Waterkrachtcentrale op zeebodem voor energieopslag

Nieuwsbericht |
TKI Wind op Zee
|
OG

Baanbrekend MKB: Ocean Grazer

Ocean Grazer heeft een hydraulische batterij ontwikkeld het aanbod van elektriciteit optimaal af te stemmen op de vraag. De Ocean Battery die werkt op waterdruk kan de kosten voor elektriciteit met 15 procent omlaag brengen. De onderwater waterkrachtcentrale is bovendien schaalbaar, milieuvriendelijk en lost de dreigende congestieproblemen van offshore wind op. Binnenkort wordt in de Eemshaven een prototype getest, vertelt directeur Frits Bliek.

Voor welk probleem hebben jullie een oplossing gevonden?

“De offshore windindustrie heeft grote behoefte aan technieken om variabele hernieuwbare energiebronnen zodanig te transformeren dat ze kunnen leveren als de markt daarom vraagt (dispatch). Omdat het aanbod van windenergie fluctueert en niet nauwkeurig voorspelbaar is, kan onbalans ontstaan. Dat verstoort zowel het netwerk als de elektriciteitsmarkt. Bovendien dalen energieprijzen regelmatig zo sterk dat het onaantrekkelijk is om elektriciteit te leveren. De tijdelijke opslag van elektriciteit kan dit oplossen. Op dit moment zijn er super capacitors die elektriciteit opslaan en leveren met een zeer korte responstijd. Deze lithium-ion superbatterijen degraderen echter na verloop van tijd. Na 3.500-15.000 keer laden en ontladen zijn ze wel versleten. Als je bedenkt dat er gemiddeld 10 cycli per dag zijn, ofwel 3500 keer per jaar, moeten ze na een tot vier jaar vervangen worden. Offshore is dat een dure operatie. Daarnaast zijn flowbatterijen in opkomst. Vanwege de chemische vloeistoffen valt te verwachten dat deze elektrochemische batterijen de nodige problemen met vergunningen opleveren. Ten slotte zijn er nog plannen voor waterstofconversie en energie-eilanden om energiebuffers te creëren. Afgezien van de miljarden euro’s aan investeringen, zullen dit altijd eenmalige, unieke ontwerpen zijn. Onze oplossing kent al die nadelen niet.”

Wat houdt jullie oplossing in?

“We hebben een soort waterkrachtcentrale ontwikkeld die op de zeebodem voor minuten tot enkele dagen elektriciteit opslaat en levert. Het is een afgesloten ‘doos’ met een buizenstelsel en een rubberen dak. Als de batterij volledig geladen is, heeft het water dezelfde druk als het zeewater. Het overschot aan duurzame elektriciteit, opgewekt door een windturbine, drijvend zonnepark of golfenergie drijft de pompen in de machinekamer aan, die water in het flexibele reservoir pompen - de ruimte tussen de buizen en het dak. Bij het ontladen jagen de hydraulische pompen in omgekeerde richting turbines aan om elektriciteit te produceren. Hoe dieper het water, hoe hoger het drukverschil, hoe beter de prijs/prestatieverhouding. Het rubberen dak is gemaakt van EPDM dat ook voor opblaasbare waterkeringen in rivieren wordt gebruikt. Een Ocean Battery is 70x70x10 meter groot en heeft een opslagvolume van zo’n 10 MWh.

De Ocean Battery bouwt voort op een idee van de Rijksuniversiteit Groningen uit 2011 voor een hybride golfslag- en energieopslagsysteem. Om het systeem sneller naar de markt te brengen, hebben we besloten ons eerst te richten op het meest vergevorderde en veelgevraagde energieopslagsysteem; golfenergie heeft na 30 jaar ontwikkeling nog niet tot een grootschalige commercialisatie geleid.”

Wat is zo baanbrekend aan jullie product?

“De Ocean Battery is een out-of-the-box oplossing. We brengen bestaande technieken bij elkaar tot een complex gesloten systeem. We doen dat op zo’n manier dat het voldoet aan de hoge eisen die de techniek en de energiemarkt stellen. De vorm van het membraan voor het dak is eveneens uniek. Niet zozeer omdat er hoge krachten op staan – de druk aan beide kanten is gelijk – maar je wilt niet dat het kapot scheurt doordat het dubbelvouwt en kreukelt bij opladen en ontladen. Niet voor niets hebben we twee patenten aangevraagd.” 

Wat levert jullie systeem op?

“De Ocean Battery is schaalbaar, milieuvriendelijk en vermijdt congestie. Voor een gemiddeld windpark van 750 MW is naar schatting 150 MWh aan opslag nodig. Dat betekent 15 installaties. De afgesloten ‘doos’ is onderhoudsarm en kan zonder problemen 15-20 jaar mee. Omdat alleen water wordt rondgepompt is het milieuvriendelijk. Dus zelfs als het dak lekt, komt er hooguit water vrij. Een hydraulische batterij past ook beter bij het elektromechanische karakter van de offshore windindustrie dan elektrochemische varianten.   

Het systeem draait binnen 30 seconden tot 2 minuten. Dat is niet zo snel als een super capacitor maar snel genoeg voor frequentieregeling. De Ocean Battery kan de zogeheten Level Cost of Electricity met 15 procent verlagen onder de huidige marktomstandigheden. Dat is een significante kostenreductie. Dat bereiken we door een combinatie van congestiemanagement (je voorkomt afschakeling van windturbines), het beperken van onbalanskosten (als gevolg van het onvoorspelbare gedrag van de wind) en de handel op de elektriciteitsmarkt.”

Wat zijn jullie uitdagingen?

Het ontwikkelen van een bedrijfsmodel dat bij al onze klanten past, is de grootste grootste uitdaging voor energieopslag. Naast de duidelijke toegevoegde waarde voor producenten en windparkeigenaren, denken we dat het ook een oplossing is voor eindgebruikers zoals datacenters die 100% hernieuwbare energie nodig hebben om te voldoen aan hun license-to-operate. Ons systeem is ook aantrekkelijk voor een netbeheerder als TenneT voor congestiemanagement. De regelgeving staat het echter niet toe dat netbeheerders opslagmiddelen bezitten, omdat dat ze zo de marktprijs kunnen beïnvloeden. De beschikbaarheid van opslagcapaciteit moet echter voor een lange periode worden gegarandeerd. Een bedrijfsmodel met (gedeeltelijk) eigendom zou normaal gesproken dan het eerste zijn waarnaar je kijkt. Technisch gezien zijn de validatie en opschaling de grootste uitdagingen.”

Hoe ver zijn jullie nu?

“In september gaan we een prototype installeren en testen op de bodem van de Eemshaven. Dat gaat zeker lukken. Samen met Deltares en Marin voeren we een serie testen uit om de betrouwbare werking en een slimme installatietechniek te bepalen. Verder zitten we in een van de twee overgebleven consortia voor het kavel Hollandse Kust Noord 5. De interesse bij potentiële klanten is best groot.”

Wat zijn jullie vervolgstappen?

“Het is het meest logisch om de Ocean Battery in toekomstige windparken integraal mee te nemen in het ontwerp. We streven ernaar in 2022 een full-scale batterij te kunnen testen. We willen voor een efficiënte opschaling het liefst samenwerken met producenten, windpark eigenaren, eindgebruikers of netbeheerders.”

Wat hebben jullie aan Offshore Wind Innovators en TKI Wind op Zee?

“Voor het opbouwen van een netwerk zijn ze heel waardevol. Ze brengen ons in contact met klanten die geïnteresseerd zijn en geven de mogelijkheid om onze bekendheid te vergroten. We kunnen de Ocean Battery niet in ons eentje op grote schaal op de markt brengen. Tot nu toe hebben we nog geen subsidie aangevraagd via TKI Wind op Zee, maar daar gaan we wel mee bezig.”

 

Dit artikel is tot stand gekomen in samenwerking met Offshore Wind Innovators.

Lees meer over andere baanbrekende mkb-ers.