Optimale grootte voor windturbines op zee: is het tijd om te standaardiseren?

Nieuwsbericht |
TKI Wind op Zee
TKI Urban Energy
|
Afb

Is het tijd om de grootte van offshore windturbines te standaardiseren? Op 17 mei organiseert TKI Wind op Zee haar 10e webinar om de resultaten van een recent onderzoek naar de optimale grootte en standaardisatie van offshore turbines te presenteren en te bespreken. De vraag is of groter ook beter en noodzakelijk is voor onze duurzame energieproductie.

Het afgelopen decennium zijn de kosten van windenergie op zee fors gedaald door een combinatie van schaalvoordelen, innovatie en capaciteitsvergroting van windturbines, wat op zich ook een grote innovatie is. Waar we in 2013 4MW turbines offshore plaatsten, installeren we nu turbines van 14MW tot 15MW.

Hoe ver de industrie deze capaciteitsverhoging van windturbines kan doordrijven, is niet bekend. Wat we wel weten, is dat we al eerder de eerst voorgenomen lilmieten hebben overschreden. Hoewel de elektriciteitsproductie van de turbines toeneemt, stijgen ook de kosten van de turbine, de wieken, de toren en de kosten van transport en installatie. Het is denkbaar dat op een gegeven moment het extra rendement van de capaciteitsuitbreiding niet opweegt tegen de extra kosten in de gehele waardeketen. Daarnaast worden de voor- en nadelen van het continu opschalen van windturbines binnen de sector zelf ter discussie gesteld.

Ten tweede rijst de vraag naar het potentieel voor standaardisatie en industrialisatie van de windturbines en de toeleveringsketen die betrokken zijn bij productie, transport en installatie. Zolang het vermogen van turbines blijft veranderen, zal het moeilijk zijn om schaalvoordelen te realiseren door standaardisatie van het ontwerp en de componenten voor windturbines, draagconstructies, installatieapparatuur, etc. Dit betekent dat de trend naar kostenverlaging door de toename van het turbinevermogen gaat gepaard met kostennadelen vanwege gemiste standaardisatie en industrialisatie in de bredere toeleveringsketen, inclusief de exploitatie- en onderhoudsfase.

Om deze redenen was TKI Wind op Zee geïnteresseerd om hier enig licht op te werpen. De belangrijkste conclusies van het onderzoek van DNV zijn de volgende:

  1. De snelle groei van de omvang van offshore windturbinegeneratoren (WTG) zal naar verwachting de komende jaren vertragen.
  2. DNV ziet geen technische beperking voor WTG's om verder te groeien dan de huidige grootste offshore WTG-ontwerpen. Uit analyse blijkt echter dat verdere groei niet noodzakelijk leidt tot een lagere Levelised Cost of Energy (LCoE). Een directe kostenreductie heeft meer potentie.
  3. In de huidige snelgroeiende offshore windmarkt biedt toenemende WTG-productieaantallen de mogelijkheid om kosten te verlagen. Grotere productieaantallen zorgen over het algemeen voor grotere investeringen in product- en productieoptimalisatie, en grotere productieaantallen bieden schaalvoordelen.
  4. De kosten van energie blijken te stijgen met de WTG-classificatie. Turbines met een lager vermogen, 12-15MW, met hoge specifieke vermogensdichtheden (400-450W/m2) blijken het meest kostenoptimaal te zijn. Voor hoge specifieke vermogensdichtheden blijkt de LCoE geen significante variatie te vertonen met betrekking tot de WTG-classificatie in het bereik van 12-20 MW.
  5. Dit geeft aan dat de keuze van de optimale turbineconfiguratie niet eenvoudig is en kan afhangen van andere parameters dan de WTG-classificatie en rotordiameter.
  6. Het blijkt dat locatievoorwaarden en disconteringspercentages een sterke invloed hebben op de energiekosten. Turbine-ontwerpkeuzes zoals de snelheidsverhouding van de ontwerptip en de aandrijflijnconfiguratie hebben in mindere maar nog steeds significante mate invloed op de LCoE. De LCoE is ook gevoelig voor aannames voor O&M-modellering.
  7. Op basis van de uitgevoerde beoordelingen verwacht DNV dat toonaangevende offshore WTG-fabrikanten tot 2030-2035 zich voornamelijk zullen concentreren op hun huidige grootste WTG-platforms en toekomstige upgrades die kleine groeistappen mogelijk maken. Verwacht wordt dat de levenscyclus van het platform eindigt met platformen met een bereik van 14-18 MW die rotoren dragen met een diameter in het bereik van 230-250 m. Na 2030-2035 wordt verwacht dat de volgende generatie WTG-platforms zullen worden geïntroduceerd met een beperkte toename in omvang in vergelijking met de platforms die ze vervangen. Deze nieuwe WTG-platforms zullen echter in hoge mate kostengeoptimaliseerd zijn, veel nieuwe technologieën bevatten en zullen worden beheerd en onderhouden volgens nieuwe strategieën. WTG-maten zullen naar verwachting oplopen tot 18-24MW met rotordiameters in het bereik van 250-265m.
  8. LCoE-waarden zijn gevoelig voor verschillende invloedrijke factoren waarvoor de beste schattingen zijn gemaakt, maar die in de loop van de tijd kunnen veranderen. Voorbeelden hiervan zijn de kostprijs van grondstoffen en arbeid, disconteringsvoeten en Operational Expenditures (OpEx). Aanzienlijke toekomstige veranderingen in een van deze factoren kunnen de conclusies over de optimale WTG-grootte beïnvloeden.

Wil je meer te weten komen? Lees hier het volledige rapport en registreer je voor het 10e webinar over de standaardisatie van windturbines op 17 mei.