Wind vangen op zee

Het weer speelt Ballast Nedam ook tijdens de bouw parten. „Augustus vorig jaar was veel onstuimiger dan we hadden verwacht”, aldus Van de Brug. „Gelukkig hadden we de maanden juni en juli mooi weer, zodat we voor augustus alle funderingen in de grond hadden. Maar het onberekenbare karakter van het weer maakt bouwen op zee -in vaktaal: offshore- wel duurder, meer dan dubbel zo kostbaar als bouwen op land.”

Ballast Nedam beperkt het aantal tochten naar zee daarom tot een minimum. Zo veel mogelijk componenten verbindt de Nederlandse bouwer op land aan elkaar. „De onderdelen van fundering en windmolen zijn daardoor groter. Met het vervoeren en plaatsen op zee van zulke grote constructies door ons hefschip Svanen hebben we veel ervaring, vooral in de bruggenbouw. Die expertise konden we bij de bouw van het windpark goed gebruiken”, aldus de commercieel manager offshore-energie.

Het berekenen van de constructie van een windmolen op zee -met name de fundering ervan- is voor Ballast Nedam nieuw. „Natuurlijk hebben we ervaring met het tot in detail uitrekenen van civiele bouwwerken, zoals bruggen, maar de krachten op een windmolen zijn anders”, legt Van de Brug uit. „Elke keer als een wiek langs de mast gaat, valt de windbelasting op de paal heel even weg. Gevolg is dat de paal continu iets heen en weer beweegt. Zo’n zogenaamde dynamische belasting vergt veel van een constructie.”

Ervaring
Begin 2000 besloot het toenmalige kabinet tot het bouwen van het windpark voor de kust van Egmond aan Zee. Vijf jaar later gaf de regering Noordzeewind -een samenwerkingsverband tussen Nuon en Shell- de opdracht het park te realiseren. Ballast Nedam was samen met de Deense windturbinefabrikant Vestas verantwoordelijk voor de bouw. Met het demonstratieproject wil de regering ervaring opdoen met het bouwen van grote windparken op zee.

Opvallend is dat Noordzeewind modernere windturbines toepast dan de bouwers van het nieuwere windpark voor IJmuiden doen. „Dat wij een wat oudere turbine gebruiken, heeft voor een groot deel te maken met de lange ontwikkeltijd van het park”, verklaart Jaco Korbijn, technisch directeur van het Q7-windpark. „Toen we de vergunning aanvroegen, was de V90 van Vestas, die bij Egmond aan Zee wordt toegepast, nog in ontwikkeling. De turbine die wij toepassen, de V80, is overigens een uitstekende machine waarmee Vestas op zee al veel ervaring heeft opgedaan.”

Toch heeft Q7 heel even gespeeld met de gedachte om de V80 te vervangen door de V90, geeft Korbijn toe. „De V90 weegt net zo veel als de V80, dus de funderingen zouden mogelijk hetzelfde kunnen blijven. Bovendien levert de V90 anderhalf keer zo veel vermogen.” De deelnemende bedrijven in Q7 -duurzame-energiegroep Econcern, investeringsmaatschappij Energy Investments Holding en energiebedrijf Eneco Energie- besloten het echter bij het oude te houden. „Die keuze is vooral ingegeven door de positieve ervaringen met de V80, momenteel de meest toegepaste offshorewindturbine. Overigens denk ik wel dat dit het laatste windpark op zee is waar deze turbines worden toegepast.”

Afstand
Bij helder weer kunnen strandgasten de windturbines van Noordzeewind aan de horizon zien draaien; de voorste molens staan 10 kilometer uit de kust, de achterste 8 kilometer verder. Bij IJmuiden zullen ze echter tevergeefs de horizon afspeuren. De Q7-molens staan minimaal 23 kilometer uit de kust. „In Nederland is besloten behalve het park bij Egmond aan Zee geen parken binnen de zogenaamde 12 mijlszone te bouwen, onder andere vanuit het oogpunt van zichtbaarheid”, aldus Korbijn.

Deze grote afstand brengt volgens de Q7-directeur de nodige uitdagingen met zich mee. „Bij Egmond aan Zee komen er drie kabels aan land die vervolgens naar een transformatorstation gaan. Bij ons gaan de kabels eerst naar een transformatorstation op zee. Daar wordt het voltage verhoogd van 22 kilovolt naar 150 kilovolt en vervolgens gaat er één dikke kabel naar land. Doen we dit niet, dan gaat er bij zo’n grote afstand te veel energie verloren als gevolg van het transport door de kabel.”

Het bouwen van windparken op zee is volgens Korbijn nog steeds pionieren, ondanks het feit dat landen zoals Denemarken en het Verenigd Koninkrijk hiermee ruime ervaring hebben. „Niet alleen op het gebied van techniek, vooral ook wat de veiligheid betreft kan er nog veel verbeterd worden. Hoe zorg je er bijvoorbeeld voor dat het park zo veilig mogelijk bereikbaar is zodat de nodige onderhoudswerkzaamheden uitgevoerd kunnen worden zonder dat de molen al te lang stilstaat. Daar is nog veel te verbeteren en we werken op dat gebied nauw samen met Noordzeewind.”

Dat wind op zee een steeds belangrijker aandeel krijgt in de duurzame energiemix, staat voor zowel Korbijn als Van de Brug als een paal boven water. Korbijn: „Wind op zee heeft een paar belangrijke voordelen ten opzichte van wind op land. De belangrijkste is de circa 50 procent hogere opbrengst.” Van de Brug: „De kosten van windenergie gaan al jaren omlaag. Sterker nog: volgens recent onderzoek van het onafhankelijke bureau Emerging Energy Research, waarin ook de kosten voor de uitstoot van koolstofdioxide worden meegenomen, kan windenergie nu al concurreren met energie uit kolen en gas.”

Zoute zeelucht stelt hoge eisen
De V90 3MW turbine die bij het windpark bij Egmond aan Zee is toegepast, is de grootste windmolen die de Deense fabrikant Vestas op dit moment in zijn productportefeuille heeft. De turbine heeft een vermogen van 3 megawatt en kan daarmee jaarlijks zo’n 2800 huishoudens van elektriciteit voorzien. De grootste windturbine ter wereld -met een vermogen van 5 megawatt- wordt sinds december vorig jaar geproduceerd door de Duitse windmolenfabrikant REpower.

Opvallend is dat de rotordiameter van de V90 10 meter groter is dan die van zijn voorganger, de V80, en dat de molen 50 procent meer energie levert, maar dat het gewicht nagenoeg gelijk is gebleven. Vestas heeft dit onder andere voor elkaar gekregen door de drie 44 meter lange kunststof bladen -de langste bladen die Vestas ooit gemaakt heeft- niet alleen te versterken met glasvezels, maar ook met de veel lichtere koolstofvezels.

Het gewicht van de V90-gondel met daarin de 3 megawatt generator is ook vrijwel hetzelfde als dat van de V80. Een belangrijk verschil met vorige Vestasmodellen is dat de rotor direct gekoppeld is aan de tandwielkast, die de trage beweging van de rotor versnelt. Hierdoor nemen niet alleen het gewicht en het aantal onderdelen af, maar gaat ook de betrouwbaarheid van de molen omhoog. Juist deze hoge bedrijfszekerheid maakt de V90 volgens Vestas aantrekkelijk voor offshoregebruik.

Speciaal voor gebruik op zee is de V90 hermetisch afgesloten van de buitenwereld. De stroomgenerator wordt gekoeld met water, dat op zijn beurt via een warmtewisselaar met buitenlucht wordt gekoeld, zodat er geen open verbinding is met de buitenlucht. Bovendien heerst er in de gondel een hogere luchtdruk dan buiten zodat, wanneer de gondel kort geopend wordt voor bijvoorbeeld onderhoud, er geen zoute zeelucht naar binnen kan stromen. Wat dit betreft heeft Vestas zijn lesje geleerd met het zeewindpark Horns Rev voor de Deense kust. Mede door het zeeklimaat stonden alle gondels van dat park ruim een jaar na de ingebruikneming weer aan wal voor reparatie.

Dit is het eerste deel in een serie over windenergie.