Cabooter, Y.

Dewilde, L.

Palmers, G.

Open Marine Archive

Palmers, G. et al. (2002). Offshore windenergie in Belgi'e : situering, potentieel en implementatie. In : V. Van Lancker et al. (eds.). . 
Colloquium 'Kustzonebeheer vanuit geoecologische en economische invalshoek'. Oostende (B), 16-17 mei 2002. Genootschap van 
Gentse Geologen (GGG)-Vlaams lnstituut van de Zee (VLIZ). VLIZ Special Publication 10 : Oostende, Belgium. 
OFFSHORE WlNDENERGlE IN BELGIE EN DE EU: SITUERING, POTENTIEEL EN IMPLEMENTATIE 
Geert Palmers, Luc Dewilde, Yves Cabooter 
ir. Geert Palmers, ing. Luc De Wilde & ir. Yves Cabooter. 3E, Verenigingsstraat 39, B-1000 Brussel. Tel. +32 2 
217 58 68 ; Fax +32 2 219 79 89. E-mail: Geert.PalmersO3E.be; Web: www.3E.be 
1. Europees en Belgisch beleid 
De Europese energievoorziening is in stijgende mate afhankelijk van invoer. Momenteel is ca. 50% van onze 
energievoorriening gebaseerd op import, en dit aandeel wordt verwacht te stijgen naar 70% tegen 2030 [EUOO]. 
Het primaire energiegebruik steeg met 1,9% (1998). Het aandeel van aardgas en hemieuwbare energie stegen 
met respectievelijk 4,3 en 3,7 % [EU02]. 
Het Europese energiebeleid richt zich op voorrieningveiligheid, duurzaamheid en economische competitiviteit van 
de Europese Unie. Hemieuwbare energie kan in dit beleid een centrale rol vervullen. Als inheemse bron met 
lage tot zeer lage milieu-impact draagt de optie bij tot de duurzaamheid van het Europese energiesysteem. 
Dankzij de technologische ontwikkelingen in het voorbije decenium is hemieuwbare energie in een groeiend 
aantal situaties een economisch competitieve optie. Daamaast draagt een stijgend gebruik van hemieuwbare 
energie bij tot prijsstabiliteit van energiediensten. 
De Europese Commissie publiceerde in 1997 het Witboek 'Energie voor de toekomst : duurzame bronnen van 
energie'. Hierin werd een doelstelling vooropgesteld om tegen 2010 12% van het bmto binnenlands verbruik van 
de EU te produceren op basis van hemieuwbare energiebronnen. Momenteel bedraagt de bijdrage ca. 6%. 
In 2001 werd de eerste Europese richtlijn over hemieuwbare energiebronnen goedgekeurd, gericht op het 
bevorderen van elektriciteitsproductie op basis van deze bronnen. De richtlijn introduceert een 
rapporteringsplicht over de evolutie van het aandeel van het verbruik van elektriciteit uit hemieuwbare bronnen in 
iedere lidstaat, en een verplichting invoert m.b.t garantie van oorsprong van deze elektriciteit. Verder worden er 
indicatieve doelstellingen per lidstaat aangegeven, en een globale EU15 doelstelling van 22,1% aandeel van 
groene stroom in het bruto binnenlands elektriciteitsverbruik. De Europese Commissie kan, indien de natuurlijke 
evolutie afwijkt van de vooropgestelde doelstellingen, bindende maatregelen voorstellen. Belgie heeft hierbinnen 
een indicatieve doelstelling van 6% tegen 2010. 
Belgie heeft de Europese doelstellingen voor elektriciteit op basis van hemieuwbare bronnen opgenomen in zijn 
regionale en federale wetgeving.: Belgie beoogt om 6% van zijn elektriciteitsverbruik te realiseren op basis van 
hernieuwbare bronnen tegen 2010. 
De huidige bijdrage van hemieuwbare bronnen in Belgie is beperkt tot ca. 1% van het elektriciteitsverbruik. 
Palmers, G. et al. (2002). Offshore windenergie in Belgi'e : sifuering, potentieel en implementatie. In : V. Van Lancker et al. (eds.). : 
Colloquium 'Kustzonebeheer vanuit geoecologische en economische invalshoek'. Oostende (B), 16-17 rnei 2002. Genootschap van 
Gentse Geologen (GGG)-Vlaams lnstituut van de Zee (VLIZ). VLIZ Special Publication 10 : Oostende, Belgium. 
-- 
- - - -- -- - -- - - -- 
2. Potentieel windenergie 
2.1. Potentieel EU 
Verschillende studies hebben een inschatting gemaakt van het offshore windpotentieel in Europa. [HAS 951 
[HOL 001. Beide studies in referentie schatten het technisch offshore wind potentieel groter dan het 
elektriciteitsverbruik van de EU. Afnankelijk van de waterdiepte (maximaal 40  m) en de afstand tot de kust 
(maximaal30 km) bedraagt het cumulatief offshore windpotentieel 2800 TWhla (see Figuur ) 
offshore potential in the EC 
Figuur 1: Offshore windpotentieel in de EU 
2.2. Potentieel Belnie 
Het technisch potentieel werd in verschillende bronnen ingeschat sinds 1984. Voor offshore wind varieren de 
schattingen tussen een jaarproductie van 0 - 4500 GWhljaar al naargelang de veronderstellingen. De meest 
recente studies, die de beperkingen van concurrerende economische en ecologische functies in rekening nemen, 
schatten een jaarproductie van 3000 a 4500 GWh. 
1 2165 ( De Grootte et al. I Realiseerbaar 2010 1 
Tabel 1. Potentieel wind energie in Belgie 
Installed 
capacity (MW) 
3 000 
1 500 
100 
2100 
1500 a 2000 
Energy production (GWhlyr) 
200 
1200 
Referentie 
Dewilde et. Al. 1984 
EWEA 1990 
Van Leuven et al. 
On shore 
2 700 
3 000 
1200 a 
Opmerkinge 
Technische potentieel 
Economische 
4500 
Offshore 
3000 
Total 
5700 
4200 a 
1995 
De Ruyck 1996 
ODE 1997 Enkel Vlaams 
AMPERE Commissie 
Gewestldatum ? 
2020 
Palmers, G. et al. (2002). Offshore windenergie in Belgye : situering, potentieel en implementatie. In : V. Van Lancker et al. (eds.). 3 
Colloquium 'Kustzonebeheer vanuit geoecologische en econornische invalshoek'. Oostende (B), 16-17 rnei 2002. Genootschap van 
Gentse Geologen (GGG)-Vlaarns lnstituut van de Zee (VLIZ). VLIZ Special Publication 10 : Oostende, Belgium. 
. . . - . 
- 
-. 
3. lmplementatie Offshore windenerqie 
3.1. Afweqinq onshore versus offshore windenerqie 
De beperkte beschikbare ruimte op land is een drijvende kracht voor de ontwikkeling van offshore windenergie. 
Andere voordelen zijn : 
Beschikbaarheid van grote open ruimtes 
Grotere windsnelheden 
Lagere turbulentie, waardoor de opbrengst hoger ligt en de vermoeiingsbelasting afneemt en de levensduur 
stijgt 
Lagere wind-shear, waardoor kleinere torens kunnen gebruikt worden 
Hiertegenover staat de hogere kapitaalkost als gevolg van : 
Additionele kosten van mariene fundering 
Hogere kosten als gevolg van netkoppeling, en in sommige gevallen de versterking van zwakke netten in 
kustgebieden 
Duurdere installatie als gevolg van de beperkte en moeilijke toegang tijdens slechte weersomstandigheden 
Beperkte toegang tijdens de operationele periode voor onderhoud, die kan leiden tot lagere 
turbinebeschikbaarheden en dus tot lagere opbrengsten. 
3.2. Economische aspecten 
Offshore windenergie vereist initieel hogere investeringskosten dan onshore t.g.v de hogere funderingskosten en 
de netkoppeling. Bijkomend verhoogd de 'marinisering' van windturbines de kosten van offshore wind. 
lnvesteringskosten zijn gereduceerd van tyisch 2200 nlkW voor de eerste Deense offshore windparken naar een 
kost van 1650 nlkW voor Horns Rev, overeenkomend met een elektriciteitskost van 4,9 OcentslkWh. Grotere 
windturbines zullen de investeringskosten per MW verder doen dalen, tesamen met goedkopere 
geoptimaliseerde installatie en onderhoudstechnieken. 
Voor grote projecten is het nog onduidelijk onder welke voorwaarden (due diligence, certificatie, verzekeringen) 
bankleningen toegestaan worden voor grote offshore windprojecten. Het succesvol realiseren van 
demonstratieprojecten is hiertoe essentieel. 
Palmers, G. et al. (2002). Offshore windenergie in BelgR : situering, potentieel en implementafie. In : V. Van Lancker et al. (eds.). 4 
Colloquium 'Kustzonebeheer vanuit geoecologische en economische invalshoek'. Oostende (B), 16-17 rnei 2002. Genootschap van 
Gentse Geologen (GGG)-Vlaams lnstituut van de Zee (VLIZ). VLIZ Special Publication 10 : Oostende, Belgium. 
. - . -. 
- -- 
%@j@-d and al aE$bre WlM Emrw fasts 
Figuur 2 : Huidige en geprojecteerde energieproductiekosten voor offshore windenergie 
3.3. Technolonie 
De wind turbines die in de eerste demonstratieprojecten windenergie off-shore worden toegepast zijn aangepaste 
of "gemarineerde" on-shore ontwerpen. Op basis van de markt voor windenergie off-shore die zich momenteel 
aftekend, is het zeer waarschijnlijk dat geheel nieuwe concepten voor optimale off-shore technologic zullen 
ontwikkeld worden in de komende 10 a 20 jaar. 
Aangepast design 
Verbeterde ontwerpen kunnen erin bestaan het aantal componenten te verminderen of passieve systemen toe te 
passen. Voorbeelden hiervan zijn ontwerpen zonder tandwielkast, passieve pitch controle, downwind turbines 
met vrije kmi-controle, het gebruik van nieuwe materialen zoals koolstofvezels. 
Het valt te verwachten dat voor windturbines die ver in zee staan het concept van afwindse turbine met 2 wieken 
met hoge tipsnelheidsverhoudingen aan een heropleving zullen toe zijn. Off-shore concepten zullen 
vernieuwende installatieconcepten bevatten evenals elektrische conversie-en transport-innovaties, 
corrosiebescherming en integratie van ontwerpvoorwaarden als golfslag-en windbelasting. 
Pitch-gestuurde turbines met variabele snelheid zullen het marktsegment van de grote machines domineren. 
Nieuwe generator concepten 
Het rotatiesnelheidssysteem houdt verband met het concept van het elektrotechnisch systeem van de tutbine. In 
vroegere traditionele ontwerpen werd meestal een rotor met constante snelheid gekoppeld aan een asynchrone 
of inductiegenerator toegepast. Dit ontwerp is eenvoudig en robuust en het wordt vaak gebruikt in combinatie met 
een stall geregelde rotor. In de vakliteratuur wordt veelal naar dit concept verwezen als het 'het typisch Deense 
concept'. 
Om het geluid te beperken en ook de opbrengst bij lagere windsnelheden (~7mls) te verhogen wordt vaak een 
systeem met tweevoudige snelheid toegepast. Dit wordt hoofdzakelijk bekomen door gebruik van een generator 
met poolaanpassing (1000-1500 rpm). 
Palmers, G. et al. (2002). Offshore windenergie in Belgre : situering, potentieel en implementatie. In : V. Van Lancker et al. (eds.). 
Colloquium 'Kustzonebeheer vanuit geoecologische en economische invalshoek'. Oostende (B), 16-17 mei 2002. Genootschap van 
Gentse Geologen (GGG)-Vlaams lnstituut van de Zee (VLIZ). VLIZ Special Publication 10 : Oostende, Belgium. 
De voorbije 10 jaren hebben een aantal ontwikkelingen op dit vlak plaatsgevonden: 
Semi-variabele snelheid met gebruik van een dubbel gevoede inductiegenerator. Dit laat 25% variatie in de 
snelheid toe. De stator van de generator is direct met het net gekoppeld. De gewonden rotoris aan het net 
gekoppeld door middel van een vermogensomvormer. 
Het direct aangedreven synchrone generator systeem: de rotor is hierbij direct verbonden met een mulitpool 
generator met laag toerental en er is geen reductiekast nodig wat het mechanisch gedeelte sterk 
vereenvoudigt. 
Directe aandrijving van een generator op hoogspanning: er wordt gebruik gemaakt van een rotor met variable 
snelheid en met permanente magneten. De uitgang op een spanning van 20kV wordt via diodes omgevormd 
tot gelijkstroom. De turbines worden in groepen geconnecteerd en het gegenereerde vermogen zal zonder 
nood aan een transformator naar het net worden gebracht. 
Grotere machines 
Deze ontwikkeling naar grotere machines is natuurlijk w k  bepaald door kostenaspecten: 
Golfslag is de belangrijkste factor die de vereiste sterkte en gewicht van off-shore funderingen voor 
windturbines bepaalt. Bijgevolg is het veel rendabeler van grote windturbines in te zetten omdat de omvang 
en de kosten van de funderingen niet proportioneel met de grwtte van de windturbine toenemen. 
Netkoppeling is een andere belangrijke kostfactor. Het is duidelijk veel goedkoper om minder turbines aan het 
net te koppelen voor een gegeven totaal wind park vermogen. 
Grotere machines laten toe kosten te besparen op gebied van onderhoud omdat er minder eenheden zullen 
moeten worden bezocht per boot. 
Verder opschalen van de wind turbines behoort nog tot de mogelijkheden hoewel de logistieke aspecten van 
zulke grote eenheden op land al behoorlijk moeilijk zijn geworden. Schachtdiameters zullen bij voorkeur niet 
groter zijn dan 4.2 tot 4.4 meter indien zij in normale secties per vrachtwagen of trein dienen te worden 
getransporteerd. Zowel fabrikanten als klanten verkiezen machines die reeds grondig op land zijn getest 
vooraleer ze op zee te gaan installeren. 
Netkoppeling 
De technische implementatie van offshore windpark netkoppeling zal worden beheersd door de parameters 
gei'nstalleerd verrnogen en afstand tot de kust. Bij kleine off-shore windparken zeer dicht bij de kust kan de 
netkoppeling gerealiseerd worden door middel van een of meerdere middenspanningslijnen. Het balanceren van 
het reaktief vermogen en de spanningsstabiliteit kan bij deze toepassingen moeilijkheden opleveren. 
Toekomstige offshore windparken zullen een gei'nstalleerd vermogen hebben van 1000 MW of meer en bevinden 
zich veel verder van de kust. Deze parken dienen aan het transmissienet gekoppeld worden via hoogspanning of 
extra hoge spanningslijnen met offshore onderstations op aparte platformen. 
Voor lange afstanden enlof voor grote vermogens worden AC-connecties echter gepenaliseerd door relatief hoge 
verliezen. De koppeling tussen het off-shore windpark en het net op het vasteland kan gerealiseerd worden door 
een zogenaamde DC-link (Direct Current) die we1 ACIDC (offshore) en DCIAC (onshore) vermogenomvormers 
Palmers, G. et al. (2002). Offshore windenergie in Belgre : situering, potentieel en implementatie. In : V. Van Lancker et al. (eds.). i 
Colloquium 'Kustzonebeheer vanuit geoecologische en economische invalshoek'. Oostende (B), 16-17 mei 2002. Genootschap van 
Gentse Geologen (GGG)-Vlaams lnstituut van de Zee (VLIZ). VLIZ Special Publication 10 : Oostende, Belgium. 
vereist. De turbines onderling worden verbonden met een middenspanningsnet waarbij elke turbine is uitgerust 
met een step-up transformator tussen het interne laagspanningssysteem (< 1 kV) van de windturbine en het 
middenspanningsdeel op spanningen tot 36kV. Deze transfomator en de aanverwante 
middenspanningsschakelapparatuur zal worden gei'nstalleerd binnenin de toren of de gondel van de windturbine. 
Alhoewel momenteel nog niet beschikbaar op de markt, lijkt het opportuun om bij grotere windturbines de 
uitgangsspanning en de nominale spanning van de generator op middenspanning te brengen. Verder lijkt het 
onwaarschijnlijk dat hoogspanning zal worden gebruikt voor interconnectie van windturbines om wille van de 
hogere specifieke techniciteit en de verbonden kosten. 
Een alternatief voor een middenspanningsnet om het windpark te verbinden, is een DC net. Hierdoor worden 
synchronisatieproblemen tussen windturbines vermeden wat het mogelijk maakt turbines met variabele snelheid 
onderling te verbinden. Tot vandaag zijn dergelijke systemen nog niet toegepast en is de technologic om 
dergelijke interconnectjes te maken nog niet beschikbaar. 
3.4. Impact van offshore windenemie 
De realisatie van offshore windenergieprojecten in de Belgisch tenitoriale zee levert een betekenisvolle bijdrage 
tot de doelstellingen van het Europees en Belgische energiebeleid, op het vlak van emissiereducties en 
'inheemse' energieproductie. 
Vemeden C02 emissies 
Een gemiddeld park van 100 MW gei'nstalleerd vermogen verrnijdt een C02 emissie van minstens 110 kton 
C02ljaar (Belgische energiemix), hetgeen overeenkomt met de absorptie van 22 000 ha bos, t.t.z vergelijkbaar 
met 5 keer de jaarlijkse absorptie van het zonienwoud. 
Socio-economische impact 
Wind heeft een belangrijke socio-economische impact. De windindustrie genereert ca. 4,s joblMW aan directe 
werkgelegenheid. 
Energieproducfie 
Een typisch 100 MW windpark produceert ca. 330 GWhljaar, equivalent aan het jaarverbnrik van 
100 000 Belgische gezinnen. 
Figuur 3 geeft een vergelijking tussen de verwachte bijdrage van alle hemieuwbare bronnen, inclusief offshore 
windenergie, met een equivalente elektriciteitsproductie op basis van de ontgonnen steenkool (enige significante 
'inheemse' energiebron in Belgienaast hernieuwbare bronnen) in de periode 1917 - 1990 (gebaseerd op een 
rendement van een steenkoolcentrale van 40%). Hieruit blijkt dat het potentieel aan elektriciteitsproductie van 
offshore windenergie in de Belgisch territoriale wateren in grootte-orde vergelijkbaar is met deze van een grote 
steenkoolmijn (25% van het Kempische bekken), maar dan onuitputbaar en met zeer lage emissies. 
Palmers, G. et al. (2002). Offshore windenergie in BelgTe : situering, potentieel en implementatie.. In : V. Van Lancker et al. (eds.). 7 
Colloquium 'Kustzonebeheer vanuit geo-ecologische en econornische invalshoek'. Oostende (B), 1 6-17 mei 2002. Genootschap van 
Gentse Geologen (GGG)-Vlaams lnstituut van de Zee (VLIZ). VLIZ Special Publication 10 : Oostende, Belgium. 
~. - - .. . . . . -. .. - .- - - -. --a - - - -. - - 
- ~ ~ -. ... 
. .. . . - - . -. .- . . - Kernpisch skenkoolbekken 1917-1990 
Gemiddelde Steenkooltekkens Belgie 1917-1990 
-Gemiddeld Kernpixh Steenkoolbekken 
Offshore Wind Belgie 
Onshore Wind Belgie 
Biomassa Belgie 
Totaal Hernieuwbaar Belgie 
Totaal Hemieuwbaar Lange Termijn (Optimistic) : 
i I o b a l  Hernieuwbaar Lange Termijn (Pessimisk) 
19W 1950 2033 2050 Z1W 
laar 
Figuur 3 : Vergelijking met de equivalente elektricitetisopwekking op basis van de steenkookproduktie 1917 - 
1990 met de potentiele bijdrage van hemieuwbare bronnen tot elektriciteitsproductie na 2000. 
Visuele impact 
De eerste generatie offshore windparken zal in een zone gebouwd worden die nog zichtbaar is vanuit de kust. 
Figuur geeft een impressie van een offshore windpark van 100 MW op 6km van de Belgische kust. Hoewel een 
visuele impact inherent een subjectief gegeven is, bieden windturbines het voordeel dat het na een zijn 
economisch levensduur eenvoudig kunnen vennrijderd worden als er betere beschikbare technologie zou zijn. 
De volgende generatie offshore windparken, gebaseerd op windturbines met een eenheidsverrnogen van 3 a 5 
MW kunnen gerealiseerd worden buiten het gezichtsveld vanuit de kust. 
Palmers, G. et al. (2002). Offshore windenergie in Belgye : situering, potentieel en implementafie. In : V. Van Lancker et al. (eds.). 8 
Colloquium 'Kustzonebeheer vanuit geo-ecologische en ewnomische invalshoek'. Oostende (B), 16-17 mei 2002. Genootschap van 
Gentse Geologen (GGG)-Vlaams lnstituut van de Zee (VLIZ). VLIZ Special Publication 10 : Oostende, Belgium. 
. . . . - - - - - - - - -- 
-.- .. . 
Referenties 
[GRU 941 Grubb M., Meyer N., "Renewable energy sources for Fuels and Electricity" Island Press, Washington 
DC, 1994 
[TRO 891 Troen I, Petersen E., "The European Wind Atlas" Riso National Laboratory, Roskilde (DK), 1989 
[WVI 931 Van Wijk A.J.M., Coelingh J.P., "Wind potential in OECD countriesWniversity of Utrecht,l993 
[HAS 951 Germanische Lloyd, Garrad Hassan, "Study of Offshore Wind Energy in the EC" Joule I project, 
Verlach natiirliche energie, BrekendorF 1995 
[HOL 001 Holger Soker, Rehfeldt Knud "Offshore wind energy in the North Sean a study by DEW1,October 2000 
VUD 011 Consortium 'Concerted Action on Offshore Wind Energy in Europe' "Offshore wind energy : ready to 
power a sustainable Europe" Delft University Wind Energy Research Institute 2001- European 
Commission 
[WIN 991 "Windforce 10 , A blue print to achieve 10% of windpower penetrationn Published by EWEA, 
Green peace 


Offshore windenergie in België en de EU: situering, potentieel en implementatie

http://www.vliz.be/imisdocs/publications/24662.pdf

Offshore windenergie in België en de EU: situering, potentieel en implementatie

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Open Marine Archive