Integratie en transport windenergie

Het energiesysteem van morgen maak je nu

Om in de toekomst een netwerk voor duurzame (wind)energie te hebben moeten we vandaag met zijn allen een flinke slag slaan. Want ‘climate change’ begint met ‘system change’. Daarom werkt TNO vandaag met partners aan concrete systeemoplossingen om offshore energie efficiënt naar land te brengen. Vraag en aanbod slim op elkaar af te stemmen. Maar ook aan de biodiversiteit rondom windparken. We kunnen alleen de klimaatdoelstellingen behalen als we vandaag werken aan het systeem van morgen.

Waarde windenergie maximaliseren

Door de enorme groei van wind op zee in combinatie met conversie en opslag ontstaan nieuwe ondernemingen. Aanbod en vraag worden minder voorspelbaar, markten veranderen. We onderzoeken welke factoren hierin een rol spelen en hoe die de afwegingen en besluiten van ontwikkelaars van windparken beïnvloeden. Want om de waarde van grote volumes windenergie in het toekomstige energiesysteem te maximaliseren, is het noodzakelijk te zorgen voor duurzame businesscases voor ontwikkelaars tot 2030, 2050 en daarna.

Het is nog onzeker hoeveel wind straks in het energiesysteem moet worden opgenomen, hoeveel als elektriciteit naar de industrie gaat, hoeveel geconverteerd wordt naar waterstof en andere energiebronnen als warmte en chemicaliën, en hoeveel op verschillende manieren wordt opgeslagen. Met onze tools en modellen kunnen ontwikkelaars een solide businesscase opbouwen.

Benodigde infrastructuur

De toename van de capaciteit van wind op zee naar 21 gigawatt in 2030 betekent een forse uitbreiding van de infrastructuur op korte termijn. Zowel voor elektriciteit als voor waterstof. In samenwerking met het bedrijfsleven onderzoeken we welke infrastructuur nodig is. Daarbij kijken we welke combinaties mogelijk zijn van aansluiting op het elektriciteitsnet en aansluitingen met andere hernieuwbare technologieën zoals drijvende zonnepanelen.

Ook onderzoeken we in welke mate conversie van windenergie via elektrolyse naar waterstof nodig is. Waterstof als energiedrager biedt kostenvoordelen voor transport van grote vermogens over lange afstanden en kan opgeslagen als buffer zorgen voor de benodigde flexibiliteit in de energievoorziening. Voor het transport in de vorm van elektriciteit doen we onderzoek naar de betrouwbaarheid van de kabels en de elektrische verbinding met electrolysers en batterijen.

Integreren opwek, opslag en conversie

Een nieuwe ontwikkeling is het combineren van hernieuwbare energiebronnen met conversie en opslag. Windparken, zonneparken, electrolysers en batterijsystemen werken dan samen als één duurzame hybride energiecentrale. We onderzoeken hoe al deze onderdelen van opwek, opslag en conversie zijn te integreren, controleren en beheersen. De uitkomsten zijn van groot belang voor de ontwikkeling van toekomstige windparken, zowel op land als offshore.

Met ons Energie Management Systeem (EMS) is het energieaanbod nauwkeurig af te stemmen op de marktvraag en wordt daardoor het elektriciteitsnet optimaal benut. Het EMS maakt gebruik van simulatie-, optimalisatie- en controlemodellen. Een uniek hulpmiddel voor ontwerpers, ontwikkelaars, exploitanten en netbeheerders.

Energiehubs op zee

Landen aan de Noordzee, met name Nederland, Duitsland, België en Denemarken, werken steeds nauwer samen aan de ontwikkeling van wind op zee. De aandacht gaat nu vooral uit naar energiehubs, kunstmatige eilanden, verbindingen met meerdere landen en nieuwe netwerkconcepten die door windparken opgewekte elektriciteit kunnen omzetten naar bijvoorbeeld waterstof en naar de aangesloten landen. We onderzoeken hoe de toekomstige energiehubs voor alle betrokken partijen rendabel zijn in te richten.

Verder ontwikkelen we concepten voor netaansluiting van offshore projecten, onderzoeken conversie naar en transport van waterstof, maar kijken ook of en hoe de bestaande elektrische infrastructuur is uit te breiden. We ontwikkelen niet alleen innovaties in technologie, maar buigen ons ook over marktmechanismes en commerciële aspecten.