Verslag Subtafel Energie uit Water (versie concept 2.0)

Transcriptie

1 Verslag Subtafel Energie uit Water (versie concept 2.0) Aan de subtafel Energie uit water waren vertegenwoordigd: EWA, ZMf, gemeente Schouwen-Duiveland, Enduris, Rijkswaterstaat, Waterschap Scheldestromen, HZ, PZEM, Visserij NL en de Provincie Zeeland. Voorzitter was Piet Akkermans. Achtergrond en afbakening In het kader van de Regionale Energie Strategie (RES) is voor de Provincie Zeeland de subtafel Energie uit Water ingesteld. De kansen geïdentificeerd door de subtafel beperken zich tot energie direct gewonnen uit water door b.v. stroming en het benutten van zoet-zout gradiënten. Energie van windmolens die in het water zijn gefundeerd of zonnepanelen die op het water drijven zijn daarom buiten beschouwing gelaten. Ook is besloten locaties buitengaats, dus op de Noordzee, niet mee te nemen. Dit betekent dat de recent gepubliceerde innovatie van een Aqua Battery locatie in de monding van de Westerschelde buiten beschouwing blijft. In de analyse heeft de subtafel als afbakening de provinciale grenzen aangehouden. Het Grevelingenmeer is meegenomen als onderdeel van Zeeland, het Haringvliet is buiten beschouwing gelaten. Daarom is de haalbare energieproductie van een getijdencentrale in de Brouwersdam voor 100% meegerekend in de totale mogelijke opbrengst van Energie uit Water. De subtafel heeft een drietal kansrijke technologieën van Energie uit Water geïdentificeerd; Getijden- /stromingsenergie, Blue Energy en Aquathermie. Energieopwekking uit aquatische biomassa in de Zeeuwse wateren op grote schaal wordt op korte termijn als niet rendabel gezien. Omdat initiatieven voor energie uit water met name innovatieve projecten zijn met potentie als exportproduct, heeft de subtafel heeft zich gericht op het samenstellen van een kansenkaart gebaseerd op gegevens over opbrengst, opschaalbaarheid en andere randvoorwaarden (zie bijlage 1). Dit verslag vormt de toelichting op de kansenkaart. Energie uit Water: technologieën Getijdenenergie Getijdenenergie is energie die wordt gewonnen door gebruik te maken van het verschil in waterhoogte tussen eb en vloed. Op de open oceaan is dit slechts enkele decimeters, maar door de bijzondere vorm van sommige kusten waar grote trechtervormige inhammen bestaan, kan het waterhoogteverschil op zulke plaatsen tot vele meters oplopen, voldoende om bij vloed het hoge water achter een (open) dam te vangen en dit bij laag water via turbines gekoppeld aan generatoren terug te laten lopen. Getijdenenergie heeft de potentie om een belangrijke bijdrage te leveren aan de wereldwijde duurzame energiedoelstelling. Getijdenenergie is heel betrouwbaar en duurzaam, [1] die altijd aanwezig is en beter voorspelbaar is dan zonne- of windenergie. Tot vandaag zijn er weinig energiecentrales die getijdenenergie produceren. Ze moeten ingepland zijn aan de kustlijn waar het hoogteverschil zeer groot is. [2] In de Zeeuwse Wateren zijn de afgelopen jaren een aantal initiatieven ontwikkeld die opereren onder een geringer hoogteverschil of gebruik maken van de aanwezige stroming, bv in de Westerschelde in 2009 [3]. Sinds 2015 wekken vijf turbines elektriciteit op in een van de openingen tussen de pijlers van de Oosterscheldekering. [4] Het Nederlandse bedrijf Tocardo heeft de turbines ontwikkeld en beheert de centrale. De turbines, met een opgesteld vermogen van 1,2 megawatt, leveren genoeg stroom voor ruim duizend huishoudens (normaal verbruik zo'n 3100 kwh per huishouden). Voor de opwekking van getijdenenergie worden en zijn diverse turbines ontwikkeld (figuur 1; bron ProTide [5] [6] ). Deze turbines vragen op een aantal aspecten nog nader onderzoek. Nabij het

2 Grevelingenmeer aan de zuidzijde heeft het bedrijf BT-Projects een nieuw Tidal Technology Center (TTC) in aanbouw (2019) waar turbines van Deepwater Energy en Pentair Nijhuis als eerste zullen worden gedemonstreerd. Het TTC faciliteert de verdere ontwikkeling van soorten turbines door het bieden van testruimte waar aspecten als bijvoorbeeld efficiency en visveiligheid onderzocht kunnen worden. Aan de noordzijde van het Grevelingenmeer wordt een opening in de Brouwersdam gepland om beperkt getij terug te brengen in het Grevelingenmeer. Dit geeft de mogelijkheid om daar een getijdencentrale te realiseren. Hierin hebben diverse partijen interesse getoond. Figuur 1 Overzicht van de verschillende categorieën komende uit de technology inventarisatie zoals beschreven in ProTide rapport Los van de mogelijke ontwikkeling van een getijdencentrale in de Brouwersdam hebben diverse Nederlandse en buitenlandse bedrijven hebben al interesse getoond om in de zuidwestelijke delta te willen opereren. Dit zijn o.a Tocardo, EQA, Water2Energy, Deepwater Energy, Pentair Nijhuis, Saunders, Fishflow, REAC, WPT en Schottel. Voor getijdenenergie is potentieel aanwezig in de Zeeuwse wateren. Verwacht wordt dat als het technisch en ook ecologisch haalbaar is om de Oosterscheldekering en de Brouwersdam grootschalig te benutten, er ongeveer 100 MWe kan worden opgesteld, wat overeenkomt met ongeveer 1,0 PJ/jaar. [8] Dit is op de provinciale energiebehoefte weliswaar bescheiden, maar de techniek die wordt ontwikkeld biedt kansen voor export naar andere delta s. Dit geldt eens te meer als de getijdencentrale kan worden uitgebreid met een pompfunctie, zodat deze techniek in delta s kan worden ingezet voor opwekken van duurzame elektriciteit en voor waterveiligheid. Voor de verdere realisatie van getijdenenergieprojecten is het in de komende tijd belangrijk dat de verschillende technologieën wordt getest en verder worden ontwikkeld. Hiervoor is medewerking vanuit vergunningverlening nodig zodat op geschikte locaties de doorontwikkeling van getijdenenergie mogelijk wordt gemaakt. Blue Energy Blue Energy wordt gewonnen uit het verschil in zoutconcentratie tussen twee waterstromen. Bijvoorbeeld zoet rivierwater dat in zee (zout) uitstroomt, maar ook zout water en geconcentreerder zout water, in industriële processen. Overal ter wereld, waar een zoete en een zoute waterstroom bijeen komen of worden gebracht, kan Blue Energy worden geoogst. In de vorm van elektriciteit, maar uit dit zout-concentratieverschil kan ook in één directe productieslag groene waterstof worden geproduceerd.

3 Zout water bevat opgelost zout in de vorm van geladen deeltjes. De energiewinning wordt gedreven doordat de natuur dit zout-concentratieverschil teniet wil doen. De Reverse Electro Dialysis (kortweg RED) technologie maakt daar gebruik van door twee typen membranen te gebruiken. Het ene type membraan (Cation Exchange Membrane, CEM) laat positief geladen deeltjes (vnl. Na+ ionen) door, het andere type (Anion Exchange Membrane AEM) negatief geladen deeltjes (vnl. Cl ionen). Hierdoor ontstaat een potentiaalverschil, dat benut kan worden voor het produceren van elektriciteit of groene waterstof (REDstack bedrijfsinformatie). Momenteel exploiteert REDstack een proefinstallatie van 50 kw in Breezanddijk op de Afsluitdijk, waar de gehele keten (inname, voorfiltratie, energieopwekking, levering aan het net, retourstromen) wordt bedreven. Dit is de eerste en enige Blue Energy installatie ter wereld. REDstack test met echt zoet en zout oppervlaktewater de gehele keten: inname voorzuivering energieopwekking retourwater - stroomlevering aan het net. Er wordt gewerkt aan opschaling naar een Blue Energy Demo van 0,78 MW in Katwijk. Om de verdere opschaling van deze technology te ondersteunen hebben partijen in en rond Katwijk zich verenigd in een zogenaamde Blue Energy Deal. Blue Energy krijgt hierbij als Nationaal Icoon ondersteuning vanuit de Rijksoverheid. Als vervolg op het project Katwijk is een demonstratieproject in de zuidwestelijke Delta (Zeeland en Zuid-Holland) voorzien. Daarmee worden verdere stappen gezet in efficiency en commercialisering. Wereldwijd heeft Blue Energy een zeer grote potentie, die geschat wordt op zo n 11% van de huidige wereldwijde energiebehoefte. Dit levert een positieve bijdrage aan export, hoogwaardige werkgelegenheid (maak-industrie) en de kennispositie van Nederland. Aquathermie Zeeland bundelt krachten om de mogelijkheden van aquathermie te onderzoeken. Aquathermie is de verzamelnaam voor thermische energie uit water, waaronder oppervlaktewater (TEO), afvalwater (TEA) en rioolwater (Riothermie). Zeeland is een regio met veel (kennis van) water, en dus bij uitstek de regio waar ervaring opgedaan kan worden met aquathermie. In theorie overtreffen de totale thermische mogelijkheden van al het Zeeuwse water de totale warmtevraag van Zeeland ruimschoots. Toch kunnen we met de huidige technologie, en wat we nu weten, deze technologie nog niet volledig benutten. De grootste kansen zijn er voor de gebouwde omgeving, met (op dit moment) de technologie van TEO. In stedelijke gebieden aan een open water (kanaal/zee arm) zoals Vlissingen, Terneuzen en Zierikzee zijn kansrijke locaties te vinden. Ook zijn er in Zeeland diverse locaties met grote wateren dichtbij dorpen en kleinere steden. Er lijken dus genoeg mogelijkheden voor thermische energie uit oppervlaktewater (TEO) aanwezig. Vanwege de benodigde investeringen en het volume, is deze oplossing vooral geschikt voor collectieve warmtenetten en veel minder voor individuele woningen. Maar niet alle vraaggebieden zijn geschikt voor een warmtenet, de afstand tot het water kan niet te groot zijn (maximaal 5 kilometer), en bij voorkeur is de ondergrond geschikt als warmtebuffer zodat warmte in de zomer opgeslagen kan worden voor gebruik in de winter. Daarnaast is nog extra onderzoek nodig naar de invloed op de waterkwaliteit en vereist het veelal zilte Zeeuwse water specifieke technieken. De relatieve dunbevolktheid van Zeeland lijkt beperkend voor de potentie, maar in Zeeland is (nationaal gezien) wel een van de eerste projecten gerealiseerd. Om een succesvolle uitrol van aquathermie te ondersteunen zal door het waterschap Scheldestromen, de Provincie Zeeland en Enduris de nationale Green Deal mede worden ondertekend. Daarmee wordt regie gezet op een programma van onderzoek (bijv. de draagkracht van de ondergrond) en selectie van kansrijke locaties. Met het selecteren en opstarten van pilot projecten zal kennis worden opgedaan om deze technologie versneld te ontwikkelen.

4 Opbrengst en kansrijkheid Technisch potentieel Door de subtafel Energie uit Water zijn meerdere technologieën behandeld waarbij het medium water de bron is voor het opwekken van energie. Dit zijn golf- en getijde energie, zoet-zout energie, aquatische biomassa en thermische energie. Van de beschouwde technologieën blijken getijde-energie, golfenergie, zoet-zout energie en thermische energie een significant technisch potentieel te hebben. Bovendien zijn er binnen de grenzen van de provincie Zeeland meerdere geschikte locaties te vinden te zijn om pilot- en demonstratie projecten op te starten. Tijdens diverse inspiratiesessies met stakeholders en geïnteresseerde partijen is een kansenkaart van Zeeland ontwikkeld. In 2 workshops tijdens de Zuidwestelijke Delta werkconferentie hebben een 50-tal personen input geleverd. De daar aangewezen locaties zijn door de werkgroep Energie uit Water beschouwd op technisch potentieel. Daaruit is de volgende lijst ontstaan, met vermelding van opgesteld vermogen en jaarlijkse bijdrage aan energie (uitgedrukt in PJ). Omdat het om relatief nieuwe technologieën gaat, is bepaald welke bijdragen er in 2030 en 2050 te verwachten zijn (Bijlage 2). De technologieën zijn in 2030 te kenmerken als demonstraties. Opschaling naar grote productie eenheden na 2030 zal zorgen voor een hogere (technische) opbrengst en een lagere kostprijs in In 2050 zijn de technologieën volwassen en kan de maximale theoretisch capaciteit per locatie worden ingezet. De conclusie is dat theoretisch gezien in ,0-2,6 PJ energie uit water kan worden opgewekt, in 2050 zal dat stijgen naar 2,6-7,1 PJ. Technologie Locatie Opgesteld vermogen (2030) Jaaropbrengst (2030) Opgesteld vermogen (2050) Jaaropbrengst PJ (2050) Getijde energie Grevelingendam 2,5 MW 0,03 PJ 5,0 MW 0,05 PJ Brouwersdam 25 MW 0,26 PJ 60 MW 0,63 PJ Oosterscheldekering 25 MW 0,26 PJ 75 MW 0,79 PJ Stromingsenergie Westerschelde 0,1 MW nihil 50 MW 0,26 PJ Zoet-Zout energie Volkerak Zoommeer 60 MW 1,80 PJ 90 MW 2,70 PJ Thermische energie Diverse woonwijken 0,2 MW 0,16 PJ 180 MW 1,63 PJ nabij open water Riothermie nihil nihil onbekend onbekend 112,8 MW 2,51 PJ 460 MW 6,06 PJ Opmerking 1: Aangenomen wordt dat voor getijde, golf en thermische energie per 100 MW opgesteld vermogen en vollasturen op jaarbasis ca. 1 PJ energie wordt geleverd. Opmerking 2: Aangenomen wordt dat voor zoet-zout energie per 100 MW opgesteld vermogen en vollasturen op jaarbasis ca. 3 PJ energie wordt geleverd. Opmerking 3: Voor de locatie Haringvliet, provincie Zuid Holland, is zoet-zout technologie ook inzetbaar, met een theoretisch maximaal opgesteld vermogen in 2050 van 30 MW en een energieproductie van 0,9 PJ. Kansrijkheid locaties De hierboven genoemde locaties zijn beoordeeld op een aantal aspecten om de kansrijkheid van de projecten in te schatten. Omdat het om relatief nieuwe, innovatieve technologieën gaat, is er nog een beperkte bewijslast op effecten beschikbaar. Voor de planologische inpasbaarheid scoren alle technologieën gunstig, omdat het ruimtebeslag relatief gering is, waarbij vaak gebruik wordt gemaakt van objecten met een andere hoofdfunctie. Alleen golfenergie scoort minder gunstig vanwege het relatief grote gebruiksoppervlak. Voor het verkrijgen van bouw- en exploitatievergunningen zijn gemeente, waterschap, provincie en Rijkswaterstaat bevoegd gezag. Omdat het om innovatieve technologieën gaat is er weinig ervaring met dit soort projecten. Dat maakt dat er vele vragen beantwoord moeten worden. Voor de ecologische inpasbaarheid scoren bijna alle technologieën neutraal. Alleen getijdenenergie scoort minder gunstig vanwege de onbekendheid van de effecten op visveiligheid, morfologie en stabiliteit van

5 kunstwerken. De eerste resultaten van de monitoring op de Getijdencentrale Oosterscheldekering geven geen negatieve effecten aan, voor morfologie is zelfs een gering positief effect meetbaar. Op het aspect inpasbaarheid in het elektriciteitsnet scoren alle locaties positief omdat de voorspelbaarheid van de energieproductie hoog is. Daarbij komt dat de productie niet of nauwelijks afhankelijk is van seizoenfluctuaties (bijvoorbeeld regenval voor energie productie in rivieren). Wel zijn er per locatie additionele investeringen nodig in bekabeling en trafostations, omdat de afstanden tot energieverbruikers relatief groot zijn. Afhankelijk van de grootte van de opwekinstallatie zal een groter balanceringsvolume noodzakelijk zijn. Dit kan in de markt worden gevonden (handelstransacties met overschotten en tekorten) of fysiek moeten worden geïnstalleerd (batterijen en warmte-opslag, of eventuele omzetting naar waterstof). Crossovers Er zijn enkele crossovers benoemd voor de diverse technologieën. Voor de locaties Grevelingendam en Brouwersdam is dat peilbeheer. In bepaalde seizoenen kan er een beperking optreden, waardoor de energieproductie negatief beïnvloed kan worden. Bij de zoet-zout technologie is opgemerkt dat daarbij de directe productie van waterstof technisch mogelijk is: er wordt groene waterstof geproduceerd zonder omzettingsverliezen. Bij thermisch energie is er een cross-over met de gebouwde omgeving. Alleen goed geïsoleerde woningen maken investeringen in thermische energie rendabel. Kostprijzen Over de kostprijs van deze technologieën is nog weinig bekend. Ook hier is het lastig ervaringscijfers van projecten te achterhalen. Voor de getijdecentrale Brouwersdam is een CAPEX aangehouden van ca. 2,5 miljoen/mw opgesteld vermogen. Door opschaling zal deze kostprijs na 2030 dalen. De verwachting is dat de kostprijs voor zoet-zout technologie in dezelfde orde grootte ligt. Voor de regio Zeeland betekent dit een minimale/maximale investering tot 2030 van ca. 115/300 miljoen, en tot 2050 nog eens 360/900 miljoen. Dit zullen grotendeels private investeringen zijn. Vervolgstappen De hierboven genoemde technologieën lijken kansrijk om ingezet te worden in de provincie Zeeland. Tegelijkertijd is onvoldoende bekend hoe schaalgrootte te creëren en de inpassing in de keten (netten, balancering, opslag, conversie, gebruikers) te realiseren. Daarom adviseert deze subtafel om, naast de bestaande en reeds geprojecteerde getijde-energiecentrales, (minimaal) een 2-tal experimenten op te starten. Een op het gebied van Aquathermie (i.c.m. Gebouwde Omgeving) en een met Blue Energy (inclusief conversie naar/productie van groene waterstof). Literatuur 1. DELTARES, Getijdenenergie: getijdenenergie. Deltares. 2. ESSENT, Getijdenenergie: de zee als energiebron. Essent. 3. Reformatorisch Dagblad Borselse getijdencentrale valt in de prijzen 4. NOS Oosterschelde krijgt getijdencentrale, 16 juni (en) ProTide rapport 6. (en) ProTide rapport Available-techniques-for-Ultra-Low-Head-Tidal-and-River-Hydropower.pdf 7. Figuur 1 WP1A2-report-Best-Available-techniques-for-Ultra-Low-Head-Tidal-and-River- Hydropower.pdf 8. O.a. Tocardo en PZEM website: RedStack bedrijfsinformatie