Waterkracht uit Getijdenbassins. Bedrijfsbezoek KIVI NIRIA

Transcriptie

1 Waterkracht uit Getijdenbassins Bedrijfsbezoek KIVI NIRIA

2 Inhoud Principe Turbines Model Vispassage Nijhuis concepten Grevelingen Conclusie

3 La Rance (Frankrijk)

4 Getijden energie Vloed ~ 6 uur Eb Eb Uitstroom Blauwe Delta Vloed Groene Energie Instroom

5 +H gz H Z (t) +H gb H b (t) H gb H gz V b A b t Zee Q s A n D b Bassin t H Q s P s s na H n z H (3600) gh Q s s b [m] 2gH C s [ m 3 / h] /( 3.6e6) [ kw] T verv H gb D 16n(3600) b 2gH gz / C A A A 2gH n gz 2n (3600) [ m] A C b b n [ d]

6 Stromings kanaal C 1 V C 2g H C 1

7 Getijden energie vs Windenergie kosten/opbrengst vergelijkbaar met windturbines rendabel met gelijke randvoorwaarden windenergie opbrengst ca. 30X hoger per m 2 rotor-oppervlak aantal reeds beschikbare getijdenbassins door openstelling wenselijkheid ivm CO 2 -reductie voorspelbare opbrengst niveauregeling van bassins mogelijkheden voor energieopslag geen horizonvervuiling kans op beschadiging aan vissen

8 Laagverval Turbines vrije stroom waterturbines stuwstroom waterturbines

9 Kenmerken Kenmerken Type Stuwstroom Vrije stroom stuwende energie totale (druk) energie tgv Kinetische energie tgv hoogteverschil snelheidsverschil deelnemende stroming > rotoroppervlak 2/3 rotoroppervlak roterende momentum herwinning dmv diffuser/trap vernietiging door vermenging vermogenscoëfficient >> 1 < (Betz limiet) max als snelheidsratio = 3:1 steunende constructie convergerend-divergerend kanaal pilaar/ponton werkende richting tweerichting stroming draait mee met stroming pompfunctie mogelijk niet mogelijk

10 Optimale Vermogen en Debiet reductie Vrije stroom turbine P q opt opt 0.06 Ar 2g H s Q Q red 10 [%] 3/ 2 a opt v 2 / v 1 1/ 3

11 Optimale Vermogen en Debiet reductie Vrije stroom turbine Stuwstroom turbine P opt 0.06 Ar 2g H s 3/ 2 P opt 0.27 Ar 2g Hs 3/2 q opt a opt v 2 / v 1 Q Q red 1/ 3 10 [%] q f opt opt H r /H s Q Q red 2/3 42 [%]

12 Vermogensfactor (p), Debietreductiefactor (q) Theoretisch Vermogen en Debietreductie Vrijstroom versus Geleidstroom Turbines [C = 2] p P Ar g H s 3/ Snelheidsverhouding (a), Drukverhouding (f) p vrij q vrij p geleid q geleid

13 Waarschijnlijkheid [-] Vispassage p b min n 6 b L v w,1 p f e u/ uc 1 2 Waarschijnlijkheid fatale botsing met variatie in vislengte [m] Rotor oppervlak [m2]

14 Visveilig

15 Testen Vispassage

16 Schubvis: 97 [%] Paling: 100 [%]

17 Power [kw] Testen Pomp-Turbines Scale Model Test Variation of power with speed and pressure level [mlc] 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Speed [rpm] H = 0.27 H = 0.54 H = 0.81 H = 1.08 H = 1.35 H = 1.62

18 Visvriendelijk

19 Efficiency [%] CFD-Simulaties 100 Pump-Turbine Efficiency-Curve Visvriendelijk ontwerp 5 schoepig ontwerp Capacity [m3/h]

20 Grevelingenmeer

21 Grevelingenmeer

22 Flakkeese spuisluis

23 Huidige Situatie Aantal open kanalen BrD 2 Aantal turbines BrD 0 Aantal open kanalen GrD 0 Aantal turbines GrD 0 Streefpeil [cm] -20 Niveauschommeling [cm] ± 1.5 Verversingstijd [dagen] 50.9 Flakkeese sluizen open Aantal open kanalen BrD 2 2 Aantal turbines BrD 0 0 Aantal open kanalen GrD 6 6 Aantal turbines GrD 0 0 Streefpeil [cm] Niveauschommeling [cm] ± 1.5 ± 2 Verversingstijd [dagen] Gemiddeld debiet [m3/s] 122 Maximum debiet [m3/s] 229 Gemiddeld vermogen [kw] 0 Maximum vermogen [kw] 0 Energieproductie [kwh/jaar] 0 Energielevering [aantal huishoudens] 0 Gemiddeld debiet [m3/s] Maximum debiet [m3/s] Gemiddeld vermogen [kw] 0 0 Maximum vermogen [kw] 0 0 Energieproductie [kwh/jaar] 0 0 Energielevering [aantal huishoudens] 0 0

24 Flakkeese spuisluis met turbines Aantal open kanalen BrD Aantal turbines BrD Aantal open kanalen GrD Aantal turbines GrD Streefpeil [cm] Niveauschommeling [cm] ±3 ±4 ± 2.5 ± 3.3 ± 2.9 Verversingstijd [dagen] Gemiddeld debiet [m3/s] Maximum debiet [m3/s] Gemiddeld vermogen [kw] Maximum vermogen [kw] Energieproductie [kwh/jaar] Energielevering [aantal huishoudens]

25 Turbines Grevelingendam + Brouwersdam Turbine regeling (f;x) 0.5;1 0.25;0.25 Aantal open kanalen BrD 2 2 Aantal turbines BrD 2 2 Aantal open kanalen GrD 6 6 Aantal turbines GrD 6 6 Streefpeil [cm] Niveauschommeling [cm] ± 2.1 ± 2.6 Verversingstijd [dagen] Gemiddeld debiet [m3/s] Maximum debiet [m3/s] Gemiddeld vermogen [kw] Maximum vermogen [kw] Energieproductie [kwh/jaar] Uitbreiding met 2 turbines in Brouwersdam Aantal open kanalen BrD 4 Aantal turbines BrD 4 Aantal open kanalen GrD 6 Aantal turbines GrD 6 Streefpeil [cm] -20 Niveauschommeling [cm] ± 3.3 Verversingstijd [dagen] 21.9 Gemiddeld debiet [m3/s] 285 Maximum debiet [m3/s] 445 Gemiddeld vermogen [kw] Maximum vermogen [kw] Energieproductie [kwh/jaar] Energielevering [aantal huishoudens] Energielevering [aantal huishoudens] 4 028

26 Uitgangspunten IRR: Aantal turbines 1,3 en 6 [-] Levensduur turbines 15,25 en 40 [jaar] Belasting op winst 25 [%] Looptijd investering 15 [jaar] Inflatie 2 [%] Rente 5 [%] Verzekering waarde kapitaalgoederen van 1 [%] Subsidie energieopbrengst (MEP) [euro/kwh] (Aanbeveling ECN) Looptijd (MEP) subsidie 15 [jaar] (Aanbeveling ECN) Subsidie investering 0.25minimum[0.44xInvestering, ] (Senter Novem EIA) Energieprijs (grijs) [euro/kwh] (Rapport ECN) Energieverbruik (elektrisch) per huishouding 3500 [kwh] (opgave Delta) CO2 uitstoot fossiele brandstof 0.56 [kg/kwh] (opgave Delta)

27 Flakkeese Spuisluis Opbrengst/Investering (IRR) Brouwerssluis Aantal Aantal IRR [%] IRR [%] Levensduur Levensduur Energieprijs [euro/kwh] Aantal Energieprijs [euro/kwh] Aantal Levensduur Levensduur

28 Getijdencentrale Brouwersdam Energieprijs [euro/kwh]* Levensduur Aantal 1 2* 100** *incl 2 miljoen euro per kanaal civiel Aantal open kanalen BrD 0 Aantal turbines BrD 100 Aantal open kanalen GrD 0 Aantal turbines GrD 0 Streefpeil [cm] -20 Niveauschommeling [cm] ± 35 Verversingstijd [dagen] 1.4 Gemiddeld debiet [m3/s] 4440 Maximum debiet [m3/s] 8530 Gemiddeld vermogen [MW] 30 Maximum vermogen [MW] 74 Energieproductie [GWh/jaar] 205 Energielevering [aantal huishoudens] 58500

29 Conclusie Bestaande spuikanalen in Grevelingenmeer zijn uitermate geschikt voor produceren van hoeveelheid energie vergelijkbaar met windpark Geoptimaliseerd twee-richting systeem kan qua kosten concurreren met alternatieve groene energiebronnen Bij uitgebreide exploitatie van het Grevelingenmeer dalen de kosten voor energieproductie naar grijze energie-niveau

30 Einde

31 Model Getijdencentrale Debiet: Q i A (1 i q ) i 2g H C i s H H s s Debietreductie: Stuwstroomturbine: 1/2 q 1 (1 f ), f H r / H s Vrije stroomturbine: 1/ q 1 1, 1 a 1 a, a v2 / v1 2 2

32 Aannames IRR: Project wordt 100 [%] gefinancierd. Geen afschrijving. Kosten civiele aanpassingen uitgesloten. Operationele kosten hevel en sluis uitgesloten (RWS). Symmetrische in- en uitstroomcondities. Randvoorwaarden (RWS): Verversingstijd < 30 [dagen] (debietreductie < 20 [%]). Uitval t.b.v. beheer 15 [%].