Offshore windenergie , onmisbaar en economisch verantwoord 
Offshore windenergie , onmisbaar en economisch verantwoord 
Offshore windenergie is een belangrijke pijler van het SER energie akkoord : de bouw van 3500 MW aan offshore windvermogen is gepland . 
De eis daartoe is dat kosten met 40 % zullen dalen . 
In dit artikel wordt beargumenteerd en onderbouwd dat deze kostenreductie daadwerkelijk in 2023 kan worden bereikt . 
Inleiding 
Het is voor de Nederlandse samenleving noodzakelijk om op lange termijn volledig over te stappen op duurzame energiebronnen . 
Dit geldt enerzijds vanuit urgentie : eindigheid van de voorraad fossiele brandstoffen , veiligheid en afvalverwerking van kerncentrales , onafhankelijkheid in energievoorziening en klimatologische begrenzingen . 
Anderzijds geeft de verduurzaming van energiebronnen ook kansen : nationaal opgewekte energie zoals windenergie en zonne-energie stimuleren de economie en creëren hoogwaardige groene banen . 
De technische haalbaarheid van offshore windenergie is inmiddels wel bewezen getuige de ruim 60 offshore windparken met in totaal 9000 MW geïnstalleerd vermogen dat eind 2014 in bedrijf is . 
De kosteneffectiviteit is een belangrijk aandachtspunt . 
Om de grootschalige bouw van offshore windparken voort te zetten moeten bedrijven leren om dat efficiënter en effectiever te doen . 
Om kosten te verlagen en de daarvoor nodige innovaties in de praktijk te demonstreren is het noodzakelijk offshore windparken te bouwen die momenteel ondersteuning van de overheid vereisen . 
De windindustrie is er van overtuigd dat een 40 % kostenreductie voor offshore windenergie haalbaar is in 2023 ten opzichte van 2010 . 
Hierdoor zal de grootste stap zijn gezet dat offshore windenergie een financieel-economisch duurzaam alternatief is . 
Hiertoe zijn wereldwijd tientallen onderzoekprogramma's in uitvoering waarin door universiteiten , onderzoeksinstellingen en industrie wordt samengewerkt aan innovatieve oplossingen die de kosten verder verlagen . 
De Nederlandse overheid heeft in het Energie Akkoord belangrijke voorwaarden gesteld voor de verdere uitrol van offshore windenergie als onderdeel van de 16 % duurzame energie in 2023 voor Nederland . 
Een belangrijke voorwaarde is het halen van de 40 % kostenreductie doelstelling voor de kosten van offshore windenergie . 
Dit artikel beschrijft op welke wijze deze 40 % kostenreductie gerealiseerd kan worden o.a. op basis van ECN innovaties en onderzoeksprogramma's . 
Kosten 
De kosten van offshore windenergie wordt uitgedrukt in Levelized Cost of Energy ( LCoE ) [ € / MWh ] . 
De LCoE wordt berekend door alle kosten die moeten worden gemaakt gedurende de hele levensduur van het wind park te delen door de netto energieproductie gedurende die periode . 
De kosten omvatten alle activiteiten die door alle actoren betrokken bij het realiseren van een offshore wind park worden uitgevoerd om windstroom aan het landelijke elektriciteitsnet te leveren . 
Dit omvat kosten van hardware ( ontwerp , windturbines , fundamenten , kabels , transformatoren ) , kosten voor het verkrijgen van vergunningen , locatie onderzoek , milieuonderzoek , kosten van financiering , kosten van transport en installatie , kosten van beheer en onderhoud en kosten van verwijderen van een offshore windpark . 
In dit artikel beschrijven we de wijze waarop de kostenreductie van 40 % behaald kan worden . 
Ter referentie beschouwen we hiertoe een windpark van 700 MW , 25 km uit de kust , bestaand uit 175 windturbines met elk een nominaal vermogen van 4 MW met een rotordiameter van 116,5 meter , aanbesteed in 2010 . 
We hanteren de gemiddelde windcondities op 25 km voor de Nederlandse kust . 
Met het kostenmodel van ECN windenergie berekenen we de LCoE op basis van de referentie . 
Vervolgens worden innovaties en optimalisaties toegepast en de invloed op de LCoE beschreven . 
Kostenreductie strategieën 
Het op zee toepassen van grotere rotoren op turbines met gelijkblijvend maximaal vermogen heeft een tweetal belangrijke voordelen : 
Grotere opbrengst en een groter aantal equivalente vollasturen per jaar . 
Hiermee wordt de elektrische infrastructuur efficiënter gebruikt : meer kilowatturen met vrijwel gelijke investering . 
Een hogere voorspelbaarheid van de elektriciteit opbrengst wat leidt tot lagere onbalans kosten . 
De windturbines en de opgewekte energie worden door het opschalen niet vanzelf goedkoper . 
Zonder toepassen van technologische vernieuwingen , zoals innovatieve rotormaterialen en innovatieve constructies zouden de kosten zijn gestegen . 
De windenergie industrie er in is geslaagd steeds grotere turbines op de markt te zetten terwijl de opwekkosten op turbineniveau gelijke trend heeft gehouden met de afmetingen . 
De kostenreducties worden gerealiseerd in andere delen van het totaalsysteem . 
Denk bijvoorbeeld aan de fundaties , installatie , transport en onderhoud en de elektrische componenten en infrastructuur . 
Een windpark bestaande uit grotere turbines leidt ertoe dat turbines elkaar minder beïnvloeden . 
De vergroten van onderlinge afstanden tussen de windturbines leidt tot lagere verliezen door onderlinge zogwerking , terwijl de kosten van en de verliezen in de langere elektriciteit kabels in het windpark toenemen . 
ECN modellen tonen aan dat voor het referentiepark het vergroten van de onderlinge afstanden van 5 naar 9 maal de rotordiameter een kostenreductie in LCoE van maar liefst 6 % inhoudt . 
Het vergroten van de kavels voor de volgende tranches in de Noordzee heeft daarmee aantoonbaar , directe invloed op de kosten . 
Onderhoud en beheer van offshore windparken levert veel groene banen en beslaat ongeveer 20 % van de totale kosten . 
Innovaties op dit gebied doen ertoe . 
Er zijn schaalvoordelen door het delen van onderhoudsservices met naburige parken . 
Verbeterde monitoring en innovatief gebruik van beschikbare informatie verschuift correctief onderhoud ( reageren op een storing ) naar preventief onderhoud ( condition-based onderhoud ) . 
Preventief onderhoud is substantieel goedkoper en zorgt ervoor dat storingen gedurende periodes met veel wind worden voorkomen . 
Hiermee kan tot 20 % worden bespaard op deze kosten of wel 4 % van de LCoE . 
Het ontwikkelen van onderdelen van een windpark kan niet los worden gezien van het hele windpark . 
Ondanks dat windpark ontwikkelaars een zo goed mogelijke optimalisatie uitvoeren is verdergaande integrale afstemming en optimalisatie mogelijk . 
De integrale ontwerp methodiek heeft ECN uitgevoerd op het referentie-windpark met de volgende aspecten : windmetingen en energie opbrengstschatting , selectie van windturbines , elektrische componenten , inter-array kabels en export kabels , logistiek en bijbehorende infrastructuur , O & M strategie en optimalisatie . 
Het effect van de verregaande integrale ontwerp methodiek op de kostenreductie van Offshore Windenergie bedraagt zo'n 6 % . 
De kosten van financiering is een overkoepelend onderwerp , dat door alle aspecten van een offshore windpark wordt bepaald . 
De volgende verbeteringen worden verondersteld : Verbeterde track record van partijen door deelname aan andere succesvolle projecten . 
Verbeterde transparantie bij de aanbesteding van offshore projecten . 
Delen van de risico's tussen projectpartners . 
Financiering door overheid van demonstratie en validatie van innovaties . 
Reduceren van het aandeel eigen vermogen in de financiering . 
Grotere rol van de overheid bij vergunningen en surveys dan voorheen . 
De verhouding van eigen vermogen tot vreemd vermogen verschuift van 1:2 in 2010 tot 1:3 ( ¼ eigen , ¾ vreemd ) in 2020 . 
De interne rentevoet op het eigen vermogen vermindert van 15 % tot 12,5 % en de rente op vreemd vermogen van 7,5 % naar 6 % . 
Dat betekent dat kapitaalskosten dalen van 10 % naar 7,6 % . 
Voor de komende Nederlandse offshore windparken verzorgt TenneT de aansluiting van het park aan het hoogspanningsnet . 
TenneT realiseert hiermee een reductie van 10 % op de kosten van energieopwekking door standaardisatie , inkoopvoordelen , systeem optimalisatie en leereffecten van de netaansluiting . 
Doordat TenneT de aansluiting realiseert reduceren de risico's van de ontwikkelaars wat de kosten van financiering positief beïnvloedt . 
Resultaten 
Met behulp van het kostenmodel van ECN windenergie zijn de beschreven innovaties en andere kosten-reducerende maatregelen doorgerekend . 
De procentuele reducties van de LCoE van de referentie situatie zijn weergegeven in tabel 3 . 
Conclusies 
De uitgevoerde kostenanalyse door ECN toont dat een reductie van de LCoE van 40 % voor offshore windparken binnen een periode van 10 jaar haalbaar is . 
De analyse is conservatief en er is uitzicht op verdere kostendaling na 2023 . 
De aangetoonde kostenreductie van 40 % wordt door verschillende actoren binnen de totale waardeketen gerealiseerd : de overheid , de projectontwikkelaar , de fabrikanten , de offshore bedrijven , de beheerders , de financiers en de netbeheerder . 
Kostenverlagende innovaties 
De bijdrage van innovaties aan de 41 % kostenreductie zijn significant , ongeveer de helft . 
Innovaties aan offshore windparken dragen in totaal 21 % bij aan de beschreven kostenreductie . 
Bij de bouw van nieuwe offshore windparken worden veel innovaties toegepast ; een bijvoorbeeld is de snel ontwikkelende turbinetechnologie . 
Echter , in de praktijk zijn er belemmeringen om veelbelovende maatregelen toe te passen in het ontwerp van windparken . 
Niet-geverifieerde innovaties worden verondersteld extra risico's te vormen , waarmee de kosten stijgen voor het aantrekken van met name vreemd vermogen . 
De weg naar kostenverlagende innovaties kan wezenlijk worden verkort door het beschikken over effectieve offshore testfaciliteiten en laboratoria . 
Ontbrekende test- en demonstratie-faciliteiten moeten op zo kort mogelijke termijn beschikbaar komen . 
Realisatie van het Leeghwater offshore testpark laat feitelijk te lang op zich wachten . 
Bijlage 1 – diverse kostenaspecten offshore windparken 
Een overzicht van de verschillende categorieën kosten over de gehele levensduur van een offshore windpark . 
Tabel 1 . 
Opbrengst en kosten categorieën van offshore windparken 
Energieopbrengst 
Hardware ( technisch ontwerp wind park , wind turbines , draagconstructies ) 
Elektrische infrastructuur ( inter-array kabels , export kabels , transformator en convertor stations ) 
Logistiek en Infrastructuur t.b.v. transport en bouw 
Installatie van wind turbines en infrastructuur , inclusief net aansluiting 
Projectontwikkeling tot en met financial close 
Bedrijf en Onderhoud ( O & M ) 
Ontmanteling en recycling 
Bijlage 2 – Overzicht parameters referentiepark en innovatief park 
De parameters van het referentiewindpark worden in tabel 2 getoond , samen met de parameters van het windpark na het toepassen van innovaties en andere kosten-reducerende maatregelen .