Energiewinning uit getijden en golven in de Westerschelde

Transcriptie

1 Resultaten en bevindingen van project Energiewinning uit getijden en golven in de Westerschelde Dit rapport is onderdeel van de projectencatalogus energie-innovatie. Tussen 2005 en 2011 kregen ruim 1000 innovatieve onderzoeks- en praktijkprojecten subsidie. Ze delen hun resultaten en bevindingen, ter inspiratie voor nieuwe onderzoeks- en productideeën. De subsidies werden verleend door de energie-innovatieprogramma's Energie Onderzoek Subsidie (EOS) en Innovatie Agenda Energie (IAE). Datum September 2010 Status Definitief Ecofys Netherlands BV, e.a. in opdracht van Agentschap NL

2

3 Colofon Projectnaam Programma Regeling Projectnummer Contactpersoon Energiewinning uit getijden en golven in de Westerschelde Energie Onderzoek Subsidie Demonstratie DEMO09059 Ecofys Netherlands BV Hoewel dit rapport met de grootst mogelijke zorg is samengesteld kan Agentschap NL geen enkele aansprakelijkheid aanvaarden voor eventuele fouten.

4 TIDAL TIMES Woensdag, 8 september 2010 Energie uit getijdenstroming, het werkt! We hopen dat de wereld het oppakt Getijdenbewegingen omzetten in energie is mogelijk. Dat bewijst het C-Energy project in de Zeeuwse Westerschelde. Getijdenbewegingen vind je over de gehele wereld, het potentieel van deze vorm van energieopwekking is dus enorm. Alleen al in Europa is er een potentieel om 14 miljoen huishoudens op deze manier van elektriciteit te voorzien. Uniek project in de Westerschelde Begin 2008 startte een cluster van bedrijven en instituten het project C-Energy. Doel van het project was de realisatie van een experimentele installatie die energie uit getijdenbewegingen opwekt. Het project is een succes: de installatie bij de Total steiger in de Westerschelde bij Borssele levert al weer een jaar energie uit eb- en vloedstromingen. Bovendien genereerde het project een grote hoeveelheid aan data. Deze gegevens zijn onmisbaar voor een vervolgstap richting de markt. Nederland voorop laten lopen Getijdenstromingen vormen een gigantische onbenutte bron van energie, wij verwachten daarom dat deze innovatie impact zal maken, zegt Peter Scheijgrond van Ecofys, projectleider van het project C-Energy. Ecofys heeft als kennisonderneming en adviseur de rol gespeeld van brug tussen onderzoek en ondernemingen. Scheijgrond: Het systeem werkt, we hopen dat de wereld het oppakt. Het zou mooi zijn als we Nederland voorop kunnen laten lopen met deze nieuwe vorm van duurzame energie. De invloed op het plaatselijke milieu C-Energy is weliswaar nog relatief klein, maar wel een uitgelezen mogelijkheid om ook ervaring op te doen met de invloed op het lokale milieu. Al bij de start hebben Deltares, ZMF en Ecofys gezamenlijk een plan gemaakt voor het monitoren van de invloeden. Er is bijvoorbeeld zorgvuldig gekeken naar het gebruik van foul-release coatings op de rotorbladen. Coatings van drie verschillende leveranciers zijn aangebracht, ieder op een apart set bladen. Alle drie functioneren naar behoren. Na vier maanden stilstand tijdens de zomer van 2009 was er zichtbaar meer aangroei, maar die kon eenvoudig met een borstel verwijderd worden. Er was geen significant verschil te zien tussen de verschillende coatings. Om aangroei op de stroomsnelheidsmeter tegen te gaan is een milieuvriendelijke mix van vaseline en cayennepeper toegepast. Een uniek project met bijzondere mensen en bijzondere eisen François Lelieveld, directeur Istimewa Elektro Wij hebben de elektrotechnische installatie verzorgd in een uniek project met bijzondere eisen en wensen. Het technisch bijzondere aan het project is natuurlijk de getijdengenerator zelf, maar ook de locatie aan een steiger in de Westerschelde, in een industriële omgeving. C-Energy is naast spannend en uitdagend, vooral ook een leuk en motiverend traject. We C-Energy Installatie aan de Total steiger bij Borsele. (Foto: Remco Bohle) hopen natuurlijk dat we in de toekomst honderden projecten gaan bouwen, maar dat verwacht ik niet direct. Toch participeren wij want wij zien met onze klanten steeds meer kansen in duurzame energie. C-Energy is een goed product, het zit elektrotechnisch ook goed in elkaar. De rotor doet het zoals verwacht, en zelfs beter dan dat. Ik ben optimistisch, al zal het apparaat vermoedelijk eenzelfde traject door moeten lopen als windturbines. We blijven er graag bij betrokken.

5 TIDAL TIMES Woensdag, 8 september 2010 Schoolvoorbeeld van publiek-private samenwerking Conny Miermans, wethouder gemeente Borsele. Duurzaamheid heeft de toekomst, dus Burgemeester en wethouders van Borsele hoefden niet lang te aarzelen om in de zuidwesthoek van onze gemeente het project uit te voeren. Als aanjager hebben we een belangrijke rol gespeeld om alle partijen bij elkaar te brengen en te houden. Daarmee is dit project een schoolvoorbeeld van samenwerking tussen publieke en private partijen geworden. Ons profiel van Gemeente van Contrasten maken we met dit project geheel waar. Borsele biedt een unieke combinatie van wonen/werken en recreëren. Enerzijds een agrarische gemeente in het nationaal landschap en anderzijds een gemeente met zware industrie waar naast een kolen- en de kerncentrale nu ook een getijdencentrale staat. Borsele is daarmee dé energiegemeente. Dit project levert ons en de rest van Nederland veel kennis en kunde op, en ons als gemeente ook een goed imago. Vernieuwende bedrijven komen daar op af. C-Energy, hoofdonderdelen & Partners Hijs installatie Bouw: Vekoma / Huisman Functie Het kunnen sturen van de diepte van de rotor ten opzichtte van de waterlijn. Vermogensconversie Installatie: Istimewa Functie: Het omzetten van de mechanische energie in electrische energie en levering aan het net. Ophangconstructie Productie: Van der Straaten Functie: Het ophangen van de C-Energy installatie aan de steiger van Total. Leerproject voor vergunningen Paul Paulus, waterbeheer Rijkswaterstaat Zeeland Het C-Energy project in de Westerschelde is voor Rijkswaterstaat op verschillende manieren interessant. Bij voorbeeld het vergunningtraject is op sommige punten vrij nieuw. Onze meetdienst was ook betrokken bij het aanbrengen van apparatuur voor het meten van de stroomsnelheid op verschillende dieptes in het water. Natuurlijk zijn we nu nieuwsgierig naar de daadwerkelijke meetresultaten, maar ook naar de gevolgen op de locale ecologie zoals de invloed op vissen en zeehonden. Bij een eventuele verdere opschaling, komen invloed op de getijdenbeweging, de locale ecologie en de scheepvaart nog nadrukkelijker aan de orde. Rijkswaterstaat zal ook op andere manieren lering trekken uit de resultaten van dit project. Afhankelijk van de resultaten, zien wij een eventuele toepassing van deze generator in of nabij onze waterwerken, zoals bruggen en sluizen. Planmatig werken op basis van een visie op getijdenenergie Zich bewijzen in een industriële omgeving Claude Gueguen, general manager van de Total Raffinaderij Nederland in Borsele. C-Energy past uitstekend bij de Total raffinaderij in Borsele. Het is goed voor onze directe omgeving, het sluit goed aan bij ons duurzaamheidsbeleid en getijdenenergie hoort bij Zeeland. In samenwerking met onze stakeholders konden wij een ideale locatie voor de pilot bieden. Niet alleen vanwege onze ligging aan de Westerschelde, maar vooral door de typisch industriële omgeving. Op een raffinaderij gelden strenge regels voor veiligheid, bedrijfsvoering en ontwerp. In de discussies over de vormgeving van de pilot, waar veel kennis bij elkaar komt, is die typisch industriële input onze toegevoegde waarde. Daarmee helpen we C-Energy om zichzelf te bewijzen als een efficiënte technologie. Rotor Ontwerp: Ecofys Productie: Schaap Composites. Functie: De energie in het stromende water omzetten in een draaiende beweging. Peter Scheijgrond, C-Energy project manager bij Ecofys Netherlands BV Het is geweldig om nu een experimentele installatie te hebben gebouwd die nog altijd heel veel lijkt op de eerste schetsen. Dat is gebeurd dankzij planmatig werken op basis van een visie. Elke fase is steeds zo uitgewerkt als we in onze visie hadden voorzien. Dit is pas innovatie: kennis van meer dan tien bedrijven komt hier samen. Het project is een succes. Intussen plannen we de volgende fase. De leercurve is gelukkig steil en er is duidelijk een enorm potentieel wereldwijd. We verwachten daarom dat we deze technologie op grote schaal kunnen inzetten.

6 TIDAL TIMES Woensdag, 8 september 2010 Resultaten Eén jaar na inbedrijfstelling heeft de proefopstelling van C-Energy in de Westerschelde een vracht aan informatie opgeleverd. Het systeem functioneert zoals verwacht of zelfs beter - en de gegevens over de prestaties, kosten en baten en veiligheid geven alle aanleiding tot een vervolgproject en verdere opschaling. Prestaties De installatie voldoet na een jaar in bedrijf aan de vooraf gestelde specificaties en levert ook het verwachte vermogen, al zijn de gemeten stroomsnelheden ter plaatse van de Total-steiger lager dan aanvankelijk begroot. Naast de meetcampagne hebben ook enkele modellen van de installatie gegevens over C-Energy opgeleverd. Stefan Mieras (TU Delft) ontwikkelde een driedimensionaal model voor de krachten op de rotor en valideerde dat met metingen. Het model laat zien dat vermoeiing van het verticale Darrieus rotorblad het meest kritisch is. Het krachtenmodel, dat nauwkeurig de spanning in de bladen voorspelt, doet ook een voorspelling voor de levensduur van de rotorbladen bij verschillende stroomsnelheden. Op de huidige locatie met maximale snelheden van 1,64 m/s voorziet het model een levensduur van de rotor van ruim 25 jaar; in een omgeving met een maximale stroomsnelheid tot 2,5 m/s, 15 jaar. Onderhoud, risico en veiligheid Elke constructie op het terrein van Total Raffinaderij moet aan de strengste eisen voldoen ten aanzien van veiligheid, risico s en explosiegevaar. Al in de engineeringsfase zijn dus ook voor de C-Energy installatie uitgebreide onderhouds-, risico- en veiligheidsdocumenten opgesteld, wat heeft geresulteerd in een industrieel gereed product dat volledige ATEX gecertificeerd is. Werkprocedures zijn vastgelegd en zowel personeel als de installatie zelf zijn gecertificeerd. De installatie heeft slechts klein onderhoud nodig gehad. Reparaties of vervangingen van componenten waren niet nodig, incidenten zijn er niet geweest. Een en ander zal zich bij opschaling zeker terugbetalen. Economische haalbaarheid C-Energy toont in vergelijking met andere proefopstellingen voor getijdenenergie in de wereld gunstige economische condities. De realisatie van de installatie van 30 kilowatt (piekvermogen) kostte 1,4 miljoen euro en bleef daarmee binnen de begroting. Als de rotor gedurende vijftien jaar blijft, zo is berekend, dan bedragen de kosten per kilowattuur die aan het net wordt geleverd 1,56 per kwh. Dat is weliswaar een stuk hoger dan de marktprijs voor elektriciteit, maar voor een leerproject van deze grootte relatief voordelig. Dat belooft veel voor de toekomst.. In zijn master-scriptie voor de Universiteit van Utrecht heeft Tyson Beilan een kostenmodel gemaakt op basis van marktgegevens, projectgegevens van C-Energy en offertes. Het model toont aan dat een volgend, groter project van 1,5 MW bij hogere waterstroming elektriciteit oplevert voor 0,34/kWh, dus bijna vijf keer zo goedkoop. Op langere termijn kunnen die kosten nog 10% tot 20% omlaag voor iedere verdubbeling van opgesteld vermogen, als getijdenenergie soortgelijke leercurves doorloopt als windenergie en zonnecellen in de afgelopen decennia. Lering trekken Schoonmaak actie met hulp van rijkswaterstaat. (foto: Jorg Verweij) Een experimenteel project als C-Energy in de Westerschelde is bedoeld om aan te tonen dat het principe in de praktijk werkt, maar ook om lessen te trekken. De lessen worden goed gedocumenteerd. Een aantal voorbeelden. Budget Niet alle kosten in een nieuw ontworpen installatie zijn te voorzien. De begroting werd al in de ontwerpfase bijna een factor twee verhoogd, maar bleef vervolgens wel op peil. De kostenverhoging zat in een duurdere rotor, extra engineering aan de bordessen, hogere kosten voor oplevering en monitoring. Planning Het project heeft vertraging opgelopen in het begin, die overigens grotendeels is ingelopen. Oorzaken waren velerlei: onbekendheid met sommige mechanische belastingen op de steiger, onbekende maximale spanningen in delen van de rotor, een simpele fout in de koppelmeting. Technische knelpunten waren er soms letterlijk. Tijdens het inhijsen van de rotor ontstond een kras op het onderste blad van de rotor, waarop vervolgens algen aangroeiden. Kwetsbare onderdelen moeten tijdens de montage beter beschermd moeten. Een wijziging in de volgorde van installeren leidde ertoe dat een hijsoog aan de installatie in de weg kwam te zitten. Om ruimte te maken, moesten ter plekke twee geleidende blokken worden weggebrand. Relatief veel tijd is verloren doordat meetsignalen gedeeltelijk ontbraken. Een snel en volledig diagnoseplan met de leverancier voorkomt onnodig tijdverlies. Het meetapparaat voor stroomsnelheid en waterhoogte (ADCP) lag op een niet optimale locatie. Data werd onbetrouwbaar en een rendement was niet goed te berekenen. Bij verplaatsing bleek tevens dat een goede corrosiebescherming van alle onderdelen noodzakelijk is. Verplaatsen van de ADCP, het meetapparaat voor stroomsnelheid (foto:jorg Verweij) C-Energy is tot stand gekomen dankzij de financiële steun van de EU en AgentschapNL en een samenwerking tussen Gemeente Borsele, Ecofys, Istimewa Elektro, Van der Straaten, Vekoma Rides, Huisman Equipment, De Zeeuwse Milieu Federatie, Zeeuwind, Hogeschool Zeeland, Greenlab (Eneco/Greenchoice), Deltares, Rijkswaterstaat en Total Raffinaderij NV en de technische universiteit Delft. Tidal Times Een uitgave van Ecofys NL BV website: www. ecofys.nl redactie: Rolf de Vos, Peter Scheijgrond, Brecht van der Laan, Robert Coster layout / graphics: Jorg Verweij, Peter Scheijgrond Eenmalige uitgave: oplage 200 stuks Rotor in actie bij maanlicht. (foto: Remco Bohle) Contact: