⚡ Conclusie: Valmeer vs. Li-ion voor offshore windopslag
In deze module hebben we onderzocht of valmeren in zee (offshore pompaccumulatie) een beter alternatief zijn voor Li-ion batterijen bij de opslag van windenergie op zee.
Grote Li-ion batterijparken kosten € 100 – 200 per kWh opslagcapaciteit. Uit onze analyse blijkt dat bij valmeren in zee de kosten minimaal het dubbele bedragen, oplopend tot € 400–500 per kWh of meer door de hoge kosten van offshore graafwerk, dijken en corrosiebestendige materialen.
📌 Conclusie:
Valmeren in zee zijn geen economisch haalbare oplossing voor het opslagprobleem van windturbines op zee. De investeringskosten zijn structureel hoger dan die van Li-ion batterijen, terwijl de flexibiliteit en responstijden van batterijen bovendien beter aansluiten bij de variabele productie van windenergie.
📎 Bron: Offshore Pumped Hydropower Storage – uitgebreide analyse (PDF)
— Module: Vergelijking opslagtechnieken voor offshore wind
⚡ Offshore Pompaccumulatie (Valmeer)
Dit model simuleert een offshore pompaccumulatie-installatie (valmeer) waarbij een bekken wordt gegraven van circa 40 meter diep, omringd door dijken. Bij energieoverschot wordt water uit het bekken de zee in gepompt (het bekken loopt leeg, waterniveau daalt). Bij tekort wordt water vanuit zee het bekken in gelaten via turbines (het bekken loopt vol). Het verval (hoogteverschil) is het verschil tussen het zeeniveau en de bodem van het bekken, verminderd met het actuele waterniveau in het bekken.
📏 Bekkenafmetingen
⚙️ Technische parameters
💰 Financiële parameters
📊 Economische aannames
📊 Fysieke resultaten
💰 Economische resultaten
🔨 Investeringsspecificatie
| Component | Kosten (miljoen €) | Toelichting |
|---|---|---|
| Bekken (graafwerk + dijken) | 0 | €20/m³ grondverzet |
| Pomp-turbine installatie | 0 | op basis van €1500/kW |
| Elektrische installatie | 0 | 20% van turbinekosten |
| Omgevingsvoorzieningen | 0 | 10% van subtotaal |
| Totaal investering | 0 | exclusief financiering |
🌊 Energieopslag in water
De potentiële energie van water op hoogte wordt beschreven door:
- E = opslagcapaciteit (Joule)
- η = round-trip efficiency (0,7-0,85)
- ρ = dichtheid van zeewater ≈ 1025 kg/m³
- g = zwaartekrachtversnelling = 9,81 m/s²
- h = verval (m) - hoogteverschil tussen zee en bekkenbodem
- V = volume verplaatst water (m³)
⚡ Vermogen
met Q = debiet (m³/s). Dit bepaalt het maximale turbine- of pompvermogen.
💰 Levelized Cost of Storage (LCOS)
met:
- CAPEX = totale investering (€)
- CRF = kapitaalrekeningfactor = r · (1+r)ⁿ / ((1+r)ⁿ - 1)
- r = discontovoet
- n = economische levensduur (jaar)
- Ejaar = jaarlijkse doorzet (MWh/jaar) = capaciteit × cycli per jaar
- OPEXfix = vaste operationele kosten (€/jaar)
Prijs per kWh = LCOS (€/MWh) / 1000
🌍 Specifiek voor offshore pompaccumulatie
- Werking: Bij overschot wordt water uit het bekken de zee in gepompt (bekken leeg). Bij tekort stroomt water vanuit zee het bekken in via turbines (bekken vol).
- Zoutwatercorrectie: ρ = 1025 kg/m³ i.p.v. 1000 kg/m³ → +2,5% energie
- Dijkhoogte: minimaal 5-10 m boven zeeniveau i.v.m. golfslag
- Bekkenvolume: V = oppervlakte × diepte (m³)
- Grondverzet: inclusief dijken: volume = oppervlakte × (diepte + 5)
- Verval (h): Het hoogteverschil is het verschil tussen zeeniveau en de bodem minus de actuele waterstand in het bekken.
📊 Invloed van cycli op LCOS
De LCOS is omgekeerd evenredig met het aantal cycli. Voor baseload-toepassingen (weinig cycli) is de LCOS veel hoger dan voor arbitrage (veel cycli). Dit verklaart waarom batterijen bij lage cycli economisch onaantrekkelijk kunnen zijn.
— Model gebaseerd op fysische principes van pompaccumulatie. Prijs per kWh wordt automatisch berekend op basis van LCOS.