Waarom windmolens steeds groter worden
De nieuwste windmolens op de Noordzee zijn hoger dan de Brusselse Zuidertoren. De toekomst belooft nog reusachtigere turbines. Fabrikanten zijn verwikkeld in een race om wie de grootste heeft.
Als je de zendmasten niet mee rekent, staat het hoogste bouw werk van België binnenkort op zee. De 42 gloednieuwe windtur bines die momenteel door Rentel op de Noordzee worden geïnstal leerd, zullen 196 meter uittorenen boven het zeeniveau bij laag tij. Daarmee stellen ze de Brusselse Zuidertoren (150 m) ruimschoots in de schaduw, om nog maar te zwijgen van de Antwerpse kathedraal (123 m) of de Mechelse Sint Romboutstoren (97 m).
Groot, groter, grootst: dat is al jaren de trend in de offshore windmolenbouw. De oudste windmolens op het Belgische deel van de Noordzee, die van Belwind, hebben een capaciteit van iets meer dan 3 megawatt. Een paar jaar later was de capaciteit van de molens in het park van CPower al dubbel zo groot. De molens die Rentel nu installeert, kunnen in optimale omstandigheden 7,35 megawatt genereren. Binnenkort start Norther met de installatie van molens die 8 megawatt halen. De grootste turbines die nu op de markt zijn, hebben een capaciteit van 9,5 megawatt. Die zullen op het windpark Northwester 2 geïnstalleerd worden. Van 3 naar 9,5 megawatt: in tien jaar tijd is de omvang van de offshoreturbines verdrievoudigd.
‘Vijf jaar geleden zouden we hartelijk gelachten hebben bij de voorspelling dat turbines van 8 of 9 megawatt mogelijk zouden worden’, zegt Nathalie Oosterlinck, de ceo van Rentel. ‘De snelheid waarmee de evolutie zich voltrekt, heeft niemand zien aankomen.’
Hoger dan de Eiffeltoren?
En het einde is nog niet in zicht. In maart van dit jaar kondigde General Electric (GE) aan dat het een molen van 12 megawatt gaat ontwikkelen, de Haliade X. Het zal de grootste turbine op de markt worden. De ontwikkeling ervan zal 400 miljoen dollar kosten. Het is de eerste molen met wieken die langer zijn dan honderd meter. Ter vergelijking: de spanwijdte van een Boeing 747 bedraagt 60 meter.
‘De enige beperkende factor is de engineering’, zegt Oosterlinck. ‘De natuurlijke limiet wordt bepaald door de omvang van de schepen die de onderdelen ter plaatse brengen. Maar dat er turbines van 15 megawatt zullen komen, daar ben ik van overtuigd’.
Steve Sawyer, secretarisgeneraal van de Global Wind Energy Council, denkt zelfs dat turbines van 20 megawatt binnen handbe
reik liggen. ‘Technisch is dat mo gelijk. Alleen wordt het fabrice ren, transporteren en installeren van zulke turbines steeds lastiger. De toekomst zal uitwijzen wat de optimale verhouding is tussen omvang en kosten’.
De bouw van zulke grote wind molens is een technologische uit daging van de eerste orde. Een molen van 20 megawatt zou nog eens enkele malen groter zijn dan de Rentelturbines. Vergelijken met de Zuidertoren heeft dan geen zin meer. Het bouwwerk zou qua hoogte tussen de Eiffeltoren (324 meter) en het Empire State Building (381 meter) in zitten.
Superwieken
Naar de reden waarom de tur bines steeds groter worden, hoeft niet lang gezocht te worden. Ze zijn efficiënter en goedkoper. ‘Hoe groter de turbine, hoe minder er geplaatst hoeven te worden voor dezelfde opbrengst’, legt Ooster linck uit. Niet onbelangrijk als je weet dat de fundering een van de belangrijkste kostenposten is. Ook het onderhoud wordt goed koper. Maar de belangrijkste re den is dat langere rotorbladen aan een veel grotere oppervlakte windenergie kunnen onttrekken. De oppervlakte van een cirkel is pi maal de straal in het kwadraat. Een verdubbeling van de wieklengte leidt dus tot een verviervoudiging van de potentiële energieopbrengst. Op grotere hoogtes is de wind bovendien krachtiger en regelmatiger.
Daarom zal de turbine van GE niet alleen de grootste worden, maar ook de efficiëntste. Het getal waarmee dat uitgedrukt wordt, is de capaciteitsfactor. Die geeft aan hoeveel energie de molen kan produceren ten opzichte van het hypothetische geval dat hij altijd op volle capaciteit zou draaien. Bij de nieuwe GEturbine is dat 63 pro cent. De huidige molens halen een capaciteitsfactor van 40 procent.
Maar technisch zijn er grenzen aan de groei. Hoe hoger de turbi nes worden en hoe langer de ro torbladen, hoe groter de krachten die erop inwerken. ‘Bij hoge en zware constructies zijn de fatigue
loads hoger, waardoor de fundering zwaarder moet zijn’, zegt Oos terlinck. De groei van de windtur bines van de laatste jaren is moge lijk geworden doordat er nieuwe manieren ontdekt zijn om de bouwwerken in de zeebodem te verankeren, de zogenaamde jac ketfunderingen. ‘Tot enkele jaren geleden bestond die technologie niet. De innovatie in de offshore gebeurt razendsnel.’
Ook de rotorbladen moeten te gen de meest extreme omstandig heden bestand zijn. Die worden tegenwoordig versterkt met kool stofvezel. Dat beperkt het gewicht ervan en zorgt voor extra verstevi ging. Koolstofvezel is 30 procent lichter dan glasvezel, kan ander half keer zoveel drukkracht aan en drie keer zoveel spankracht. Het materiaal is bekend van het gebruik in racefietsen, maar wordt ook toegepast in onder meer de vliegtuigbouw. ‘Er is een tijd geweest dat de sector van de offshore wind opkeek naar de luchtvaartindustrie’, zegt Sawyer. ‘Maar het lijkt erop dat het binnenkort omgekeerd zal zijn.’
Zerobids
Achter de ontwikkeling van de steeds grotere turbines zit een krachtige financiële motivatie. Producenten van windenergie kunnen aanbestedingen alleen winnen als ze zo efficiënt mogelijk produceren. Het bedrijf dat zo weinig mogelijk subsidies zegt nodig te hebben, krijgt de concessie. De neerwaartse prijsdruk heeft er al toe geleid dat een aantal parken zijn aanbesteed zonder enige subsidie, de zogenaamde zerobids. De voorwaarde om dat waar te maken is superefficiënte productie, en dat lukt alleen met megamolens. De eerste subsidievrije aanbestedingen, vorig jaar in Duitsland, hadden betrekking op windparken die pas na 2024 in gebruik worden genomen. De producenten gokken erop dat er dan turbines op de markt zijn die groot genoeg zijn om de kosten te drukken. Als dat niet zo zou zijn, of als de elektriciteitsprijs sterk gedaald is, kunnen ze er nog onderuit. De boete om het project op te zeggen, is relatief beperkt.
‘Hoe groot de molens moeten zijn om die zerobids rendabel te maken, is in de sector een goed bewaard geheim’, zegt Sawyer. ‘Maar naar mijn inschatting is 12 tot 14 megawatt.’ Die turbines bestaan nu dus nog niet. Maar op de vraag of hij denkt dat er ooit een 20 megawattturbine zal komen, zegt hij: ‘Het tegendeel zou me verbazen, gezien de technologische verbeteringen en de druk om van off shore wind een betrouwbare energiebron te maken die kan concurreren met fossiele bronnen.’
Concurrentieslag
Voor de turbinebouwers is er weinig keuze. Ofwel doen ze mee in de wedstrijd, ofwel dreigen ze weggeconcurreerd te worden. De zware ontwikkelingskosten zorgen wel voor consolidatie in de sector. Voor de megamolens zijn er nog maar drie producenten in de race. MHI Vestas, een joint venture van het Deense Vestas en het Japanse Mitsubishi, leidde de wedstrijd tot voor kort met de turbine van 9,5 megawatt. Dit jaar nam GE de leiding over met de Haliade X, de eerste double digit
turbine. Dat was alleen mogelijk dankzij de overname van het Franse Alstom in 2015. De megamolen zal ontwikkeld en geproduceerd worden in Nantes, SaintNazaire en Cherbourg. De derde speler is het DuitsSpaanse Siemens Gamesa, dat de turbines voor het Rentelwindpark levert. Achter deze kopgroep proberen twee Chinese producenten, Goldwind en Envision, aansluiting te vinden. Sawyer: ‘De Chinezen hebben vooral ervaring met onshore turbines. Afwachten hoe ze het zullen doen.’
Hij voorspelt een harde concurrentiestrijd met grote volumes en lage winstmarges. Daardoor kent de race ook al enkele afvallers. Adwen is de bekendste. Het was voor de helft eigendom van de Franse kerncentralebouwer Areva, maar werd gekocht door Gamesa toen dat bedrijf fuseerde met de winddivisie van Siemens. De ontwikkeling van de Adwenmolens is stopgezet. Ook Samsung heeft gepoogd aan te klampen, maar heeft de strijd gestaakt na één project in Schotland.
‘Hoe groter de turbine, hoe minder er geplaatst hoeven te worden voor dezelfde opbrengst’
NATHALIE OOSTERLINCK
ceo Rentel