Vliegeren onder water levert energie voor 600-700 huishoudens

Patrick Marx

Wat gebeurt er als kitesurfer Youri Wentzel zich afvraagt of je geen energie uit de getijdenstroming van de Waddenzee kunt halen? Het antwoord zal je niet verbazen: Hij ontwikkelt een kite die onder water elektrische energie opwekt. Later dit jaar plaatst zijn bedrijf, SeaQurrent uit het Friese Drachten, het eerste operationele prototype in het Borndiep tussen Ameland en Terschelling.

De TidalKite van SeaQurrent bestaat uit een zeewaardige aluminium kite van 12 bij 9 meter. De kite heeft meerdere parallelle vleugels die haaks op de stroming bewegen. “Op land kun je het systeem niet optillen, maar dankzij het drijfvermogen in onder meer de vleugels, stuur je het onder water met één hand bij”, zegt Maurits Alberda, medeoprichter van het Friese bedrijf.  

Ideale hoek

Een hightech kabel verbindt de kite met een ‘power take-off’ waar de trekkracht in elektriciteit wordt omgezet. “De Dyneema kabel (ultra-high molecular weight polyethyleen)  is lichtgewicht en sterker dan staal en maakt bovendien communicatie tussen de kite en de wal mogelijk”, zegt Alberda. Die communicatie zorgt ervoor dat de beweegbare vleugels van de kite altijd onder de meest ideale hoek op de stroming vliegen.

De kite trekt via een kabel aan een uittrekbare hydraulische cilinder die op zijn beurt verbonden is aan een in de zeebodem verankerde paal. Als de cilinder uitgetrokken wordt, stuwt deze een hydraulische vloeistof onder hoge druk door een hydromotor, die een generator aandrijft. De elektrische stroom is een feit.

Vliegeren

Nu begint het vliegeren. De kite hangt zo’n 3 meter onder het wateroppervlak en zo’n 12 meter boven de zeebodem. Door in een horizontaal vlak heen en weer te vliegeren in de stroming, levert de kite een continue kracht die aan de cilinder trekt. “Als de cilinder helemaal uitgerekt is, stuurt onze software de vleugels van de stroming af waardoor de kite niet meer aan de cilinder trekt. We gebruiken een klein deel van de opgewekte energie om de cilinder weer in te trekken, waarna de cyclus opnieuw begint.”

Bij het keren van het tij, als de stroming nagenoeg nul is, stopt de energieproductie. De kite stroomt met het water mee de andere kant op en begint weer aan de cilinder te trekken. “De energieproductie gaat het hele jaar dag en nacht door en is bovendien voorspelbaar”, zegt Alberda. “Je weet dat je om de zes uur een korte onderbreking van de energieproductie hebt en dat kun je zo nodig opvangen met een accu.” Een belangrijk deel van de innovaties van SeaQurrent zitten in de ontwikkeling van de kite en het algoritme dat de kite autonoom bestuurt.

Langzame stroming

De TidalKite kan iets wat andere getijdencentrales niet lukt, energie oogsten uit het relatief langzaam stromende water in de Waddenzee. “De meeste getijdencentrales werken met turbines waar water met hoge snelheid doorheen stroomt. Langs de Nederlandse kust worden nergens zulke stroomsnelheden gehaald”, zegt Alberda. Op plekken waar zeestromingen door een vernauwing moeten, zoals tussen de Waddeneilanden of bij Zeeland, is de stroming sterk genoeg om ook op een andere manier energie te winnen, namelijk met een kite. De kite heeft een flinke afmeting, met meerdere parallelle vleugels om met een zo groot mogelijk oppervlak energie te verzamelen. Daarnaast wint elke vleugel nog een deel van de energie die de vleugel ervoor niet oppikte.

SeaQurrent is toe aan zijn vierde prototype. “Het eerste was een schaalmodel dat je bijna nog onder de arm mee kon nemen. We testen bij het Maritiem Research Instituut Nederland in Wageningen welke krachten we met deze kite konden opwekken. Het tweede prototype was een schaalmodel dat we in de Waddenzee testten en waar me met lege colaflessen nog drijfvermogen aan toe voegden. Hierna volgde het verbeterde schaalmodel en nu het vierde model op ware grootte waarmee we het hele systeem voor energieopwekking gaan testen. Terwijl we bezig zijn om de kite uit te balanceren en functionele testen uitvoeren, bereiden we ook de eerste plaatsing van de vlieger voor. Waarschijnlijk is de TidalKite in de tweede helft van dit jaar operationeel. We kozen voor het Borndiep bij Ameland onder meer omdat de zeestroming daar sterk genoeg is. Bovendien is er voldoende ruimte om uit de scheepvaartroutes te blijven. Op de overgang van de Noordzee naar de Waddenzee hebben we relatief weinig last van zand, het Borndiep blijft goed toegankelijk. We hebben met het ontwerp van de TidalKite hier overigens rekening mee gehouden, de mechanische delen zijn goed beschermd.”

Continu vliegeren

Met de eerste TidalKite op ware grootte wil SeaQurrent aantonen dat de kite inderdaad continu kan vliegeren en elektrische energie opwekken. “We zullen nog niet continu stroom leveren omdat we nog in de testfase zitten en er veel starts en stops zullen zijn. Het volgende model echter, zal de focus wel op continu productie liggen. Uiteindelijk werken we toe naar de ontwikkeling van een 500 kW vlieger, die genoeg opwekt voor 600-700 woningen op Ameland.”

Behalve voor de techniek heeft het Friese bedrijf ook oog voor de ecologische aspecten van de kite. “We onderzoeken en monitoren wat de effecten zijn en hoeveel kites je verantwoord bij elkaar kunt plaatsen zonder de ecologie nadelig te beïnvloeden.” Die vraag is belangrijk gelet op de ambities van SeaQurrent. Het bedrijf wil bijdragen aan de duurzame energievoorziening van alle Waddeneilanden. Alberda: “Als we verder naar de toekomst kijken dan zetten we vooral in op het optimaliseren van de huidige vlieger. In eerste instantie zullen we deze in één formaat produceren om de productiekosten verder te drukken.”