doen om klimaatverandering tegen te gaan

Snelheid verzesvoudigen

 

En dat is nodig, gezien de klimaatdoelen van de Nederlandse overheid. Eind 2021 staan er windparken in zee met een totaalvermogen van 2,5 gigawatt (GW). Volgens het Energieakkoord (2013) moet in 2023 de offshore windenergie minimaal 4,5 GW vermogen leveren. In het Klimaatakkoord (2019) is afgesproken dat in 2030 er 11,5 GW aan windparken op zee staan. En recent werd dit opgehoogd naar 22,2 GW, ofwel ruim zestien procent van alle energie in Nederland.

"Het duurde dertig jaar om de landelijke CO2-uitstoot met 40 Mton te verminderen. Nu moeten we binnen tien jaar 80 Mton reduceren. Om dat te halen moet de snelheid verzesvoudigen," rekent Molenaar voor. "Dat komt neer op: om de dag een windturbine erbij."

Samen optimaliseren

 

Tussen 2010 en 2018 lag de focus op het verlagen van de kosten van windenergie. Daarom kwamen er steeds hogere turbines. De hele keten moest daardoor meebewegen. Elke grotere turbine kende immers nieuwe specificaties voor onder meer de fundering, de toren, de rotorbladen en de installatieschepen. Het offshore windpark Hollandse Kust Zuid (Vattenfall, 2018) was 's werelds eerste rendabele, subsidieloze windproject.

Nu windparken ook zonder subsidie rendabel zijn en er maatschappelijke noodzaak is voor snellere CO2-reductie, moet je andere doelen kiezen, vindt Molenaar. "Niet de laagste kosten, maar levensduur en hergebruik." Molenaar pleit voor Europese afspraken die de maximale tiphoogte fixeren gedurende bijvoorbeeld 10 jaar. "Zo'n voorwaarde is noodzakelijk om te versnellen en jaarlijks de lat hoger te leggen voor CO2-reductie, levensduur en zero waste." Eén stap is recent gezet: de vergunningsperiode voor nieuwe projecten gaat van 25 naar 40 jaar. "Heel belangrijk," benadrukt Molenaar. "Het biedt langdurige zekerheid voor de kapitaalintensieve windindustrie, waar financiering en vergunningsduur aan elkaar zijn gekoppeld."

Bedrijfsmatig en klimaattechnisch interessant

Vergezichten zijn ook een belangrijk resultaat van samenwerking met de TU Delft. "Het gezamenlijke doel is dat we stappen zetten tegen klimaatverandering. Research creëert daarvoor toekomstperspectief. Wat zijn de mogelijkheden, en wat is dan zinnig om in te investeren?" Molenaar noemt een voorbeeld. Bij windturbines op land werden de torens en het fundament apart ontworpen. Dat was op het land mogelijk, maar niet op zee waar de situatie veel dynamischer is. Met een student van de TU Delft ging SGRE na: wat winnen we aan staal als we als één geheel gaan ontwerpen? Molenaar: "De afstudeeropdracht liet zien dat we tot 25 procent staal konden besparen. Dat is bedrijfsmatig én klimaattechnisch interessant: staal bepaalt 40 procent van de CO2-uitstoot van windturbines." Het leidde tot een engineeringafdeling die wereldwijd verantwoordelijk is voor het integraal ontwerpen van offshore torens en fundamenten. "Geleid trouwens door dr. ir. Sven Voomeeren, die promoveerde aan de TU Delft met steun van SGRE."

Meer dan honderd afstudeerstages

 

De succesfactor voor samenwerking is volgens Molenaar openheid. "Leg op tafel wat je verwacht van de ander. Wat je zelf wilt bereiken, en welke uitdagingen je ziet. En maak daar afspraken over. En als er wat mis gaat, klop dan bij elkaar aan." Hiervoor is vertrouwen nodig, erkent hij. "Tijdens mijn studie en promotie aan de TU Delft heb ik ervaren hoe ver je komt als je alle ruimte en vertrouwen krijgt. Als je mag uitproberen en leren van fouten. Dat heb ik meegenomen naar SGRE. En dat probeer ik ook terug te geven." Meer dan honderd studenten deden inmiddels bij SGRE een afstudeerstage. Het bedrijf maakte vier promotieonderzoeken mogelijk en een vijfde is onlangs gestart.

Heel veel pret

 

Samen kom je verder én sneller vooruit, wil Molenaar maar zeggen. En zijn persoonlijke drijfveer voor samenwerking? "Boven alles levert het heel veel pret op! De goede sfeer, de vibe met de wetenschappers, de verse ogen waarmee zij naar uitdagingen kijken. En natuurlijk de laatste ontwikkelingen die je daardoor in praktijk kunt brengen. Daar word ik enorm blij van."

/* */