Mariene energieoplossingen als antwoord op de energietransitie: meer dan golfslag en getijden

De wereld staat voor een immense uitdaging: de energietransitie. De afhankelijkheid van fossiele brandstoffen moet drastisch worden verminderd om de klimaatdoelstellingen te halen en een duurzame toekomst te waarborgen. Hernieuwbare bronnen zoals zonne- en windenergie spelen hierbij een cruciale rol, maar hun wisselvalligheid en geografische beperkingen vragen om aanvullende oplossingen. Mariene energie, ofwel energie gewonnen uit zee, biedt een veelbelovend alternatief dat steeds meer aandacht verdient.

De potentie van energie uit zee is enorm, maar wordt nog onvoldoende benut. Van golfslag tot getijden, en van zoutgradiënten tot temperatuurverschillen, herbergt de zee een schat aan energie die omgezet kan worden in elektriciteit. Deze bronnen zijn vaak voorspelbaarder en stabieler dan zon en wind. Dit artikel duikt diep in de wereld van deze bron, onderzoekt de verschillende technologieën, het vermogen ervan en de hindernissen die overwonnen moeten worden. Lees verder en ontdek de bijdrage die mariene energie kan leveren aan een duurzame energievoorziening in Nederland en België.

Het potentieel van mariene energie

Mariene energie omvat een breed scala aan technieken die energie uit de zee halen. Dit omvat golfslagenergie, getijdenenergie, getijdenstromenenergie, zoutgradiëntenergie (ook wel blauwe energie innovatie genoemd) en thermische energie van de oceaan (OTEC). Iedere vorm heeft unieke kenmerken, voordelen en hindernissen. Door deze diversiteit is mariene energie een interessante optie voor landen met een kustlijn. De geografische spreiding van dit vermogen is groot, met bepaalde regio’s die geschikter zijn voor specifieke technieken. Zo zijn gebieden met sterke getijdenstromen ideaal voor getijdenenergie technologieën, terwijl regio’s met een hoge golfslagactiviteit zich beter lenen voor golfslagenergie potentieel.

Stabiliteit en voorspelbaarheid: een groot pluspunt

Een van de grootste pluspunten van mariene energie is het vermogen tot stabiliteit en voorspelbaarheid. In tegenstelling tot zonne- en windenergie, die sterk afhankelijk zijn van het weer, zijn getijdenenergie en diepzee-thermische energie bijvoorbeeld veel beter te voorspellen. Hierdoor is het gemakkelijker om deze bronnen in te passen in het elektriciteitsnet. De voorspelbaarheid en stabiliteit maakt energie uit de zee een aantrekkelijke optie voor een betrouwbare en duurzame energievoorziening. De energieopbrengst van deze bronnen is in veel gevallen goed te voorspellen.

Energiepotentieel in cijfers

Het theoretische energievermogen van energie uit de zee is enorm. Geschat wordt dat de wereldwijde getijdenenergiebronnen ongeveer 3 terawatt (TW) aan energie kunnen leveren. Golfslagenergie heeft een vermogen van ongeveer 2 TW. De praktische haalbaarheid van deze bronnen hangt echter af van technologische ontwikkelingen en economische factoren. In Nederland en België, met hun lange kustlijnen, is een aanzienlijk vermogen voor zowel getijden- als golfslagenergie. Het benutten van zelfs een klein percentage hiervan zou een significante bijdrage kunnen leveren aan de nationale energievoorziening. Zo zou de inzet van blauwe energie op termijn een potentieel van 100 tot 300 MW kunnen opleveren voor Nederland.

Technologieën en innovaties

De ontwikkeling van mariene energietechnologieën is in volle gang. Er bestaan verschillende methoden om energie te onttrekken aan de zee, elk met hun eigen voor- en nadelen. Van innovatieve golfslagomzetters tot geavanceerde getijdenturbines, de technologische vooruitgang biedt steeds meer mogelijkheden voor een efficiënte en duurzame energieproductie.

Golfslagenergie: kracht uit de golven

Golfslagenergie maakt gebruik van de beweging van golven om elektriciteit op te wekken. Verschillende technologieën worden gebruikt, waaronder:

• Oscillating Water Column (OWC): Golven duwen lucht door een turbine, die vervolgens elektriciteit genereert.
• Point Absorbers: Drijven op het wateroppervlak en zetten de op en neergaande beweging om in elektriciteit.
• Overtopping Devices: Golven stromen over een reservoir, waarna het water terugstroomt en een turbine aandrijft.

Projecten hebben aangetoond dat golfslagenergie een haalbare optie is. De integratie van golfslagenergie-omzetters in kustverdedigingsstructuren biedt een interessante kans om de functionaliteit van de structuren te combineren.

Getijdenenergie: gebruikmaken van eb en vloed

Getijdenenergie maakt gebruik van het verschil in waterhoogte tussen eb en vloed, of de stroming van het water, om elektriciteit op te wekken. Twee belangrijke technologieën zijn:

• Getijdendammen: Dammen die water vasthouden tijdens vloed, waarna het water tijdens eb door turbines stroomt.
• Getijdenturbines: Turbines die in getijdenstromen worden geplaatst en draaien door de beweging van het water.

Het is van belang om bij getijdendammen de impact op de lokale ecosystemen te analyseren. Er moet gezocht worden naar innovatieve oplossingen voor ecologisch verantwoorde damontwerpen.

Getijdenstromenenergie: onderwater windmolens

Getijdenstromenenergie is vergelijkbaar met windenergie, maar dan onder water. Turbines worden in getijdenstromen geplaatst en draaien door de beweging van het water. Deze turbines worden ook wel onderwater windmolens genoemd. De ontwikkeling van ‘slimme’ turbines die zich aanpassen aan veranderende stroomsnelheden is een belangrijke stap voorwaarts. Het minimaliseren van verstoring van het onderwaterleven is cruciaal voor het succes van deze technologie.

Zoutgradiëntenergie (blauwe energie): energie uit zoutverschil

Zoutgradiëntenergie, ook wel blauwe energie genoemd, maakt gebruik van het verschil in zoutconcentratie tussen zoet en zout water. Twee belangrijke technologieën zijn:

• Drukvertraagde Osmose (PRO): Maakt gebruik van het drukverschil dat ontstaat wanneer zoet en zout water door een membraan worden gescheiden.
• Omgekeerde Elektrodialyse (RED): Maakt gebruik van ionenwisselmembranen om elektriciteit op te wekken uit het verschil in zoutconcentratie.

Het combineren van blauwe energie met afvalwaterzuivering biedt potentieel voor een duurzame energie- en wateroplossing. Door de zoutconcentratie te reguleren, kan blauwe energie worden gewonnen.

Thermische energie (OTEC): temperatuurverschillen benutten

Thermische energie (OTEC) maakt gebruik van het temperatuurverschil tussen warm oppervlaktewater en koud diepzeewater om elektriciteit op te wekken. Er zijn verschillende systemen, waaronder:

• Gesloten Cyclus: Gebruikt een werkvloeistof met een laag kookpunt om een turbine aan te drijven.
• Open Cyclus: Gebruikt zeewater direct om stoom te produceren en een turbine aan te drijven.
• Hybride Systemen: Combineren elementen van zowel gesloten als open cyclus systemen.

OTEC kan ook koeling leveren voor datacenters en andere energie-intensieve industrieën in tropische gebieden. Dit is een interessante synergie die verder onderzocht kan worden.

Uitdagingen en kansen

Ondanks het grote potentieel, staan mariene energietechnologieën voor een aantal uitdagingen. Technologische, economische en ecologische aspecten spelen een cruciale rol in de succesvolle ontwikkeling en implementatie. Het overwinnen van deze hindernissen is essentieel om de kansen die mariene energie biedt volledig te benutten.

Technologische uitdagingen: weerstand tegen de elementen

De zee is een ruwe omgeving, wat een aantal technologische uitdagingen met zich meebrengt:

• Corrosie door Zeewater: Zeewater is zeer corrosief, wat de levensduur van materialen kan verkorten.
• Biofouling (Aangroei van Organismen): Aangroei van organismen op onderwater structuren kan de efficiëntie verminderen.
• Extreme Weersomstandigheden: Mariene energie installaties moeten bestand zijn tegen extreme weersomstandigheden zoals stormen en golven.
• Duurzaamheid van Materialen: Er is behoefte aan duurzame materialen die bestand zijn tegen de ruwe omstandigheden.

De toepassing van bio-geïnspireerde ontwerpen en materialen voor mariene energie-omzetters kan een oplossing bieden voor deze uitdagingen. Zo kan de natuur een inspiratiebron zijn voor het ontwikkelen van robuustere materialen. Er wordt bijvoorbeeld gekeken naar materialen die van nature bestand zijn tegen aangroei in de zee, zoals bepaalde soorten algen.

Economische uitdagingen: investeren in de toekomst

De economische uitdagingen zijn aanzienlijk:

• Hoge Initiële Investeringskosten: De ontwikkeling en bouw van mariene energie installaties vereist aanzienlijke investeringen.
• Competitie met Gevestigde Energiebronnen: Mariene energie moet concurreren met gevestigde, vaak goedkopere, energiebronnen.
• Noodzaak van Subsidies en Stimuleringsmaatregelen: Subsidies en stimuleringsmaatregelen zijn nodig om de ontwikkeling te stimuleren.

Crowdfunding en community-based projecten kunnen een rol spelen in de financiering. Door de lokale gemeenschap te betrekken, kan draagvlak en steun worden gecreëerd. Investeren in energie uit de zee is een investering in een duurzame toekomst.

Ecologische uitdagingen: respect voor het zeeleven

De ecologische impact moet zorgvuldig worden overwogen:

• Impact op Zeeleven (Vissen, Zeezoogdieren, Vogels): Installaties kunnen het zeeleven verstoren. Het is daarom belangrijk om de impact op het zeeleven te minimaliseren.
• Verstoring van Sedimenttransport: Constructies kunnen de natuurlijke sedimenttransport verstoren. Om dit te voorkomen, is het belangrijk om de installaties zo te ontwerpen dat ze de natuurlijke stroming zo min mogelijk belemmeren.
• Geluidsoverlast: De installaties kunnen geluidsoverlast veroorzaken voor het zeeleven. Er kan gebruik worden gemaakt van geluidsreducerende maatregelen, zoals ‘bubble curtains’.

Er kan gebruik worden gemaakt van mitigerende maatregelen. Door rekening te houden met het zeeleven, kan de ontwikkeling van energie op een verantwoorde wijze plaatsvinden.

Kansen: een blauwe economie creëren

Mariene energie biedt kansen:

• Creëren van Nieuwe Banen in de Blauwe Economie: De ontwikkeling creëert nieuwe banen.
• Versterking van de Energiezekerheid: Mariene energie draagt bij aan een diversere en stabielere energievoorziening.
• Technologische Innovatie en Exportmogelijkheden: De ontwikkeling stimuleert innovatie en biedt exportmogelijkheden.
• Bijdrage aan de Klimaatdoelstellingen: Energie uit de zee draagt bij aan het behalen van de klimaatdoelstellingen.

Energieparken kunnen ook dienen als toeristische attracties en educatieve centra. Dit creëert een win-win situatie, waarbij energieproductie hand in hand gaat met toerisme en educatie.

Mariene energie in Nederland/België

In Nederland en België wordt steeds meer onderzoek gedaan naar de mogelijkheden van energie uit de zee. Verschillende lopende onderzoeksprojecten en pilot plants onderzoeken het vermogen van verschillende technieken. De overheid, kennisinstellingen en bedrijven werken samen om de ontwikkeling te stimuleren.

Actuele projecten en wetgeving

Een analyse van de huidige wet- en regelgeving is cruciaal om knelpunten en mogelijkheden voor verbetering te identificeren. De wetgeving moet worden aangepast om de ontwikkeling te faciliteren, zonder de belangen van het milieu uit het oog te verliezen. Het benutten van de Noordzee als proeftuin biedt unieke kansen voor innovatie en economische groei. In Nederland lopen diverse initiatieven, waaronder onderzoek naar getijdencentrales en golfslagenergie. Ook België zet stappen, bijvoorbeeld met projecten gericht op zoutgradiëntenergie.

De weg vooruit

De integratie van mariene energie in het Nederlandse en Belgische energiesysteem vereist een zorgvuldige planning en afstemming. Het is hierbij van belang om de belangen van alle stakeholders mee te nemen. Dit zijn onder meer de vissers en andere gebruikers van de Noordzee. Een belangrijke factor is het creëren van een stimulerend investeringsklimaat. Zowel Nederland als België kunnen profiteren van de expertise die in andere landen is opgebouwd en deze toepassen op de eigen situatie.

Een geïntegreerde aanpak

Mariene energie biedt een veelbelovende oplossing voor de energietransitie, maar vereist inspanningen op het gebied van onderzoek, ontwikkeling en implementatie. De technologie is in ontwikkeling en moet verder geoptimaliseerd worden. Er is behoefte aan een geïntegreerde aanpak waarbij mariene energie wordt gezien als onderdeel van een bredere strategie voor een duurzame en veerkrachtige toekomst. De kansen voor de Nederlandse en Belgische economie zijn aanzienlijk. Laten we de kracht van de zee benutten voor een schonere toekomst!