Paul op den Brouw, NOST Tokyo
Origineel gepubliceerd op de site van Agentschap NL.
Samenvatting
De afgelopen jaren groeide het opgesteld vermogen van windenergie in Japan met 250 MW per jaar. Op land was eind vorig jaar 2.000 MW windvermogen beschikbaar. In 2009 vertraagde de groei. Dit kwam deels door de economische crisis en deels door obstakels in het stroomnet. Ook het gebrek aan stevige duurzame energiedoelstellingen en overheidssteun speelde de sector parten. Desondanks zijn er nieuwe plannen voor offshore windenergie. Universiteiten en bedrijven testen samen nieuwe ideeën, zoals de windlensturbine.
Figuur 1. Groei van windenergie (1000 kW). Bron: GWEC (2)
Inleiding
Eind 2009 dekten windturbines twee procent van de mondiale behoefte aan stroom. Volgens de World Wind Energy Association is de totale windcapaciteit nu opgelopen tot 160 GW (1). Door allerlei meteorologische, geografische en sociale uitdagingen heeft de windtechnologie zich de afgelopen jaren enorm ontwikkeld. Zo is het vermogen van de windturbine ondertussen gegroeid tot maximaal 5 MW. Windturbines hebben variabele snelheden, kunnen omgaan met sterk wisselende windsnelheden, hebben rotorbladen groter dan 70 meter en veroorzaken steeds minder geluidsoverlast.
In Japan is windenergie serieus op gang gekomen in 2003. De afgelopen zes jaar kwam er elk jaar ongeveer 250 MW aan nieuw windvermogen bij (zie figuur 1) (2). De toename is voor een belangrijk deel te danken aan de afnamecontracten voor windenergie tegen vaste stroomprijzen met een looptijd van vijftien jaar, die de tien grote elektriciteitsleveranciers in 1998 introduceerden. In 2003 verplichtte de nieuwe klimaatwet “Renewable Portfolio Standard” (RPS) elektriciteitsbedrijven een groeiend percentage stroom uit hernieuwbare bronnen te betrekken. Op dit moment staat er in Japan ‘op land’ ongeveer 2.000 MW aan windcapaciteit opgesteld.
Windenergie moet bijdragen aan de Japanse Kyoto-doelstelling. Tegen 2012 moet de uitstoot van broeikasgassen met zes procent ten opzichte van 1990 verminderd zijn. Ex-minister president Hatoyama kondigde in 2009 aan dat Japan streeft naar 25 procent vermindering tegen 2020 (3). Voor windenergie wil Japan in 2010 3.000 MW halen. Met het huidige groeitempo lijkt dit doel moeilijk te realiseren, temeer omdat in 2009 voor het eerst het totale nieuw opgestelde vermogen van windparken daalde tot 178 MW, aldus de Global Wind Energy Council (GWEC) (zie figuur 1).
Behalve aan de economische crisis wordt de daling toegeschreven aan het ontbreken van een stimulerende, stabiele regelgeving. De huidige RPS-wet mist stevige doelen. Het aandeel duurzame energie moet in 2010 tot 12,2 TWh en in 2014 16 TWh oplopen. Dit is respectievelijk slechts 1,34 en 1,63 procent van de totale energievoorziening. Daardoor is er momenteel weinig commerciële interesse in de duurzame energiemarkt.
De Japanse overheid is daarom nu van plan om elektriciteitsbedrijven al hun stroom tegen vaste prijzen te laten betrekken van windparken en zonne-energie-installaties. De overheid wil volgend jaar een nieuw feed-in tarief introduceren voor stroom afkomstig van windparken, geothermische en hydro-elektrische installaties, van 14 tot 19 cent per KWh) (4). Het huidige feed-in tarief maakt het slechts mogelijk om overtollige elektriciteit afkomstig van zonnepanelen van huishoudens te kopen. Voor de financiering wordt gedacht aan een 1 tot 1,7 euro premie per huishouden per maand. De details van deze plannen zijn op dit moment nog niet bekend.
Buitenlandse markt
Japan telt op dit moment vier windturbinebouwers: Mitsubishi Heavy Industry (MHI) met 2,4 MW windturbines, Fuji Heavy Industry met 2 MW windturbines, Japan Steel Works (JSW) met 2 MW windturbines en Komai Tekko turbines van 330 KW. Verder is er de windparkontwikkelaar Eurus Energy Holdings Corp.
Buitenlandse bedrijven zoals Vestas, General Electric en Enercon hebben eveneens een stevige positie op de Japanse markt. In 2009 veroverde Vestas Wind Systems met 30,5 procent het grootste marktaandeel in windturbines in Japan, met in het kielzog Japan Steel Works dat 24,9 procent van de markt claimde.
De trage groei van de Japanse windmarkt maakt bedrijven onzeker. Het middelgrote windbedrijf M&D Greenenergy Co. heeft besloten de bouw van een 18 MW windpark uit te stellen. Ook Eco Power Co., nummer 5 op de lijst van windbedrijven in Japan, laat tien locaties voor windparken braak liggen tot 2011 of later. Nieuwe regelgeving voor geluidsoverlast bracht Chubu Electric Power Co. er toe een plan om een 26 MW installatie te bouwen op de grens van Shizuoka en Ehime op te geven. Klachten van de inwoners leidden tot een nieuw wetsvoorstel dat milieueffectrapportages afdwingt voor de bouw van windparken. Wanneer de wet wordt aangenomen duurt het tweemaal zolang voordat er gebouwd kan worden – twee jaar wordt vier jaar.
De zwakke thuismarkt stimuleert de grote Japanse bedrijven om elders in Azië naar afzetmogelijkheden te zoeken. In landen zoals China, Zuid-Korea en Thailand lijken de mogelijkheden voor groene energie ruimer dan in Japan. Zo gaat MHI de productietechnologie voor zijn 2,4 MW windturbines in licentie geven aan het Chinese stroombedrijf Ningxia Electric Power Co. Eerder deed MHI hetzelfde met zijn 1 MW windturbines. Door de toenemende concurrentie op windenergiegebeid in China betekent een licentie, die het mogelijk maakt onderdelen van Chinese toeleveranciers te gebruiken, een belangrijke kostprijsverlaging. Tot nu toe gaat negentig procent van MHI’s windturbines naar de VS. Sterke prijsverlaging van turbines op die markt door de economische crisis en een octrooigevecht met GE maken afzetmarkten zoals China aantrekkelijker. Handelsbedrijf Itochu Corp. heeft de banden met GE juist aangetrokken. Beide bedrijven gaan samen een 150 MW windpark in Oklahoma ontwikkelen. Ook Tokyo Electric Power Co. (TEPCO) positioneert zich op de Chinese markt door de bouw en het management van windparken in de provincie Guangdong. Fuji Electric Holdings Co. heeft een begin gemaakt met de ontwikkeling van smart grid-producten samen met de Zhejiang Universiteit. Japan Wind Development Co., Japans windbedrijf nummer 3, gaat nu in Thailand samen met een lokaal bedrijf een 180 MW windfaciliteit bouwen.
Obstakels
Volgens deskundigen leent Japan zich minder voor windenergie dan Europa vanwege de obstakels in het elektriciteitsnet. De eilandengroep Japan heeft geen achterliggend netwerk voor afzet van stroom. Er zijn twee verschillende elektriciteitsnetten met 50 en 60 Hz. Er zijn tien regionale elektriciteitsleveranciers met een de facto monopolie. Daarnaast is er in Japan minder land voor het plaatsen van molens beschikbaar door de vele bergen. Aardbevingen en tyfonen vragen om speciale constructies voor windmolens, die bovendien veel last hebben van turbulentie en blikseminslag. Uitwijken naar zee zou voor een aantal obstakels een oplossing kunnen bieden. Binnen drie kilometer uit de kust is er voorzichtig geschat de potentie voor 700 TWh per jaar (5).
Offshore wind
Figuur 2. Schematische weergave van drijvende spar type offshore windturbine (Professor Suzuki Hideyuki van de Tokio Universiteit).
Tot nu toe heeft Japan ‘slechts’ 11 MW offshore windenergie ontwikkeld (2, 6). De verwachting is dat het land in 2012 daadwerkelijk met windturbines op zee van start gaat (7).Ook de offshore windenergie in Japan wordt gehandicapt door ongunstige geografische en meteorologische omstandigheden: hoge golven, sterke (getijden)stromingen en relatief weinig ondiepe zeebodem voor het verankeren van windmolens in de buurt van grote stedelijke centra. Toch gaan net zoals in de rest van de wereld ook in Japan de plannen voor windenergie vaker offshore. Professor Arakawa van de Tokio Universiteit spreekt over een potentie van 30.000 MW voor gefixeerde windmolens in het ondiepe deel van de zee en 300.000 MW voor drijvende windmolenparken. De New Energy and Technology Development Organization (NEDO) is van plan op zes locaties vooronderzoek te gaan doen. Er komen twee projecten waarin metingen worden gedaan van weer, bodem en stromingen en er staat een tender open voor een proefproject met een windturbine. Hij noemt belangrijke voorwaarden voor offshore windenergie: afstemming met de visserij, mogelijkheden voor geheel duurzame energievoorziening van kleine Japanse eilanden en de combinatie van windenergie met andere mariene energiebronnen zoals getijden- en golfenergie en warmte-koude-opslag.
Er zijn drie vrij concrete offshore windprojecten in ontwikkeling. Het eerste is een gezamenlijk project van Tokio Universiteit en Tokyo Electric Power en betreft grootschalige drijvende windparken. Het tweede project is van Sasebo Heavy Industry. In 2009 begonnen onderzoekers van Sasebo Heavy Industries en Toda Corp. samen met de Kyoto universiteit met het testen van een drijvende windturbine van 12,5 meter hoog, waarvan 5,5 meter boven water uitsteekt. Met dit schaalmodel, een drijvend hybride paalplatform bestaande uit een voorgespannen constructie van staal en beton met een 2 MW windturbine, wordt de haalbaarheid in het zuiden van Japan onderzocht. Later zal deze versie een factor tien opgeschaald moeten worden om rond 2013 een commerciële fase te kunnen ingaan (zie figuur 2).
Figuur 3. Windlensturbines met 2,5 meter brede rotorbladen bij windsnelheden van 5 m/s. Bron: SCF comité (8).
Het derde project kwam tijdens de Yokohama Renewable Energy Exhibition 2010 naar voren. Daar presenteerde professor Yuji Ohya van de Kyushu universiteit zijn project, de windlensturbine. Net zoals een lens de lichtintensiteit vergroot, vergoot de windlens de stroming van de wind. De structuur van de windlens bevindt zich als een hoepel om de rotorbladen. Deze hoepel intensiveert de luchtstroom. De windlensturbine levert driemaal zoveel stroom als dezelfde turbine zonder lens. Behalve meer stroom verhoogt dit nieuwe ontwerp de veiligheid en verlaagt het de geluidsoverlast. Deze turbine is speciaal geschikt voor Japan, waar de wind veelal vrij zwak is. Voorlopig is dit ontwerp duurder dan de traditionele turbine, maar de betere prestaties kunnen binnenkort de kosten aanvaardbaar maken (8).
Conclusie
De commerciële Japanse windmarkt is op dit moment weinig aantrekkelijk. De grote Japanse windturbinebouwers en windparkontwikkelaars richten zich daarom sterk op China, Thailand en andere landen in Azië. Deskundigen blijven echter optimistisch over de toekomst en ontwerpen nieuwe windturbines en –parken voor ondiep en diep water in Japan (9).
Bronnen:
1. Global wind power boom continues despite economic woes, 3 februari 2010: http://www.gwec.net/index.php?id=30&tx_ttnews%5Btt_news%5D=247 .
2. Global Wind Energy Council: Japan; http://www.gwec.net/index.php?id=123.
3. Zie onder andere: Dr. Hiroyuki Okamoto, Feasibility Study for 25% CO2 Reduction by 2020 in Japan, Challenge of Hatoyama Initiatives towards Climate Change Professor, College of international relations, Hihon University: http://www.ibp.org.br/eventos/33iaee/pdfs/33IAEE_1280_201005030820iaee_confernce_pap. pdf.
4. Bloomberg Business Week, July 30, 2010, Japan Proposes Wind, Geothermal Power Feed-in Tariff (Update 1): http://www.businessweek.com/news/2010-03-23/japan-proposes-wind-geothermal-power-feed-in-tariff-update1-.html.
5. A.R. Henderson, e.a., Potential for Floating Offshore Wind Energy in Japanese Waters, ISOPE Conference, Kitakyushu, Japan, May 2002: http://www.geni.org/globalenergy/library/energytrends/currentusage/renewable/wind/global-wind-resources/japan/potentialwindjapan. pdf.
6. Takeshi Ishibara, Tokyo University, 2009/11/3: Setana wind power plant, Summit Wind Power, Wind Power Kamisu. ( In 2004 werden in Setana in Hokkaido de eerste windturbines dicht bij de kust operationeel. Deze faciliteit is opgebouwd uit twee windmolens met Vestas V47 windturbines; elk goed voor 660kW. Zij werden geïnstalleerd in dertien meter diep water ongeveer 700 meter uit de kust. De locatie is relatief gunstig met jaarlijkse gemiddelde windsnelheden van bijna 8 meter per seconde. In 2004 startte ook Summit Wind Power commerciële windenergie productie in Sakata stad in de prefectuur Yamagata. Hier wordt met behulp van acht Vestas V80-2.0 2MW turbines 16 MW opgewekt. Vijf van de windmolens staan in 4 meter diep water van een belangrijke waterweg. Het derde onshore/offshore ‘windpark’ ligt 40-50 meter uit de dijk bij Kamisu stad in de prefectuur Ibaraki. De totale 17 MW output die sinds 2009 wordt geleverd is afkomstig van zeven Fuji Heavy Industries (FHI) Subaru 80/2.0 windturbines).
7. Arakawa Tadakazu, zie Ocean Policy Research Foundation: http://www.sof.or.jp/jp/news/201-250/239_3. php.
8. Wind lens floating farms could triple electricity production: http://www.cnngo.com/tokyo/life/wind-lens-floating-farms-could-triple-electricity-production-877035.
9. Gesprek met Willem Kortekaas, Representative Director MECAL Asia Co. Ltd.
