Windmolens op de zeebodem

Onderwaterturbines leveren meer energie voor minder geld.

Windmolens kunnen ook elektriciteit oogsten uit getijden en oceaanstromingen. De technologie moet daar nauwelijks voor worden aangepast. Omdat de energiedichtheid van water veel hoger is dan die van lucht, kan er met veel kleinere wieken evenveel stroom worden opgewekt. Getijden en stromingen zijn ook veel minder wispelturig dan wind.

Omdat meer dan 70 procent van het aardoppervlak wordt ingenomen door water, is het potentieel van oceaanenergie bovendien groter dan dat van windenergie. De eerste onderwaterturbine wordt volgende maand in Engeland aan het elektriciteitsnetwerk gekoppeld. In de VS loopt onderzoek naar het op grote schaal opwekken van energie uit de golfstroom.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

In Europa werden al in de 12e eeuw watermolens ingezet om mechanische energie te halen uit de werking van getijden. Eind jaren zestig van de 20e eeuw werd de eerste getijdencentrale gebouwd die elektrische energie opwekte. Die centrale bestaat nog altijd en heeft een piekvermogen van 240 megawatt elektriciteit. Wereldwijd zijn er maar een handvol grote getijdencentrales gebouwd, maar volgens een onderzoek van de Engelse overheid bedraagt het wereldwijde potentieel dat (in de praktijk) aan de kusten geoogst kan worden minstens 90 gigawatt - een grote kerncentrale heeft een vermogen van 1 gigawatt.

Dat is allemaal hernieuwbare energie, waarvan bovendien tot op de minuut geweten is wanneer ze beschikbaar is en wanneer niet. Maar klassieke getijdencentrales – die in feite op dezelfde manier werken als hydroelektrische centrales - hebben een aantal belangrijke nadelen. Er moet een grote dam voor worden gebouwd, wat niet alleen een groot startkapitaal vereist maar ook het mariene ecosysteem in de buurt om zeep helpt. Zo’n centrale is ook allesbehalve een fraai zicht voor de omwonenden en voor het toerisme.

Zeebodem

Onderwaterturbines – in feite windmolens die op de zeebodem worden geplaatst - hebben die nadelen niet. Er moet geen dam worden gebouwd en de energiecentrales zijn niet of nauwelijks zichtbaar. Energieparken met onderwaterturbines kunnen ook stap voor stap worden uitgebreid, net zoals dat met windmolens of zonnepanelen kan.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

"Een onderwaterturbine met een diameter van 15 meter kan evenveel elektriciteit leveren als een gewone windmolen met een diameter van 60 meter"

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Bovendien hebben de turbines minder specifieke locaties nodig en kunnen ze ook dieper in zee worden geplaatst. Dat maakt ze ook geschikt om energie te oogsten uit oceaanstromingen. Het potentieel van onderwaterturbines is dus veel groter dan dat van klassieke getijdencentrales. Het globale potentieel is nog niet onderzocht, maar alleen al in het Verenigd Koninkrijk zou de technologie een vermogen van 10 gigawatt kunnen leveren (bijna de totale elektriciteitsproductie van België).

Energiedichtheid

Onderwaterturbines hebben een aantal belangrijke voordelen tegenover windmolens op land: omdat de energiedichtheid van water veel hoger is dan die van lucht, kunnen onderwaterturbines met veel kleinere wieken evenveel energie opwekken. Het verschil is spectaculair: een onderwaterturbine met een diameter van 15 meter kan evenveel elektriciteit leveren als een gewone windmolen met een diameter van 60 meter.

Dat betekent dat er minder materiaal nodig is om de machines te bouwen, wat ze goedkoper maakt. Ze kunnen ook dichter bij elkaar worden geplaatst. Bovendien zijn oceaanstromingen en getijden veel betrouwbaarder en consistenter dan wind.

Net als bij windmolens is de locatie van onderwaterturbines wel van groot belang – sterke stromingen zijn er niet overal. Ideaal zijn plaatsen met een stroming van minstens 2,5 meter per seconde en een diepte van 20 tot 30 meter. 

De eerste onderwaterturbine werd in 2003 getest, anderhalve kilometer voor de kust van Engeland. De turbine heeft een rotorblad van 11 meter lang en levert 300 kilowatt elektriciteit.

Het consortium van bedrijven (gesteund door de Engelse en de Europese overheid) plaatste ook een onderwaterturbine van 1,2 megawatt voor de kust van Ierland, die normaal gezien volgende maand – als eerste ter wereld - aan het elektriciteitsnetwerk wordt gekoppeld.

Die heeft twee rotorbladen van 15 meter lang, gemaakt van glas en koolstofvezel om corrosie door het zeewater tegen te gaan. De turbines zouden een levensduur hebben van 20 jaar.

Onderhoud en reparatie

De onderwaterturbines worden op een in de zeebodem verankerde stalen paal gemonteerd, die een stukje boven de zeespiegel uitsteekt. Als er onderhoud of reparaties aan de turbines nodig zijn, wordt de vleugel waarop de rotorbladen en turbines zijn gemonteerd langs de paal naar boven geschoven, zodat er vanop een boot aan gewerkt kan worden.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

"In de Verenigde Staten loopt een onderzoek om op grote schaal energie te oogsten uit de golfstroom, een van de belangrijkste oceaanstromingen ter wereld. De hoeveelheid potentiele energie is enorm"

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Daar is uiteraard een kalme zee voor nodig, maar ook op land kunnen windmolens enkel gerepareerd worden als het weer dat toelaat. De opgewekte elektriciteit wordt via een kabel naar de kust getransporteerd, net zoals dat het geval is bij offshore windparken.

Golfstroom

Eerder deze maand werden plannen goedgekeurd om voor de kust van Wales 7 van deze onderwaterturbines te installeren, met een totaal vermogen van iets meer dan 10 megawatt. Dat eerste onderwaterturbinepark ter wereld zou vanaf 2012 elektriciteit leveren aan het netwerk. In Canada is een soortgelijk project gepland.

In de Verenigde Staten loopt een onderzoek om op grote schaal energie te oogsten uit de golfstroom, een van de belangrijkste oceaanstromingen ter wereld. De hoeveelheid potentiele energie is enorm: er stroomt ongeveer dertig keer zoveel water dan in alle rivieren ter wereld samen. Binnenkort wordt een eerste prototype van 20 kilowatt getest.

Vissen

Onderwaterturbines zijn een veelbelovende technologie, maar er zijn een aantal risico’s die nog niet onderzocht zijn. Het grootste vraagteken zijn de gevolgen voor vissen en andere dieren in de zee. Windmolens vormen een gevaar voor vogels, onderwaterturbines kunnen vissen in mootjes hakken.

Volgens het Europese consortium is er geen gevaar is omdat de wieken erg traag draaien: zo’n 10 tot 20 toeren per minuut, ongeveer tien keer trager dan de propeller van een schip. Maar de Amerikaanse onderzoekers geven toe dat er een potentieel risico bestaat dat ze eerst willen onderzoeken. Als het aantal gedode dieren onaanvaardbaar hoog is, zullen de experimenten worden stilgelegd.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

"Het massaal inzetten van onderwaterturbines kan een impact kan hebben op de oceaanstromingen"

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Een ander risico is dat het massaal inzetten van onderwaterturbines een impact kan hebben op de oceaanstromingen zelf. Dat zou een ontwrichtende invloed hebben op de klimaatregeling van de aarde – terwijl onderwaterturbines nu juist bedoeld zijn om energie te leveren zonder het klimaat op te warmen. De vraag is vooral hoeveel energie kan geoogst worden alvorens dat gebeurt, want dat het mogelijk is om de oceaanstroming te beïnvloeden, staat vast.

De technologie past dus wellicht het best in een strategie om energie te halen uit een brede waaier van hernieuwbare energiebronnen, zowel op land als in zee. Er werd de laatste jaren ook vooruitgang geboekt met het opwekken van stroom uit de kracht van golven.

© Kris De Decker
© afbeeldingen: Tidal Stream /Marine Current Systems

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Meer energie:

• Zwevende windmolens
• Oorlog om windenergie? windparken "stelen" wind van elkaar
• Zo lossen we de energiecrisis (nooit) op: er is meer nodig dan duurzame energie
• 40 kleine windturbines getest : sommige machines verbruiken meer elektriciteit dan ze opleveren
• Honderd procent groene stroom? Een wereldwijd netwerk van duurzame energie
• Kitesurfen voor Electrabel : vliegers als alternatief voor uranium
• Hoeveel olie kost de productie van olie? netto energie analyse
• Schipmolens: drijvende fabrieken op hernieuwbare energie

Comments

[Geplaatst door: Tom]

Mooie ontwikkeling, maar waarom moeten die Amerikanen weer meteen naar de Golfstroom grijpen? Het is duidelijk dat WIJ zullen doodvriezen i.p.v. hun als die ooit tot stilstand komt, en reken er maar op dat de energie om die turbines aan te drijven niet uit het niets komt, dat is energie die dan RECHT UIT de Golfstroom gegrepen wordt. Verder is er genoeg stroming op andere plaatsen bij de kust e.d. die minder kritisch is voor het behoud van ons gematigde klimaat! Al bij al ben ik het ermee eens dat we best een mix gebruiken van de beschikbare renewables i.p.v. alles op 1 oplossing te zetten. Bij dit soort artikels komt men vaak af met gegevens zoals "X aantal van deze toestellen zijn genoeg om gebied Y voor Z tijd van energie te voorzien. Diversifieering is de sleutel, vandaag komt ook niet alle electriciteit op het net uit kolen, een deel komt ook uit kernenergie, olie, aardgas en dergelijke. Zo moeten we ook werken met hernieuwbare energie, op elke plaats moeten we de middelen gebruiken die voorhanden zijn zij het enkel zon, of ook wind en eventueel waterkracht afhankelijk van de nabije omgeving.

[Geplaatst door: Robbie]

Getijdestroming komt van de maan, dus zou mogelijk onschadelijk benut kunnen worden. Als je deze zou uitnutten mogelijk met meerdere van dergelijke turbines, dan is er misschien ook al iets te winnen. Als ik het kolkende water zie bij bijvoorbeeld de Neeltje Jans en verder niets weet alleen de laatste informatie, dan is bij deze sluizen ook een dergelijk systeem onderwater te plaatsen? Of bijvoorbeeld het water door één of twee sluizen weg laten lopen en het vervolgens door uitgegraven goten leiden met daarin de geplaatste turbines? Stroomversnelling door het flessehals principe.

[Geplaatst door: Sijmoen]

Het ligt voor de hand dat men gaat onderzoeken hoe men steeds meer energie rechtstreeks of via omwegen (planten, wind, water, straling) van de zon kan aftappen. Tot voor kort was men trouwens van mening dat alle leven afhankelijk was van zonne-energie. Blijkt echter niet helemaal te kloppen, sinds de huidige vulkanische verschijnselen duizenden meter onder de zeespiegel leven voortbrengen en daarbij onze neus op het feit drukken dat we op een gloeiende bol leven met een onbeschrijfelijke hoeveelheid energie die we nauwelijks kunnen oogsten. De vrije of wilde (naargelang wat men het liefst hoort) markteconomie zal ons echter wel uitleggen dat economische investeringen op de kortste termijn winstgevend moeten zijn. Niet dus...!

[Geplaatst door: H.v.Broekhuyzen]

Waarom vastzetten aan een paal? Een onderzeeboot verankeren is veel goedkoper. Poten kunnen verhinderen dat hij te ver zikt. Voor onderhoud kan hij eenvoudig naar de oppervlakte gebracht worden.

[Geplaatst door: Bollen Romeo]

Allemaal mooi en wel maar wat voor gevolgen gaat deze oplossingen geven voor bijvoorbeeld de echo-locaties van zeezoogdieren? Ik kan alleen maar aannemen dat deze constructies geluiden generen en zoals we allemaal weten kunnen deze heel ver gedragen worden onderwater.

[Geplaatst door: Pim]

Wij moeten voor school een project doen over waterenergie etc. Wij wilden misschien iets doen met deze onderwaterturbines, maar dan in de Waal. Weet iemand hoe duur deze onderwaterturbines zijn? Het zou fijn zijn als we een reactie kregen.