Sophie Broekers ontdekte hoe windparken op zee hun stroom veel kosten-effectiever aan land kunnen brengen via hun enorm dure kabels. Tijdens haar afstudeerproject simuleerde ze een drijvend zonnepark tussen de windmolens op de Noordzee, met veelbelovende resultaten. ‘In dit project kreeg de theorie uit mijn natuurkundestudie betekenis.’

Wat vind jij zo interessant aan offshore energie, energie vanaf zee?

‘Het mooiste aan offshore is dat de windturbines op zee veel groter en hoger zijn en daardoor veel meer vermogen hebben. Zonder omwonenden die er last van hebben, staan bijvoorbeeld voor de kust van Noord-Holland het windpark Hollandse Kust Noord, met 69 turbines op negentig vierkante kilometer. Enorm groot.’ 

‘Natuurlijk is het ook enorm duur om zo’n park te bouwen en te onderhouden. Van de kosten voor bouw en onderhoud, nu zo’n tachtig euro per megawatt, zit een derde van de kosten in de aansluiting met het stroomnet. Oftewel de kabels. Om ook bij harde wind zo veel mogelijk stroom te oogsten, heeft de kabel van het park naar het land een capaciteit van 700 megawatt. Maar de capaciteit van die kabel wordt meestal maar voor de helft gebruikt.’ 

En jij hebt gewerkt aan een oplossing voor dat dure probleem?

‘Ik onderzocht of we die grote kabel efficiënter kunnen gebruiken als we tussen de windmolens op zee ook een zonnepark aanleggen. Ik deed mijn afstudeerproject bij Whiffle, een bedrijf dat met Large Eddy Simulation precieze weersvoorspellingen doet. Vooral op het gebied van wind kunnen zij bijvoorbeeld heel goed voorspellen hoe ver windmolens op zee uit elkaar moeten staan om elkaars wind niet af te vangen.’

‘Ik wilde onderzoeken of zonnestroom uit zonnecellen tussen de windmolens complementair is aan de stroom die de windmolens produceren. Met simulaties van zonnestraling en wolken zocht ik uit of die zonnecellen vooral veel stroom zouden produceren als de stroomkabel capaciteit overheeft, dus als er weinig wind is. Als de zonnecellen vooral actief zijn als er ook veel wind is, wordt er veel stroom weggegooid omdat het niet door de kabel past.’

Kwam je tot een hoopvol resultaat?

‘Zeker! Ik ontdekte dat wind en zon elkaar op zee zo goed kunnen aanvullen, dat het heel goed kan werken om een zonneveld tussen de windmolens aan te leggen. Het windpark levert 759 megawatt op, de simulatie laat zien dat een zonnepark daaraan nog zo’n 700 megawatt kan toevoegen. Dat is dus bijna een verdubbeling van het vermogen, terwijl er maar vijf procent meer stroom wordt weggegooid omdat het niet door de kabel past. De capaciteit van de stroomkabel zou elf procent meer worden benut.’

Moeten we onmiddellijk offshore zonneparken aanleggen tussen de windmolens?

‘Het is wel een uitdaging om drijvende zonneparken op de Noordzee te leggen, door de grote golven daar. Ook komt er zowel uit wind als uit zon relatief weinig stroom tijdens de uren waarop we de meeste stroom gebruiken: in de vroege ochtend en de vroege avond. Een batterij zou dat kunnen oplossen. Die kan bij overcapaciteit stroom opslaan om de hoeveelheid stroom die door de kabel loopt stabieler te houden en zelfs op te voeren op de momenten waarop we meer stroom gebruiken.’

Dus met een batterij erbij is het offshore park met zon en wind helemaal compleet?

‘Een batterij zou het park sterk verbeteren. Alleen blijkt uit mijn analyse dat je een batterij nodig hebt van 450 megawatt om die minimale 1 megawatt in de kabel te garanderen, en die bestaat nog niet. De grootst mogelijke batterij is 400 megawatt en die is al zo duur, dat het verliesgevend zou zijn om hem te plaatsen.’

Wat is op dit moment het allerbelangrijkste om de energietransitie te laten slagen?

‘Investeren in batterijtechniek. We kunnen al onze energie uit zon en wind halen, maar zolang je die niet kunt opslaan, kunnen we nooit naar honderd procent groene energie. Er is te lang te veel focus geweest op het opwekken van energie en te weinig op opslag. Nu lopen we aan tegen netcongestie: een overbelast stroomnet met op sommige momenten tekort aan stroom.’

‘We moeten sowieso veel meer technieken combineren voor een geslaagde energietransitie. Het doel is om energiehubs te creëren, waarin we vraag en aanbod van energie in bepaalde gebieden op elkaar afstemmen. CrossWind, dat het windpark Hollandse Kust Noord ontwikkelde en bouwde, onderzoekt of een waterstoffabriek in het park de overcapaciteit bij veel zon en wind kan omzetten in groene waterstof.’

Wat vond jij het leukst aan jouw project?

‘Ik wil heel graag mijn steentje bijdragen aan groene energie. Tijdens mijn natuurkundestudie was ik heel lang bezig met veel data, veel sommetjes, heel veel wiskunde en veel theorieën. In dit project werd het echt praktisch en kreeg het allemaal betekenis. Ik heb nu met echte data gewerkt, gezien hoeveel geld erin omgaat en gezien dat de combinatie van windmolens en zonnepanelen op zee echt toekomstperspectief biedt.’ 

Heb je ook weleens een tegenvaller moeten incasseren?

‘Ik runde simulaties: met enorm veel computerkracht simuleer je dan bijvoorbeeld in anderhalve week tijd een heel jaar. Binnen zonnestraling zijn er heel veel parameters. Samen met iemand die me veel heeft geholpen, kwam ik er na drie maanden achter dat de simulaties niet goed genoeg waren. Er zat een bug in het simulatieprogramma. Daarom moest ik drie maanden werk weggooien en opnieuw beginnen. Veel code die ik had geschreven kon ik gelukkig nog gebruiken en de analysemethode ook. We hebben nieuwe data in het programma gegooid en uiteindelijk haalde ik de verloren tijd wel weer in.’

Waarom ben je natuurkunde gaan studeren?

‘Ik wilde begrijpen wat er om me heen gebeurt, begrijpen hoe de wereld werkt. Ik ben heel exact. Na mijn bachelor in Eindhoven ben ik naar Delft gekomen om de master Toegepaste Fysica te gaan doen, omdat hier veel aandacht is voor groene energie.’

Heb je tijdens je project veel aan je studie gehad?

‘Natuurlijk had ik veel aan de theorie en de kennis die ik er opdeed, maar ik moest tijdens het project veel nieuwe dingen doen. Ik moest veel data analyseren en ook een economische analyse doen. Dat leerde ik snel. Ik heb vooral gemerkt dat ik dankzij mijn studie heel analytisch kan nadenken.’

Wat zijn je toekomstplannen?

‘Ik ben net begonnen bij consultancybureau Pondera. We geven technisch advies bij duurzame energieprojecten en onderzoeken de effecten van offshore energieparken. Niet alleen in Nederland, maar juist ook in Azië. Er zijn bijvoorbeeld kantoren in Zuid-Korea en Indonesië. Ook daar valt heel veel te winnen. Ik vond het belangrijk dat mijn werk heel technisch blijft.’

Tekst: Rianne Lindhout