De kracht van de wind: Schepen varen én oogsten energie.
Introductie:
De opkomst van windenergie als een cruciale speler in de wereldwijde energieproductie is de laatste jaren niet te missen. Met een aandeel van ongeveer 8% in de wereldwijde energieproductie, positioneert windenergie zich als een serieuze kracht in de hernieuwbare energiesector.
Sterker nog, het Internationaal Energieagentschap voorspelt dat windenergie tegen het einde van dit decennium de op één na grootste hernieuwbare bron zal zijn, waarmee het waterkracht voorbijstreeft en alleen zonne-energie voor zich hoeft te dulden.
Deze groei onderstreept de noodzaak om de potentie van windenergie verder te ontsluiten, met name door innovatieve benaderingen van offshore windenergie.
De Efficiëntie van Windenergie en de Groei van Hernieuwbare Energie
Een van de meest aantrekkelijke aspecten van windenergie is de efficiëntie ervan. Windturbines staan bekend om hun vermogen om gemiddeld ongeveer 50% van de energie die erdoorheen gaat om te zetten in bruikbare energie.
Dit steekt gunstig af bij zonnepanelen, die gemiddeld rond de 20% energie benutten. Deze hogere efficiëntie maakt windenergie tot een aantrekkelijke optie in de zoektocht naar duurzame energiebronnen en de transitie naar hernieuwbare energie.
Offshore Windenergie: Een Krachtige Bron van Duurzame Energie
Hoewel windenergie veel potentie biedt, is de effectiviteit ervan wel afhankelijk van de locatie. Met name offshore windturbines, die op zee worden geplaatst, profiteren van sterkere en constantere winden, wat resulteert in een nog hogere efficiëntie.
Deze offshore windparken hebben echter ook een keerzijde: de bouw en het onderhoud ervan zijn aanzienlijk duurder dan die van windturbines op land. De uitdaging ligt dus in het vinden van een balans tussen de hogere energieopbrengst en de hogere kosten van offshore windenergie.
Innovatie in Offshore Windenergie: Zeilende Energieboten en Groene Waterstof Productie
In het Verenigd Koninkrijk, waar windenergie in 2024 voor het eerst de grootste energiebron was, is een startup vastbesloten om nog meer energie uit wind op zee te halen.
Deze onderneming pakt het winnen van windenergie op een unieke manier aan, namelijk met zeilende energieboten. “We maken hernieuwbare energie in de oceaan met zeilboten en leveren die energie aan havens over de hele wereld”. Deze innovatieve aanpak opent de deur naar groene waterstof productie op zee.
De Technologie Achter de Zeilende Energieboten
De startup heeft inmiddels twee prototypes gebouwd van iets meer dan 5 meter lang, die voor het eerst werden gedemonstreerd tijdens een zeilcompetitie in de haven van Plymouth in het Verenigd Koninkrijk. Deze high-performance catamarans zijn uitgerust met draagvleugelboten die ze uit het water tillen, en een onderwaterturbine die energie opvangt terwijl het schip door het water vaart.
De opgewekte hernieuwbare energie wordt vervolgens gebruikt om zeewater om te zetten in groene waterstof gas met behulp van een elektrolyser aan boord. Deze waterstof kan dienen als schone brandstof voor industriële processen, auto’s, vliegtuigen en schepen.
Voordelen van Mobiele Hernieuwbare Energie
Wat de technologie zo bijzonder maakt, is het mobiele karakter ervan. “Dit is een allereerste klasse van mobiele hernieuwbare energie,” wordt er gesteld. “Het heeft geen netwerkinfrastructuur nodig.
Het heeft geen kabels onder de oceaan nodig. Het heeft geen funderingen of ankers of zoiets nodig. Dit zijn, als je wilt, ‘free range’-windturbines”. Dit concept van ‘free range’-windturbines opent nieuwe mogelijkheden voor het opwekken van hernieuwbare energie op plaatsen waar traditionele windparken niet haalbaar zijn.
De Filosofie van Hernieuwbare Energie Op Zee
Mensen gebruiken al duizenden jaren wind om schepen voort te stuwen, en windaangedreven vaartuigen maken momenteel een comeback als een manier om de wereldwijde scheepvaart te decarboniseren.
De startup gaat echter nog een stap verder. “De filosofie van ons bedrijf is heel simpel: waarom kan een schip geen hernieuwbare energie produceren in plaats van energie te gebruiken om door het water te varen?” Deze vraag vormt de kern van de innovatieve aanpak van hernieuwbare energie op zee.
Het Goldilocks-algoritme voor Optimale Energieopwekking
Een cruciaal onderdeel van de technologie is een algoritme dat jaagt op “Goldilock-omstandigheden”: wind die sterk genoeg is om energie op te wekken, maar niet zo sterk dat het gevaarlijk wordt.
“Het Goldilocks-algoritme zeilt 6 miljoen virtuele mijlen in 0,02 seconden om de volgende mijl van de geoptimaliseerde route te kiezen. Dat soort gegevens was 10, 15 jaar geleden nog niet beschikbaar”.
Deze geavanceerde technologie stelt de schepen in staat om efficiënt de optimale windomstandigheden te vinden en te benutten voor maximale energieopwekking.
De Potentie en Toekomst van Zeilende Energieboten
“Als je dat allemaal bij elkaar optelt (met de technologie aan boord), heb je in feite een vissersboot voor energie,” wordt de potentie samengevat. Hoewel de huidige prototypes slechts een paar kilowatt aan vermogen produceren, vergelijkbaar met een kleine stadswindturbine, wordt er gewerkt aan een nieuw ontwerp in het bereik van 1,5 megawatt.
Dit is vergelijkbaar met een grotere windturbine van ongeveer 91 meter hoog, die “binnen twee jaar” in het water zal liggen en waarvan commerciële modellen zullen worden afgeleid. Deze schepen zullen 58 meter lang zijn en tot 150.000 kilogram groene waterstof gas per jaar produceren.
Efficiëntie en Kosten van Groene Waterstof Productie
Hoewel de capaciteit van deze schepen lager is dan het gemiddelde van nieuw geïnstalleerde turbines in de VS (3,2 megawatt in 2022), wordt gesteld dat de schepen een hogere efficiëntie zullen hebben.
Dit betekent dat hun potentieel “meer gelijkwaardig zou zijn aan een turbine van drie of vier megawatt of een zonnepark van zeven megawatt”. De kosten van het eerste schip zullen naar verwachting hoog zijn, rond de 24 miljoen dollar, vanwege de omvang van het onderzoek en de ontwikkeling.
Echter, op grote schaal zullen de kosten dalen tot “enkele miljoenen”, en er wordt geschat dat er eerste orders voor meer dan 40 schepen mogelijk zijn.
Inzetgebieden en Logistiek van Zeilende Energieboten
De technologie zal worden ingezet in internationale wateren, op locaties zoals de Noord-Atlantische Oceaan en het Caribisch gebied.
De schepen zullen een nationale vlag voeren en voldoen aan maritieme normen. In eerste instantie zullen ze bemand zijn, met een bemanning van zes personen, maar het uiteindelijke doel is om ze autonoom te maken.
De schepen zullen gemiddeld een keer per week groene waterstof moeten lossen in de haven, of tot elke 10 dagen als het weer verder van de kust optimaal is.
Klanten en Economische Haalbaarheid van Groene Waterstof
De schepen zullen worden geëxploiteerd namens de klanten, waaronder waarschijnlijk voornamelijk zware industrieën, eilandstaten die hun energieproductie willen verhogen, en maritieme transportbedrijven die op zoek zijn naar alternatieve brandstoffen.
Er wordt verwacht dat de eerste commerciële vloot groene waterstof goedkoper zal maken dan “als je een elektrolyse-eenheid op het net in het VK zou aansluiten”, en dat pariteit met de goedkoopste waterstof, geproduceerd uit fossiele brandstoffen, in 2030 zal worden bereikt.
Lees ook: Groene Energie: Voordelen van stekker zonnepanelen
De Veelzijdigheid van Zeilende Energieboten: Meer dan Waterstof
Er wordt gesteld dat de schepen niet beperkt zijn tot het produceren van groene waterstof. Ze kunnen ook worden aangepast om groene ammoniak of groene methanol te produceren.
Daarnaast zouden ze datacenters aan boord van stroom kunnen voorzien, koolstof kunnen afvangen, en zelfs kunnen helpen bij het verkennen van de oceaan. “Onze schepen bewegen een beetje als een vlinder in een tuin,” klinkt het. “Het ziet er willekeurig uit, maar het is eigenlijk gewoon heel efficiënt,” wat betekent dat ze ook gegevens zouden kunnen genereren en verzamelen van delen van de oceaan die zelden worden bezocht.
Deze gegevens zouden waardevol zijn voor weermodellen en het in kaart brengen van het zeeleven.
Waarom is waterstof de toekomst?
Waterstof, geproduceerd met behulp van hernieuwbare energie, biedt een breed scala aan toepassingsmogelijkheden als schone brandstof. Het kan worden gebruikt om industriële processen van stroom te voorzien, en als brandstof voor diverse vormen van transport, waaronder auto’s, vliegtuigen en schepen. Daarnaast kan waterstof dienen als basis voor de productie van andere groene brandstoffen, zoals ammoniak en methanol. Bovendien wordt er gesuggereerd dat het ingezet kan worden voor het aandrijven van datacenters en koolstofafvang
Reacties uit de Wetenschap op Hernieuwbare Energie Innovaties
Wetenschappers op het gebied van hernieuwbare energie en transport hebben voorzichtig optimisme geuit over de technologie. Het mobiel maken van de waterstofproductie in plaats van statisch wordt beschouwd als ‘indrukwekkend lateraal denken’.
Er wordt benadrukt dat de gebrekkige beschikbaarheid van deze nieuwe energiebron een reëel probleem is dat creatieve en innovatieve oplossingen vereist.
De belangrijkste vraag is of de oplossing qua kosten kan concurreren met andere manieren om waterstof of andere brandstoffen die daarmee worden gemaakt, zoals ammoniak, te produceren en te transporteren.
Vergelijking met Andere Hernieuwbare Energie Technologieën
Er wordt opgemerkt dat autonome energie-oogstende vaartuigen in het verleden al zijn voorgesteld. Er worden ontwerpen genoemd om energie op zee te oogsten en klimaatverandering tegen te gaan, en een bedrijf dat rotorzeilen maakt voor vrachtschepen en ook een ontwerp heeft ontwikkeld om windenergie aan boord op te slaan als waterstof.
De Potentie van Offshore Windenergie Verder Uitgelicht
Het algemene principe van het onttrekken van windenergie uit de verre kust wordt als redelijk verstandig beschouwd.
“De windsnelheid wordt hoger naarmate je verder van de kust komt, maar de waterdieptes worden uitdagender voor bestaande windturbineontwerpen, en de afstand voor kabels betekent kosten en verliezen.
Autonome energieopwekkende vaartuigen worden dus de route naar toegang tot deze energiebron”.
Lees ook: Welke energie is best voor ?
Uitdagingen en Kansen voor de Toekomst van Windenergie
Er wordt benadrukt dat elke nieuwe technologie van dit type moet worden verkocht op basis van het voordeel ten opzichte van andere offshore hernieuwbare energie technologieën.
Dit kan een uitdaging zijn, aangezien moderne windparken bestaan uit honderden turbines met een steeds hogere efficiëntie. De waarde van de technologie is ook afhankelijk van de vraag of waterstof een belangrijke energiebron wordt, wat nog niet zeker is.
De uitdagingen rondom het opschalen van de technologie en de integratie met scheepvaart en andere zeegebruikers betekenen dat het het meest geschikt is voor “zeer gespecialiseerde toepassingen, zoals waterstofproductie voor afgelegen locaties”.
Conclusie: De Toekomst van Hernieuwbare Energie en Zeilende Energieboten
De technologie vertegenwoordigt een innovatieve benadering van het winnen van windenergie op zee. Door gebruik te maken van zeilende energieboten en mobiele waterstofproductie, opent deze technologie nieuwe mogelijkheden voor het opwekken van hernieuwbare energie.
Hoewel er nog uitdagingen zijn op het gebied van kosten, schaalbaarheid en integratie, biedt deze technologie veelbelovende perspectieven voor de toekomst van windenergie, de transitie naar een duurzamere energievoorziening en de ontwikkeling van groene waterstof productie.
