Economisch haalbaarheid van een energie-eiland aan de Belgische kust

Pierre Vandenschrick
Studie over de economische haalbaarheid van een energie-eiland aan de Belgische kust. De verschillende kosten en inkomsten van het eiland (spaarbekkencentrale en groen energie-platform) waren geïdentificeerd en de
winstgevendheid van het eiland werd berekend.

Is een energie-eiland aan de Belgische kust economisch haalbaar?

Inleiding
Momenteel wordt de interesse in duurzame energie steeds groter omwille van twee belangrijke redenen. Enerzijds wordt fossiele energie schaarser. Anderzijds blijkt ecologie steeds belangrijker. Het broeikaseffect laat zich reeds duidelijk merken. In 2016 werd er 36,4 miljard ton CO2 in de atmosfeer uitgestoten.  Dat is 100 miljoen ton meer dan in 2015.  Elektriciteitsopwekking is verantwoordelijk voor 42,5 % van deze uitstoot. Duurzame energie is blijkbaar de energie van de toekomst. Windenergie en zonne-energie ontwikkelen zich in onze regio. Een groot probleem met deze types energie is dat ze intermitterend en fluctuerend zijn. Als er geen wind of geen zon is, wordt er geen energie opgewekt. Het doel van een centrale zoals die van Coo (Fig. 1) is het opslagen van energie gedurende periodes van grote opwekking en het terug leveren als er niet genoeg energie op het netwerk is. Als er een overschot aan elektriciteit is, wordt er water gepompt naar een bovenste bekken. Bij gebrek aan elektriciteit wordt er water via turbines naar een ander bekken 270 m lager geleid om elektriciteit te produceren. Door de geografie en de bevolkingsdichtheid van ons land is het moeilijk meer spaarbekkencentrales zoals die van Coo te bouwen. Onlangs heeft een nieuw opslagconcept zijn opwachting gemaakt, het concept van het energie-eiland.  België beschikt over een kust van 66 km lang geschikt voor een dergelijk project. Misschien is het tijd voor een energie-eiland in België.

 

Energie-eiland

Het energie-eiland zou uit een kunstmatig eiland van 7,45 km² bestaan met een groot binnen bekken van 218 ha tot 35 meter diep. Hetgeen 37 miljoen kubieke meter bevat. De grote as van de ellips is parallel met de kust geplaatst net zoals de overheersende stroming om de erosie te beperken (Fig. 2). Het principe is hetzelfde als dat van de spaarbekkencentrale van Coo. Als er een overschot aan elektriciteit is, wordt het bekken leeggepompt. Bij gebrek aan elektriciteit wordt er water via turbines naar het bekken geleid om elektriciteit te produceren. De critici van het eiland beweren dat het opbouwen van zo’n infrastructuur aan de kust het zicht van de toeristen en de inwoners zou storen. Figuur 3 geeft een simulatie van de vestiging van het eiland in het landschap weer. Het eiland biedt echter bescherming voor de kust. Door de globale opwarming veroorzaakt de stijging van het zeeniveau grotere stormen en golven. Eilanden zijn de ideale manier om golven te breken voordat ze de kust bereiken. Het is interessant op te merken dat het eiland zowel de oorzaken als de gevolgen van de globale opwarming bestrijdt. Het eiland is niet gemakkelijk toegankelijk voor mensen en biedt dan ook veel mogelijkheden voor dieren die er van een beschermde plaats kunnen profiteren. De bestudeerde opslagcentrale heeft een vermogen van 630 MW en een capaciteit van 2200 MWh. Het vermogen wordt door 14 Bulb groups van 45 MW geproduceerd. Ze kunnen als pomp en als turbine werken. Het rendement van de opslagcentrale is ongeveer gelijk aan 70 %. De kost van het eiland is geschat op 1,5 miljard €. Elk jaar kost het onderhoud van de centrale 8 miljoen € (0,6 % van de investering). Daarnaast moeten er voor Vlaanderen specifieke taksen voor een bedrag gelijk aan ongeveer 10 miljoen € /jaar toegevoegd worden. De inkomsten van het eiland (secundaire en tertiaire reserves van Elia en de arbitrage op BELPEX DAM) bedragen meer dan 50 miljoen €/jaar. De rentevoet van het eiland over een levensduur van 50 jaar is gelijk aan 3 %. Een gewone rentevoet voor een dergelijk project is 7,5 %. Het eiland zou dus ceteris paribus geen winstgevend project voor een investeerder zijn. Er bestaan echter andere economische mogelijkheden voor het eiland. Zo kan er Toerisme rond het eiland ontwikkeld worden om de installatie te bezoeken of als tussenstop voor boten zoals op de Waddeneilanden in Nederland. De omvang van het bekken biedt veel mogelijkheden voor aquacultuur. Het eiland kan ook gebruikt worden als platform voor duurzame energie. De dijk laat de vestiging van onshore windmolens en zonnepanelen toe.

Groen energie-platform

De kust is de regio met de grootste zonnestraling en de grootste windkracht in België. Drie verschillende zonnecentrales van 50 MWp werden op het eiland gesimuleerd. De opgewekte elektriciteit wordt op het netwerk voor 75€/MWh verkocht. Bovendien worden groenestroomcertificaten van 65 €/MWh aan dergelijke zonnecentrales toegekend voor een periode van 10 jaar. De gewone zonnepanelencentrale biedt een rentevoet gelijk aan 1 % en kan dus niet als winstgevend beschouwd worden. Dezelfde centrale werd met een één as tracker gesimuleerd. Die centrale biedt een rentevoet van 9% en is wel winstgevend maar de productie kost per MWh is te hoog om voordelig te zijn voor het eiland. Het bedrijf Ciel & Terre© heeft een drijvende zonnecentrale ontwikkeld. Die centrale is de duurste en is niet rendabel.

De implantatie van twee windmolenparken werd bestudeerd. Eerst een park met 18 gewone windmolens van 3 MW. Daarnaast werd er een park met 79 XANT L-33 turbines van een Belgische windmolenproducent bestudeerd. De opgewekte elektriciteit wordt ook op het netwerk voor 75 €/MWh verkocht. De toegekende groenestroomcertificaten bedragen 79 €/MWh gedurende 20 jaar. De payback period van beide windmolenparken was kleiner dan 5 jaar dankzij de toegekende groenestroomcertificaten. Zonder deze certificaten waren de windmolenparken nog steeds rendabel en bleef hun payback period kleiner dan 10 jaar.  Groenestroomcertificaten zijn niet meer nodig om windenergie rendabel te maken. De rentevoet van beide parken zonder groenestroomcertificaten was hoger dan 10 %.

Besluit

Het energie-eiland is geen goede investering als het enkel als opslagcentrale beschouwd wordt. Er zijn echter meerdere bijkomende inkomsten mogelijk zoals de vestiging van een windmolenpark of de ontwikkeling van toerisme om het winstgevend te maken. Om de energietransitie aan te moedigen kan de regering ook een prikkel voorzien. Dit is nog maar het begin van deze zeer veelbelovende technologie. Momenteel wordt er een gelijkaardig project bestudeerd in Dubai door de Belgische firma DEME Group.  

Figuur 1: Spaarbekkencentrale van Coo

    

Figuur 2: Locatie energie-eiland

Figuur 3: Zicht op het eiland

Bibliografie

[Adriaen, 2018] Adriaen, D. (2018). Deme gaat energie-eiland exporteren

naar dubai. https://www.tijd.be/ondernemen/milieu-energie/

deme-gaat-energie-eiland-exporteren-naar-dubai/9972716.html, laatst

nagekeken op 2018-02-05.

[Afdeling Kust, 2018] Afdeling Kust (2018). Bathymetrische databank. http://www.

afdelingkust.be/nl/bathymetrische-databank, laatst nagekeken op 2018-02-

06.

[Agrawal et al., 2011] Agrawal, P., Nourai, A., Markel, L., Fioravanti, R., Gordon,

P., Tong, N., and Huff, G. (2011). Characterization and assessment of novel bulk

storage technologies. Technical report, Sandia National Laboratories.

[AVDE, 2018] AVDE (2018). Les aides et primes. http://www.avde.be/fr/64.

html, laatst nagekeken op 2018-02-13.

[BELPEX, 2018] BELPEX (2018). Epex spot belgium. https://www.belpex.be/,

laatst nagekeken op 2018-05-05.

[Bueno and Carta, 2004] Bueno, C. and Carta, J. (2004). Technical economic analysis

of wind-powered pumped hydrostorage systems. part ii: model application to

the island of el hierro. Solar Energy 78, pages 396–405.

[Ciel et Terre, 2018] Ciel et Terre (2018). Centrale solaire flottante. http://www.

ciel-et-terre.net/fr/hydrelio-centrale-solaire-flottante/, laatst nagekeken

op 2018-02-13.

[CREG, 2018] CREG (2018). Federale bijdrage. http://www.creg.be/nl/

professionals/levering/federale-bijdrage, laatst nagekeken op 2018-02-27.

[De Clerck, 2018] De Clerck, J. (2018). Mail Gesprek.

[DEGER, 2018] DEGER (2018). Single-axis degertracker with patented mld technology.

http://www.degerenergie.de/en/degertracker-single-axis.html,

laatst nagekeken op 2018-04-30.

[DEME, 2017] DEME (2017). E-island. http://www.uee.uliege.be/

upload/docs/application/pdf/2017-03/1701_deme_e-island_project_

-_introduction_en.pdf, laatst nagekeken op 2018-02-06.

[DEME, 2018] DEME (2018). The latest news from deme. https://www.

deme-group.com/node/1081, laatst nagekeken op 2018-02-07.

[EF4, 2018] EF4 (2018). Photovoltaique. http://www.ef4.be/fr/pv/, laatst nagekeken

op 2018-04-24.

[El Pais, 2018] El Pais (2018). The spanish island aiming to be 100% renewable.

https://elpais.com/elpais/2018/03/28/inenglish/1522239815_

193089.html, laatst nagekeken op 2018-04-22.

[ELIA, 2012] ELIA (2012). How a power exchange can help integrate res into

the wholesale power market. http://www.elia.be/~/media/files/Elia/

About-Elia/Users%20Group/Renewable%20Energy%20Sources/19-04-2012/

19042012Renewable%20energy%20sources2Presentation%20Belpex.pdf,

laatst nagekeken op 2018-02-27.

[ELIA, 2018a] ELIA (2018a). Elektriciteitsverliezen in het federale

transmissienet. http://www.elia.be/nl/grid-data/

elektriciteitsverliezen-fed-transmissienet, laatst nagekeken op 2018-02-

25.

[ELIA, 2018b] ELIA (2018b). Ondersteunende diensten. http://www.elia.be/nl/

producten-en-diensten/ondersteunende-diensten, laatst nagekeken op 2018-

02-27.

[ELIA, 2018c] ELIA (2018c). Production. http://www.elia.be/fr/grid-data/

production, laatst nagekeken op 2018-02-05.

[ELIA, 2018d] ELIA (2018d). Tarieven voor gebruik van het net en ondersteunende

diensten. http://www.elia.be/nl/producten-en-diensten/toegang/

toegangstarieven, laatst nagekeken op 2018-02-27.

[ENGIE, 2018] ENGIE (2018). Update over groenestroomcertificaten

voor zonnepanelen in 2018. https://www.

engie-electrabel.be/nl/business/blog/sustainability/

update-over-groenestroomcertificaten-voor-zonnepanelen-in-2018/,

laatst nagekeken op 2018-04-30.

[EngieCoo, 2018] EngieCoo (2018). Waterkracht. http://corporate.

engie-electrabel.be/fr/producteur-local/hydroelectricte/, laatst

nagekeken op 2018-02-06.

[EOLY, 2017] EOLY (2017). Windenergie opslaan met waterstof. https://b2c.

eoly.be/nl/page/windenergie-opslaan-met-waterstof, laatst nagekeken op

2018-05-17.

[EWEA, 2018] EWEA (2018). Wind in power 2017. https://windeurope.org/

about-wind/statistics/european/wind-in-power-2017/, laatst nagekeken op

2018-02-13.

[FU et al., 2017] FU, R., Feldman, D., Margolis, R., Woodhouse, M., and Ardani,

K. (2017). U.s. solar photovoltaic system cost benchmark: Q1 2017. Technical

report, NREL.

[General Electric, 2018] General Electric (2018). Bulb hydro turbine. https:

//www.gerenewableenergy.com/hydro-power/large-hydropower-solutions/

hydro-turbines/bulb-turbine, laatst nagekeken op 2018-02-07.

[Global Wind Atlas, 2018] Global Wind Atlas (2018). Wind speed. https://

globalwindatlas.info/, laatst nagekeken op 2018-04-30.

[Graichen, 2015] Graichen, P. (2015). Current and future cost of photovoltaics.

Technical report, Agora Energiewende.

[HOSEK, 2017] HOSEK, P. (2017). Een voorstel van kostenberekening voor windenergie.

Master’s thesis, VUB.

[Hu, 2016] Hu, B. (2016). Design of a simple wake model for the wind farm layout

optimization considering the wake meandering effect. Technical report, TU Delft.

[IFC, 2015] IFC (2015). Utility-scale solar photovoltaic power plants. Technical

report.

[inflation.eu, 2018] inflation.eu (2018). Inflation historique belgique. http:

//fr.inflation.eu/taux-de-inflation/belgique/inflation-historique/

ipc-inflation-belgique.aspx, laatst nagekeken op 2018-04-24.

[IRM, 2018a] IRM (2018a). Caractéristiques de quelques paramètres climatiques.

https://www.meteo.be/meteo/view/fr/360361-Parametres.html, laatst nagekeken

op 2018-02-14.

[IRM, 2018b] IRM (2018b). Zonnestraling. http://www.meteo.be/meteo/view/

nl/16788784-Klimaatatlas.html#navigate=1, laatst nagekeken op 2018-02-12.

[Kurtjens, 2018] Kurtjens, B. (2018). General electric bouwt grootste windmolen

ter wereld. https://www.tijd.be/ondernemen/milieu-energie/

general-electric-bouwt-grootste-windmolen-ter-wereld/9988083.html,

laatst nagekeken op 2018-04-24.

[Meinke-Hubeny et al., 2017] Meinke-Hubeny, F., de Oliveira, L. P., and Duerinck,

J. (2017). Energy transition in belgium- choices and costs. Technical report,

Energyville.

[OFFREA, 2018] OFFREA (2018). Zonnepanelen. https://www.offrea.be/

zonnepanelen, laatst nagekeken op 2018-04-15.

[Olivier, 2018] Olivier, S. (2018). Mail Gesprek.

[Photovoltaique.info, 2018] Photovoltaique.info (2018). Photovoltaique. http://www.

photovoltaique.info/Points-cles-pour-une-installation.html, laatst nagekeken

op 2018-04-24.

[Planete-energies, 2018] Planete-energies (2018). La production de l’éctricité

et ses émissions de co2. https://www.planete-energies.com/fr/medias/

decryptages/la-production-de-l-electricite-et-ses-emissions-de-co2,

laatst nagekeken op 2018-02-05.

[Planetoscope, 2018] Planetoscope (2018). Les émissions

mondiales de co2. https://www.planetoscope.com/co2/

261-emissions-mondiales-de-co2-dans-l-atmosphere.html, laatst nagekeken

op 2018-02-05.

[Renkema, 2007] Renkema, D. (2007). Validation of wind turbine wake models.

Technical report, TU Delft.

[Renouvelle, 2018] Renouvelle (2018). Observatoire belge des énergies

renouvelables. http://www.renouvelle.be/fr/statistiques/

observatoire-belge-des-energies-renouvelables, laatst nagekeken op

2018-02-05.

[Rijksdienst voor Ondernemend in Nedeland, 2018] Rijksdienst voor Ondernemend

in Nedeland (2018). Werking van een windturbine. https://www.

rvo.nl/onderwerpen/duurzaam-ondernemen/duurzame-energie-opwekken/

windenergie-op-land/techniek/werking, laatst nagekeken op 2018-04-24.

[RTBF, 2018] RTBF (2018). Des panneaux photovoltaïques sur l’eau: une

première en belgique. https://www.rtbf.be/info/regions/detail_

des-panneaux-photovoltaiques-sur-l-eau-une-premiere-en-belgique?

id=9817555, laatst nagekeken op 2018-02-13.

[SDG, 2018] SDG (2018). Akkoord over subsidies voor 3 nieuwe windmolenparken

in de noordzee. URL: http://www.marghem.be/nl/nieuws/

akkoord-over-de-ondersteuning-van-de-3-laatste-offshore-windmolenparken/,

laatst nagekeken op 2018-05-17.

[Stehly et al., 2016] Stehly, T., Heimiller, D., and Scott, G. (2016). 2016 cost of

wind energy review. Technical report, NREL.

[Tirez et al., 2015] Tirez, A., Jacquet, L., and Fauconnier, M.-P. (2015). Studie over

de rentabiliteit van de elktricitietsopslag in belgië. Technical report, CREG.

[Van Kuik and Veldkamp, 2011] Van Kuik, G. and Veldkamp, D. (2011). Wind

turbine design. Technical report, Von Karman Institute.

[Vandenschrick, 2016] Vandenschrick, P. (2016). Optimisation des coefficients de

poussée d’un champ éolien par la méthode adjointe utilisant les équations rans.

Master’s thesis, Ecole Royale Militaire.

[Vanheuwerswyn, 2018] Vanheuwerswyn, A. (2018). Mail Gesprek.

[Verschraegen, 2017] Verschraegen, F. (2017). Privé Gesprek.

[Wijnant et al., 2014] Wijnant, I., Van Den Brink, H., and Stepek, A. (2014). Norht

sea wind climatology part1: a review of existing wind atlases. Technical report,

Royal Netherlands Meteorological Institute.

[Wikipedia, 2018a] Wikipedia (2018a). longueur de rugosité. https://fr.

wikipedia.org/wiki/Profil_logarithmique_des_vitesses, laatst nagekeken

op 2018-02-14.

[Wikipedia, 2018b] Wikipedia (2018b). Turbine francis. https://fr.wikipedia.

org/wiki/Turbine_Francis, laatst nagekeken op 2018-02-07.

[Wikipedia, 2018c] Wikipedia (2018c). Turbine kaplan. https://fr.wikipedia.

org/wiki/Turbine_Kaplan, laatst nagekeken op 2018-02-07.

Universiteit of Hogeschool
Master in de bedrijfskunde
Publicatiejaar
2018
Promotor(en)
Prof. THYS Alexandre
Kernwoorden