TU Delft intensiveert onderzoek drijvende windturbines

Als het aan de Europese Commissie ligt, is alle gebruikte energie in 2050 afkomstig uit duurzame bronnen. Maar om dit doel te kunnen halen, moet er – op grote schaal – gebruik worden gemaakt van drijvende windturbines, stelt Axelle Viré, windexpert aan de TU Delft. ‘Hoewel de techniek momenteel nog in de kinderschoenen staat, is de potentie enorm,’ legt Viré uit. ‘En om die potentie te verzilveren, lanceert de TU Delft het Floating Renewables Lab: een labfaciliteit die alle elementen uit de drijvende windturbineketen en andere offshore hernieuwbare energiebronnen, met behulp van numerieke modellen en AI, aan elkaar knoopt.’ 

Diepe oceanen

We hebben geluk in Nederland. We grenzen aan een ondiepe zee waar je windturbines op de bodem kunt bevestigen. Maar een groot deel van de wereldwijde oceanen is te diep, vertelt Viré. ‘Zodra de zee dieper is dan ongeveer vijftig meter, kun je de molens niet meer vastzetten op de bodem. Althans, het is dan veel gedoe en niet meer rendabel. Je zult ze op drijvende platforms moeten zetten die je met kabels en ankers op hun plek houdt.’ Het is een techniek die nu nog in de kinderschoenen staat, maar waarvoor inmiddels veel interesse is. Zo heeft de Europese Commissie voorgesteld om de Europese offshore windcapaciteit te verhogen van het huidige niveau van 12 GW tot 400 GW in 2050, waarvan naar verwachting een derde afkomstig zal zijn van drijvende windturbines. Dit zal worden aangevuld met 40 GW aan opkomende technologieën, zoals oceaanenergie en drijvende zonne-energie.

Van A tot Z

Welke rol het gloednieuwe Floating Renewables Lab in het realiseren van deze ambitie speelt, is wat betreft Viré klip en klaar. ‘Het Floating Renewables Lab vertegenwoordigt bijna de gehele windturbineketen. Van A tot Z. Zo wordt er aan de TU Delft gekeken naar welke kabels je het beste aan de zeebodem kunt bevestigen, maar bijvoorbeeld ook naar hoe je al die drijvende windturbines ten opzichte van elkaar moet neerzetten. Door daar onderzoek naar te doen, kun je het energierendement substantieel verhogen. Het sturen van het zog – de zuiging die ontstaat door de beweging van zo’n turbine in water – is daar een mooi voorbeeld van. Daarbij wordt gekeken naar het doelbewust veranderen van de hoek waaronder de windturbinebladen in de wind staan. Het effect daarvan is dat het zog achter de turbine gedeeltelijk of geheel óm de volgende turbine heen wordt gestuurd. Dat levert energiewinst op.’

Magisch getal acht

Het unieke aan het Floating Renewables Lab is dat het een combinatie van acht bestaande faciliteiten is, die alle acht hun eigen unieke eigenschappen bezitten. Viré: ‘Het is niet uniek dat we bij de faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen (3mE) een towing tank hebben staan, waar onderzoek gedaan wordt naar hoe drijvende windturbines zich gedragen als er bijvoorbeeld huizenhoge golven ontstaan. Of dat er bij Civiele Techniek en Geowetenschappen (CiTG) een enorme hexapod te vinden is – een zesbenige robot van 6 bij 5 bij 3 meter – waarmee we zo’n turbineconstructie beter kunnen maken. Of dat er bij de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek (LR) onderzoek gedaan wordt naar de aerodynamische eigenschappen van drijvende turbines. Nee, het unieke zit ‘m in het feit dat al deze faciliteiten virtueel aan elkaar geknoopt worden. Sommige onderdelen van het systeem worden fysiek getest, terwijl anderen worden nagebootst met behulp van numerieke modellen die bijvoorbeeld zo’n hexapod kunnen besturen. Dit vereist snelle en nauwkeurige modellen. Onderzoek op het gebied van AI kan hierbij als hefboom fungeren, zodat die real-time modellen alsmaar beter en beter worden.’