Project R-12320

Titel

Onderzoek naar potentieel en technologie voor zonne-energie op zee "Marinespots"

Abstract

Het voorgestelde project wil de fundamenteel wetenschappelijke basis leggen voor de uitrol van drijvende fotovoltaïsche (PV) systemen op de Belgische Noordzee. In een consortium met onderzoekspartners van verschillende disciplines, worden middels een systeemaanpak, de verschillende technische componenten ontwikkeld, met oog op maximale performantie en betrouwbaarheid, en een minimale impact op de omgeving, te bekomen. De voornaamste focus ligt op de PV-modules, de elektrische vermogenomzetters en gerelateerde controlesystemen, de integratie in het elektriciteitssysteem, de drijvende structuren met hun verankering en de interactie met het mariene ecosysteem. Er worden eveneens adviezen afgeleid voor de verdere ontwikkeling en uitrol van deze technologieën, passend in het Belgische energiesysteemen -beleid. De uitrol van PV op de Noordzee zou een enorm potentieel voor zonne-energie kunnen betekenen, omwille van de grote open ruimte, en kan alzo substantieel bijdragen tot een zekerder en duurzamer energiesysteem, steunend op hernieuwbare energie, als de gerelateerde technische uitdagingen en de verwante risico's, zoals stormen, kunnen aangepakt worden. De installatie van PV op water zal het voordeel bieden dat de inherente koeling door de nabije koude watermassa en de zeewind, leidt tot een geschatte meeropbrengst van 15%. Wanneer bifaciale (tweezijdige) PV technologieën gebruikt worden, waardoor de reflecties beter kunnen opgevangen worden, stijgt de opbrengst verder. Echter, er is de noodzaak om snel reagerende vermogensomzetters te gebruiken omwille van de permanente deining door de golven. Het kan voordelig zijn zulke systemen te combineren met de bestaande en geplande windparken op zee, om alzo de netaansluiting te combineren. In het gebied van de Belgische windparken op de Noordzee zouden zo enkele GW aan PV kunnen geïnstalleerde worden. Zo'n systeem zal duurder zijn dan een equivalente installatie op land, maar dit wordt gecompenseerd door een verhoogde elektriciteitsproductie omwille van de inherente koeling en de besparing op het landgebruik. De meest kritische uitdagingen zijn gerelateerd aan de harde omstandigheden op de open zee, m.i.v. het zoute water, de windbelasting en de golven. Dit is de reden waarom bestaande conventionele systemen niet geschikt zijn voor dit gebruik op zee. Bijkomend wordt er verwacht dat de elektriciteitsproductie constant zal variëren door de deining en, door de mogelijke nabijheid van de windturbines, ook door de beschaduwing. Er wordt gestart met een fundamentele studie naar de gepaste materialen, het meest geschikte mechanisch ontwerp van de drijfstructuur en de configuratie van het elektrische systemen, m.i.v. de vermogenomzetters en integratie in het hoogspanningsnet. Er zal de nodige aandacht besteed worden aan de betrouwbaarheidsaspecten en bescherming tegen de extreme omstandigheden. De performantie van het hele systeem wordt gemodelleerd, rekening houdend met de omgevingsfactoren, betrokken uit de mariene ecologie, in een gedetailleerde bottom-up aanpak. Initieel worden er verschillende ontwerpen afwogen en worden onderdelen getest op performantie en betrouwbaarheid in verschillende ontwerpcycli. Dit heeft betrekking op simulatie van de omstandigheden in klimaatkamers, zonnesimulatoren en versnelde levensduurtesten voor de elektrische onderdelen, alsook mechanische testen in een golfslagtank.

Periode

01 november 2021 - 31 oktober 2023