We'hebben tienduizenden nieuwe turbines nodig om de net-nul doelstellingen te halen. Shaun Wilkinson / Shutterstock
Om netto nul te bereiken, heeft de wereld misschien wel 200.000 offshore windturbines nodig die 2.000 gigawatt (GW) aan energie opwekken.
Om dit in de juiste context te plaatsen: tegen het einde van 2022 was er wereldwijd 63 GW aan offshore windcapaciteit geïnstalleerd. Binnen de komende 28 jaar moet de offshore windenergiesector uitbreiden zodat deze 32 keer de huidige energiecapaciteit kan produceren.
Maar waar plaatsen we al die extra offshore windparken? De locaties moeten zo gekozen worden dat de energieproductie en sociale voordelen gemaximaliseerd worden, terwijl de impact op het milieu tot een minimum beperkt blijft. Het afwegen van al deze factoren is geen eenvoudige taak.
Hoeveel ruimte hebben we nodig?
Om te bepalen waar we nieuwe turbines moeten plaatsen, is het een goed uitgangspunt om te bepalen hoeveel van de oceaan we moeten gebruiken om de doelstellingen voor 2050 te halen. Deze berekening hangt af van de afmetingen van de turbines, hoe de windenergietechnologie zich waarschijnlijk zal ontwikkelen tussen nu en 2050, en de exacte configuratie van de turbines binnen een windpark.
Samen bepalen deze factoren de toekomstige “vermogensdichtheid” van offshore windparken — hoeveel offshore windvermogen er geïnstalleerd kan worden per oppervlakte-eenheid in de oceaan. Om netto nul te bereiken is 4 megawatt (MW) per vierkante kilometer nodig. Dit betekent dat het gebied in de oceaan dat we nodig hebben voor offshore wind ongeveer 500.000 vierkante km is, wat ongeveer de grootte van Frankrijk is.
Bestaande activiteiten, zoals scheepvaart, bemoeilijken het vinden van locaties voor nieuwe windparken.
Igor Grochev / Shutterstock
Zodra de totale ruimte bekend is, is de volgende taak het verzamelen van gegevens over de factoren die de ontwikkeling van infrastructuur in de oceaan beperken. Er zijn talloze beperkingen, van het zorgen voor voldoende windsnelheid om turbines te laten draaien tot het vermijden van scheepvaartroutes en beschermde gebieden tot de vraag of de zeebodem moeilijk te bebouwen is.
Sommige soorten beperkingen creëren “no-go zones”, omdat een offshore windmolenpark een duidelijke en onaanvaardbare verstoring van een bestaande activiteit zou veroorzaken, zoals een locatie die gebruikt wordt voor militaire oefeningen, voor olieboringen of een scheepvaartroute.
Voor andere beperkingen gaat het erom uit te zoeken of het netto-effect van een windpark schadelijk is voor het milieu of voor de activiteiten die er al plaatsvinden. Het is belangrijk om vast te stellen hoe druk het is op potentiële locaties, omdat dit een basislijn of uitgangspunt vormt voor de beoordeling van de geschiktheid van een locatie.
Hoe vinden we geschikte locaties?
Ons recente onderzoek laat zien hoe dergelijke overwegingen kunnen worden gebruikt om geschikte toekomstige locaties voor offshore windparken te identificeren, met de Britse wateren als casestudy.
Het VK is een toonaangevende regio voor offshore wind, dus het land biedt inzicht in de uitdagingen waarmee men wereldwijd wordt geconfronteerd bij het plaatsen van nieuwe windparken. Het VK is ook toonaangevend op het gebied van wetgeving voor net-nul, inclusief plannen voor het transformeren van de energie-infrastructuur.
Onze studie gebruikte 34 verschillende lagen van beperkingen, waaruit de
beschikbare ruimte voor toekomstige locaties is gedefinieerd door de no-go en drukke zones uit te sluiten.
drukke zones uit te sluiten. We stelden vast dat de beschikbare oceaanruimte voor toekomstige offshore windturbines een gebied van ongeveer 240 vierkante km beslaat, wat overeenkomt met de oppervlakte van het landoppervlak van het Verenigd Koninkrijk.
Uit de gegevens blijkt verder dat, om de basisdoelstelling van netto nul voor huishoudelijke
huishoudelijke elektrificatie in het VK, 7% van dat beschikbare gebied gebruikt moet worden voor offshore windparken. Elektrificatie van woningen verwijst naar de overschakeling van (voornamelijk) gas naar elektrische verwarming.
Voor ambitieuzere decarbonisatiedoelstellingen voor offshore-windenergie, waarbij onder andere rekening wordt gehouden met de toegenomen vraag naar huishoudelijke elektriciteit, stijgt de benodigde ruimte naar 44%.
No-go zones (grijs) en beschikbaar gebied voor toekomstige offshore windparken rond Groot-Brittannië.
Hugo Putuhena
Als toekomstige offshore windmolenparken gelijk verdeeld moeten worden over de beschikbare ruimte, zal tot 70% van de toekomstige locaties overlappen met één tot drie beperkingen. Bovendien zal ongeveer 90% van de toekomstige locaties zich in diep water moeten bevinden (ruwweg 60 m diep).
Nieuwe technologie, zoals drijvende platforms, zal cruciaal zijn om windturbines op deze plaatsen te kunnen installeren.
Netto nul bereiken
Onze studie suggereert dat de enorme uitbreiding van offshore windmolenparken die nodig is om de netto nuldoelstellingen te halen, haalbaar kan zijn. Bovendien kan dit worden gedaan zonder het gemiddelde niveau van overlap met bestaande activiteiten in Britse wateren te verhogen.
Het is echter nog steeds mogelijk dat een uitbreiding van offshore windenergie het milieu schaadt of bestaande oceaanactiviteiten beperkt. In het geval van beschermde mariene zones zouden windmolenparken er bijvoorbeeld voor kunnen zorgen dat vissen en dieren zich niet naar aangrenzende delen van de oceaan kunnen verspreiden. Dit zou mogelijk enkele van de doelstellingen achter het creëren van de beschermde zone ondermijnen.
Toenemende interactie tussen windmolenparken, natuurlijke ecosystemen, erfgoed
sites zoals scheepswrakken en menselijke activiteiten is onvermijdelijk. Zonder zorgvuldige planning en studie kunnen deze interacties het milieu schaden en bredere menselijke activiteiten verstoren. Daarom moeten ze voorzien en proactief aangepakt worden.
De overstap naar turbines in dieper water en verder weg van de kust brengt echter een aantal echte uitdagingen met zich mee. Het zijn deze uitdagingen die overwonnen moeten worden door verbeterde technologie.
Hugo Putuhena is verbonden aan de Supergen Offshore Renewable Energy (ORE) hub en de Royal Academy of Engineering Chair in Emerging Technologies – Intelligent & Resilient Ocean Engineering.
Fraser Sturt is adjunct-directeur van het Marine & Maritime Institute van de Universiteit van Southampton's. Hij ontvangt financiering van het Engineering X-programma van de Royal Academy of Engineering, dat kijkt naar een veiliger einde van het technische leven van offshore-infrastructuur en schepen, en van de Arts & Humanities Research Council als onderdeel van het project Towards a National Collection Unpath'd waters.
Susan Gourvenec ontvangt financiering van de Royal Academy of Engineering ter ondersteuning van haar leerstoel in Emerging Technologies for Intelligent & Resilient Ocean Engineering.
