In het project SWiM bundelen zes partners de krachten om onderzoek te doen naar de combinatie van mariene technologieën in de Belgische Noordzee. De focus ligt daarbij op een ecologisch duurzame integratie van drijvende zonnepanelen in windparken.
De technologie voor drijvende zonnecellen heeft de afgelopen jaren grote vooruitgang geboekt. Systemen voor meren en reservoirs worden inmiddels wereldwijd op gigawattschaal uitgerold. Er zijn al verschillende benaderingen ontwikkeld voor offshore gebruik, en de eerste demonstratiemodellen voor deze innovatieve technologie worden momenteel geïnstalleerd.
Vanwege de ruwe omgeving met zijn sterke golven, wind en risico’s op corrosie en aangroei, vereist dit een geheel nieuwe structurele ontwikkeling. Met een oppervlakte van minder dan 10% van een windpark kunnen fotovoltaïsche systemen met een nominaal vermogen dat ongeveer gelijk is aan dat van de windturbines worden aangesloten op dezelfde netaansluiting, wat helpt om de kosten te verlagen.
De exacte limieten en inperkingsverliezen moeten worden uitgewerkt door middel van een gedetailleerde analyse. Een belangrijke gunstige factor is dat windenergie complementair is aan zonne-energie gedurende het hele jaar, omdat beide energiebronnen op andere momenten van de dag en het jaar meer opbrengen.
Concept
Het project SWiM, wat staat voor Solar and Wind in the Belgian Marine Zone, wordt gefinancierd door het Energietransitiefonds van de FOD Economie en streeft ernaar om technische richtlijnen en beleidsaanbevelingen op te stellen voor meervoudig gebruik van commerciële zones op zee in zogenaamde Mariparken.
In dit concept worden verschillende technologieën gecombineerd, rekening houdend met de mogelijke effecten van deze parken op het mariene milieu. Een effectieve en efficiënte integratie van elektriciteitsopwekking door offshore windenergie en fotovoltaïsche energie (drijvende zonnepanelen) zal daarbij een sleutelrol spelen.
De resultaten zullen breed verspreid worden om als basis te dienen voor beslissingen van zowel commerciële spelers als overheden.
Werkwijze
- De sterke en zwakke punten van bestaande structuren zullen worden geanalyseerd, en opties voor plaatsing van drijvende zonnepanelen binnen windparken en ecologische effecten zullen in kaart worden gebracht. De regels voor plaatsing binnen windparken moeten worden verfijnd om rekening te houden met diverse vereisten en de belangen van alle gebruikers. Er zal overleg plaatsvinden met belanghebbenden om regels uit te werken die veilig en effectief zijn.
- De elektrische prestaties van de zonnepanelen zullen in detail worden gemodelleerd op basis van een bestaand kader voor simulatie van energieopbrengsten. Verder zullen er specifieke maatregelen uitgewerkt worden om de betrouwbaarheid van componenten in zware offshore omstandigheden te garanderen.
- De gedetailleerde limieten worden bepaald door de thermische belasting van de kabels, en de bijbehorende modellen zullen worden verfijnd om de beste schaling te garanderen met behoud van veilige bedrijfsomstandigheden.
- Naast de afmetingen bepaalt het ontwerp van verankering en aanmeren in grote mate hoe de ruimte op zee het best kan worden gebruikt. Dit wordt aangevuld met eisen voor veiligheidsafstanden en speciale ruimten voor ander gebruik. Bij het plannen moet ook rekening worden gehouden met biologische effecten.
- Een duidelijk doel van het project is om beleidsadviezen op te stellen en invloed uit te oefenen op mariene ruimtelijke ordening en vergunningsregels. Daarom zal er ook een reeks workshops worden gehouden waar belanghebbenden uit alle relevante gebieden input kunnen leveren. Het project heeft dus als doel om richtlijnen te ontwikkelen die een effectief en veilig medegebruik van het zeegebied voor commerciële doeleinden mogelijk maken.
Johan Driesen, Professor Electrical Engineering aan de KU Leuven en verbonden aan EnergyVille: “Met de complementaire expertise van de partners zullen we de grensvoorwaarden bepalen voor de integratie van zonne- en windenergie offshore. We zullen samen met de betrokken partijen trajecten uitwerken voor de effectieve ontplooiing van deze boeiende combinatie van technologieën. Dit kan helpen om België stevig op de kaart te zetten als het gaat om innovatieve hernieuwbare energieopwekking.”
Partners
Het project brengt zes partners uit onderzoek, beleid en industrie samen.
- Laborelec heeft een brede expertise in hernieuwbare energie en elektrische systemen en infrastructuur, waaronder offshore windenergie, zonne-energie, energieopslag, energieconversiesystemen en elektrische kabeltests. Het team voor hernieuwbare energie voert al enkele jaren onderzoeksprojecten uit over offshore windenergie en drijvende zone-energie, gefinancierd door ENGIE Research&Innovation.
- Met een duurzame blauwe economie als kernactiviteit heeft De Blauwe Cluster een aanzienlijke expertise opgebouwd in (internationaal) marien beleid en geeft het advies aan beleidsmakers op basis van de ervaring met innovatieve technologieën in zijn projecten. De Blauwe Cluster is betrokken bij diverse innovatieve projecten op het gebied van meervoudig gebruik van maritieme ruimten en maritieme ruimtelijke ordening en vormt een sterke link met het bedrijfsleven.
- Het Instituut voor Natuurwetenschappen heeft een aanzienlijke expertise in mariene ecologie, met hydrodynamische en biogeochemische modellering, experimenteel werk en veldstudies. De competenties inzake het kwantificeren en evalueren van de milieueffecten van drijvende zonnepanelen op zee, en meer algemeen van menselijke activiteiten op zee (waaronder ook offshore windparken), werd ontwikkeld en toegepast in diverse eerdere onderzoeksprojecten.
- Imec / EnergyVille beheert en ontwikkelt een modelleringskader waarmee de energieopbrengst van verschillende geïntegreerde fotovoltaïsche toepassingen kan worden berekend als functie van omgevingsomstandigheden en installatiebeperkingen. Door een model uit te breiden dat is opgesteld in het project ‘MarineSPOTS’, zal het energiesysteem verder bouwen op degradatiemodellen voor fotovoltaïsche systemen onder verschillende stressfactoren, die kunnen worden verfijnd voor de unieke omgeving van offshore fotovoltaïcs.
- Universiteit Hasselt / EnergyVille heeft een brede expertise in het domein van betrouwbaarheid van energiesystemen binnen het departement imo-imomec, in samenwerking met imec. In vorige projecten werkte deze onderzoeksgroep aan betrouwbaarheidsmodellering en het testen van zonnepanelen en vermogenselektronische systemen onder diverse thermische, mechanische en elektrische belastingen, alsook aan PV-systeemontwerp, in-situ sensing en energieoptimalisatie.
- Bovenop de bestaande brede knowhow in marien structureel ontwerp heeft de KU Leuven / EnergyVille de voorbije twee jaar aanzienlijke expertise opgedaan in offshore fotovoltaïcs, niet in het minst via het project ‘MarineSPOTS’. De elektrische kern van hernieuwbare energiesystemen, zowel op het vlak van vermogenselektronische omvormers als van de integratie van energiesystemen, maakt deel uit van hun achtergrond, net als het ontwerp van het elektriciteitsnet en marktaspecten.
SWiM wordt ondersteund door het Energietransitiefonds van de FOD Economie, K.M.O., Middenstand en Energie, en kan rekenen op begeleiding door een adviesraad van tien leden uit de industrie die actief zijn in de maritieme ruimte en hernieuwbare energie.