België stunt met drijvende PV-panelen in de Noordzee

De ‘Blauwe Cluster’ is de zesde speerpuntcluster die de Vlaamse overheid goedkeurde. Ze beoogt hiermee de ontwikkeling van innovatieve ontwikkelingen in de Noordzee, en dit op uiteenlopende vlakken: zeewering, zandontginning, transport, aquacultuur, biotechnologie, toerisme, microplastics en natuurlijk ook energie. In dit kader sloegen Jan De Nul Group, Tractebel en Deme de handen in elkaar om een drijvend zonne-energiepark te ontwikkelen. Het idee was niet volledig nieuw, want dergelijke oplossingen worden al meerdere jaren op meren, stuwdammen en rivieren wereldwijd toegepast. Jef Monballieu, Commercial Manager van Jan De Nul Group: “Wij beoogden echter een systeem dat in woelige wateren kan worden ingezet, in zeeën en oceanen dus. Het was immers onze bedoeling om de ‘verloren’ inclusieruimte tussen de offshore windmolens in de Noordzee met PV-panelen in te vullen. Om de oplossing te optimaliseren, sloegen we de brug met aquacultuur. We gingen ervan uit dat het concept rendabel(er) zou worden door onder het platform oesters, mosselen, algen… te kweken. Dit zou niet alleen tot extra opbrengsten leiden. Ook zouden de onderhoudstechnici kunnen worden opgeleid om tegelijkertijd de ‘oogsten’ te controleren. Alle activiteit op zee is immers relatief duur omdat er telkens een boot nodig is.”

R&D met uitdagingen

Vlaio keurde in 2019 MPVAqua goed, een samenwerking tussen Jan De Nul Group, Deme, UGent en  Tractebel. Deze laatste startte meteen met de ontwikkeling van de structuur van het drijvende zonnepanelenpark. Deme, Jan De Nul Group en Ugent dachten mee over manieren om het concept in zee te installeren, te verankeren en te onderhouden. Jef Monballieu: “We besloten een structuur te concipiëren waarover geen golven kunnen slaan, wat toelaat om gewone PV-panelen te gebruiken. Uit onderzoek bleek dat de hoogste golf in het Belgische offshore windpark dertien meter bedroeg.  Daarom zal het grootste deel van onze vlotter verschillende meters boven het zeeniveau liggen, maar voor 1/3 ook onder water. Een uitdaging was het vinden van een manier om tijdens stormen het gedrag van de platformen onder controle te houden. Door de krachtige golven zouden de constructies immers schuin komt te staan, wat hetzelfde effect genereert als een vlieger: de wind blaast eronder en de structuur vliegt de lucht in. Om dit te vermijden, moesten we de juiste verankering uitdokteren, wat toch wel enige creativiteit vereiste. Een andere uitdaging lag in het vinden van de juiste materialen. Deze moesten enerzijds voldoende stevig en corrosiebestendig zijn, en anderzijds een hechting van de aquacultuur toelaten. Uiteindelijk werd beslist om met glasvezel versterkte kunststof te werken.”

Simulaties bevestigen theorie

Ondanks de technische uitdagingen had het team op enkele maanden een gedetailleerd concept klaar. Dat werd op een schaal van 1:30 in een Nederlands ‘golflaboratorium’ uitgetest. “In een grote watertank werden stormen en gerelateerde golfbewegingen gesimuleerd”, verduidelijk Jef Monballieu. “Daarna hebben we een prototype van 1:100 in het windlaboratorium van het Von Karman Institute in Brussel getest. De resultaten van beide simulaties werden vergeleken met onze theoretische berekeningen en modellen. En die bleken te kloppen, waardoor we meteen konden overgaan naar de volgende fase: een test met een proefopstelling van 10x10 meter in de Blue Accelerator in Oostende, een site van de Provincie West-Vlaanderen waar innovaties voor de Noordzee kunnen worden uitgetest.”

Test met prototype gestart

Het duurde wel even vooraleer het zover was, want het projectteam moest op zoek naar partners die het concept naar de praktijk konden vertalen. “Uiteindelijk werd de vlotter door het Nederlandse Three Composites verwezenlijkt”, aldus Jef Monballieu. “Het platform met de PV-panelen werd door het Belgische Equans gebouwd. De constructie werd samen met het projectteam tijdens de zomermaanden geassembleerd. Omdat we meteen ook willen testen of het mogelijk is om mosselen of oesters te kweken, werden onder de structuur mosseltouwen en oesterkooien gehangen. Onlangs werd het geheel met een kraan in het water gelaten om vervolgens met een werkboot in het testgebied in Oostende te worden geïnstalleerd. Bedoeling is gedurende een jaar te onderzoeken hoe het materiaal van de structuur zich in een zeewateromgeving gedraagt. Ook de combinatie met de aquacultuur zal onder de loep worden genomen, want de aangroei van mosselen, oesters, andere beestjes en algen zal wellicht een impact op het materiaal en/of de constructie hebben. Daarnaast willen we nagaan of gewone PV-panelen wel degelijk toepasbaar zijn in de barre condities van de Noordzee. Vandaar dat we de vlotter met verschillende types hebben uitgerust. Misschien wijst de testinstallatie uit dat we maatregelen moeten nemen tegen meeuwenuitwerpselen of dat we de panelen tegen de impact van zout moeten beschermen. Verder willen we een reëel zicht op de onderhoudskost van zo’n zonnepanelenpark krijgen. Over dit aspect is immers nog maar weinig geweten, ondanks het feit dat er intussen wereldwijd enkele gelijkaardige experimenten lopen. Tenslotte lanceerden we - in parallel - het project EcoMPV waarin we met het Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen de ecologische impact van zonne-energie op zee bestuderen.”

Ambitieuze plannen

Indien de resultaten positief zijn, willen de initiatiefnemers ‘SeaVolt’ in de komende jaren een platform op volle schaal bouwen en de volgende stappen voor commercialisatie onderzoeken. “We beogen een platform van 35x35 meter die plaats biedt aan ongeveer 500 PV-panelen”, aldus Jef Monballieu. “Weliswaar is het de bedoeling om echte ‘parken’ te bouwen met honderden van dergelijke vlotters, en dan voornamelijk in de inclusieruimte tussen offshore windmolenparken. De opbrengst kan dan met de beschikbare infrastructuur naar het land worden getransporteerd. Niettemin sluiten we toepassingen met aparte bekabeling niet uit. Sowieso is het geen universeel toepasbare oplossing: de hoogte van de vlotter en de verankering zal altijd op de specifieke condities van de zee/oceaan moeten worden afgestemd.”