RAPPORT. Aanvullende werkzaamheden: Onderzoek potentie energie uit waterkracht in Provincie Gelderland. Quick-scan locatie Nijmegen.

Transcriptie

1 RAPPORT Aanvullende werkzaamheden: Onderzoek potentie energie uit waterkracht in Provincie Gelderland Quick-scan locatie Nijmegen Klant: Gemeente Nijmegen Referentie: IEMR001D01 Versie: 01/Finale versie Datum: 29 november 2016

2 HASKONINGDHV NEDERLAND B.V. Jonkerbosplein AB Nijmegen Netherlands Industry & Buildings Trade register number: royalhaskoningdhv.com T F E W Titel document: Aanvullende werkzaamheden: Onderzoek potentie energie uit waterkracht in Provincie Gelderland Ondertitel: Quick-scan Waterkracht Nijmegen Referentie: IEMR001D01 Versie: 01/Finale versie Datum: 29 november 2016 Projectnaam: Projectnummer: BE Auteur(s): Tom Van Den Noortgaete Opgesteld door: Tom Van Den Noortgaete Gecontroleerd door: Michel van Heereveld Datum/Initialen: Goedgekeurd door: Tom Van Den Noortgaete Datum/Initialen: Classificatie Open Disclaimer No part of these specifications/printed matter may be reproduced and/or published by print, photocopy, microfilm or by any other means, without the prior written permission of HaskoningDHV Nederland B.V.; nor may they be used, without such permission, for any purposes other than that for which they were produced. HaskoningDHV Nederland B.V. accepts no responsibility or liability for these specifications/printed matter to any party other than the persons by whom it was commissioned and as concluded under that Appointment. The quality management system of HaskoningDHV Nederland B.V. has been certified in accordance with ISO 9001, ISO and OHSAS november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 i

3 Inhoud 1 Inleiding 1 2 Energieopwekking uit waterkracht Algemeen Hoe werkt energie uit stroming? Type turbines Tocardo turbine EnCurrent turbine Oryon Water Mill 6 3 Energetisch potentieel Locatiebepaling Energieopbrengst berekening 9 4 Uitwerking business case Inleiding Gebruikte financiële parameters Kosten Opbrengsten Waarderingsparameters Verwachte energieopbrengsten Energieprijzen Verwachte energieopbrengst in EUR Beoordeling initiële haalbaarheid 16 5 Conclusie 17 Tabellen Tabel 2-1 Classificatie voor waterkracht volgens UNIDO Tabel 3-1 Waterstanden, stroomsnelheden en overschrijdingsfrequentie bij verschillende afvoerniveaus te Lobith op de twee genoemde zoeklocaties. De waterstanden zijn gebaseerd op de betrekkingslijnen Tabel 3-2 Opbrengstberekening ter hoogte van de krib bovenstrooms van de instroomgeul Tabel 4-1 Overzicht gebruikte scenario s om de initiële haalbaarheid te beoordelen Tabel 4-2 Overzicht energieopbrengsten per jaar per scenario. (Alle bedragen in EUR.) november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 ii

4 Tabel 4-3 Overzicht TCO per jaar per scenario behorend bij een doel-irr van 7 procent, een doel-irr van 10 procent en het geval van 20 procent meer energieopbrengsten en een IRR van 7 procent. (Alle bedragen in EUR.) Figuren Figuur 3-1 Stroomsnelheden (m/s) en richting voor het IP met streefbeeld bij een afvoer van m 3 /s. Bron: Royal Haskoning Figuur 3-2 Meest geschikte locaties voor energie uit stroming... 8 Figuur 3-3 Bodemhoogtes en hoogte sprongen in het IP (op basis van bodemhoogteen overlatenbestand uit Baseline). Bron: Royal HaskoningDHV Figuur 3-4 Integratie van de Oryon Watermill ter hoogte van een krib in de Waal (Bron: Oryon Watermill.) Figuur 3-5 Specificaties van de 025L EnCurrent turbine. Bron: New energy Cooperation. 10 Figuur 4-1 Overzicht transactieprijzen Bijlagen No table of contents entries found. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 iii

5 1 Inleiding De provincie Gelderland heeft bij lokale energiemaatschappijen gevraagd of er behoefte is aan het in kaart brengen van de potenties van energieopwekking uit waterkracht. Het merendeel heeft aangegeven baat te hebben bij zo een onderzoek. De algemene opvatting is nog vaak dat energiewinning uit waterkracht niet rendabel is. Omwille van nieuwe technieken, maar ook innovatievere implementatiemogelijkheden is echter op kleinere schaal (vermogens < 1 MW) eveneens plaats voor rendabele waterkrachtprojecten. Een voorbeeld is de recent geopende waterkrachtcentrale HydroCatala van 110 kw in Drogenbos (België). Het doel van dit onderzoek is dan ook om deze potentie in kaart te brengen zodat de uitkomsten gebruikt kunnen worden voor lokale partijen zoals ontwikkelaars en energiecoöperaties voor de ontwikkeling van waterkracht. De Gemeente Nijmegen heeft eveneens interesse getoond in het onderzoek en wenst aan de hand van een quick-scan voor een locatie inzicht te verkrijgen in de rentabiliteit van een waterkrachtcentrale. De quick-scan dient te bepalen: of een centrale op een locatie in de Waal gerealiseerd kan worden op basis van de Oryon Watermill technologie; wat op hoofdlijnen de financiële haalbaarheid is. Voorliggend document heeft als doel om een antwoord te bieden op beide onderzoeksvragen. In hoofdstuk 2 wordt hiervoor toegelicht hoe de energieopwekking ter hoogte van de Waal technisch mogelijk is en welke technieken hiervoor ingezet kunnen worden. In hoofdstuk 3 wordt de energieopbrengst op een welgekozen locatie berekend. Daarbij wordt onderzocht op welke locatie in de Waal waterkracht uit stroming het meest aantrekkelijk is. Het uitgangspunt hierbij is de studie uitgevoerd door o.a. Royal Haskoning: Ruimte voor de Waal Nijmegen - Achtergrondrapport Hydraulica en Morfologie IP, oktober Hoofdstuk 4 behandelt de financiële business case. Ten slotte worden in hoofdstuk 5 de conclusies weergegeven. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 1

6 2 Energieopwekking uit waterkracht 2.1 Algemeen Energiewinning uit rivieren door middel van waterkracht kan op twee principieel verschillende wijzen gebeuren. De energie kan namelijk gecapteerd worden uit een lokaal verval (bij bijvoorbeeld een kunstwerk) in een rivier. Hierbij wordt de potentiële energie in het water aangewend. Een tweede manier is om energie te halen uit de rivierstroming (snelheid in het water). In dit geval wordt de kinetische energie in het water aangewend. Voor beide principes bestaan een aantal (commerciële) technieken die dergelijke energiewinning mogelijk maken. Gezien de omvang en grootte van vermogens die in de regio Provincie Gelderland exploiteerbaar zijn, richt dit rapport zich enkel op kleinschalige waterkracht. Kleinschalige waterkracht wordt gedefinieerd volgens de definities van UNIDO 1. Een overzicht van deze indeling volgens geïnstalleerd vermogen in kw (lees kilowatt = 1000 Watt) wordt gegeven in onderstaande tabel 2.1. Tabel 2-1 Classificatie voor waterkracht volgens UNIDO. De winning van golfenergie is per definitie een derde manier om in het studiegebied groene energieproductie te realiseren. Golven die door de wind of scheepvaart op de rivieren of andere oppervlaktewateren gevormd worden, bevatten immers een bepaalde energie die in theorie gewonnen kan worden. De energie-inhoud is echter minimaal t.g.v. de beperkte strijklengte in de meest voorkomende windrichting voor de ontwikkeling van golven in het studiegebied waardoor de haalbaarheid eerder twijfelachtig is. Deze manier wordt daarom niet verder behandeld. Vanuit de Gemeente Nijmegen is gekozen om te onderzoeken of energie uit stroming haalbaar is in de Waal. Voordat er ingezoomd wordt op de locatiepotentieel-berekening wordt toegelicht hoe energie uit stroming werkt. 1 United Nations Industrial Development Organisation ( 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 2

7 2.2 Hoe werkt energie uit stroming? Systemen die de kinetische energie van een waterstroom benutten voor het produceren van elektrische energie (of andere vormen van energie) worden Water Current Turbines (WCT s) genoemd. In de Nederlandse taal wordt vaak de term stromingsturbine gebruikt. Het energiedebiet aangeboden aan een oppervlakte A loodrecht op de stromingsrichting bedraagt (massadebiet vermenigvuldigd met kinetische energie): P A v 1/ 2 v 1/ 2 A v (in W) 2 3 (1) In deze formule is ρ de dichtheid van water (kg/m 3 ) en v de stromingssnelheid (m/s). Het is duidelijk dat voor dergelijke systemen de watersnelheid een doorslaggevende factor is: een verdubbeling van de snelheid betekent een achtvoud van het aangeboden vermogen. Voor een optimale inzet van WCT s dient de oppervlakte A, beschreven door de rotorbladen, bij een gegeven snelheid en randvoorwaarden (bijvoorbeeld diepte rivier) zo groot mogelijk te zijn. Uiteraard kan niet het volledig aangeboden vermogen worden omgezet in elektrische of andere vormen van energie. De hoeveelheid vermogen dat effectief op de as van de turbine wordt overgedragen wordt uitgedrukt door de vermogenscoëfficiënt Cp. De theoretische, absolute bovengrens van Cp bedraagt 59,3% en wordt de Betz-limiet genoemd. In praktijk dienen echter de bijkomende verliezen nog in rekening gebracht worden (o.a. generatorrendement, eventueel overbrengingsrendement ). Het totaal aan verliezen, inclusief de Cp factor, wordt in rekening gebracht door de factor η. De formule (2) wordt dus geschreven als: (2) P 1/ 2 v 3 A (in W) Merk op dat een dergelijke formule uiteraard ook opgaat voor windturbines. In vergelijking met windturbines zijn de vrije stromingssnelheid in rivieren of bij getijdenstromingen weliswaar relatief laag. Water heeft echter ± 850 keer de densiteit van lucht. Zodoende kunnen stromingsturbines economisch rendabel zijn vanaf snelheden van ongeveer 1,5 2 m/s. Dergelijke situaties komen in de Nederlandse rivieren voor. Dat is meestal het geval bij bochten of vernauwingen waar het water door gedwongen wordt (zoals openingen in estuaria, nauwe doorgangen, (spui)sluizen). 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 3

8 2.3 Type turbines In deze paragraaf worden de technieken beschreven die vandaag commercieel beschikbaar zijn voor de opwekking van elektrische energie uit een stroming. In deze paragraaf worden volgende turbines behandeld (rekening houdende met de technische mogelijkheden op de locatie, zie verder hoofdstuk 3): Tocardo turbine van Tocardo BV Encurrent turbine van Energy Corporation Inc. Oryon Watermill van Deepwater energy Bemerk ten slotte nog dat vrije stromingsturbines turbines vaak een cut-in speed of opstartsnelheid vereisen van 1 m/s. Indien de rivierstroom een lagere snelheid heeft wordt er dus geen energie gewonnen Tocardo turbine De Tocardo turbine van het Nederlandse bedrijf Tocardo BV International is een axiale stromingsturbine. Het is een horizontale as turbine bestaande uit een rotor met twee verstelbare rotorbladen. De rotorbladen zijn speciaal ontworpen voor bi-directionele werking. Een hoge rendementsgenerator ingewerkt in de hydrodynamisch afgewerkte bol zorgt voor de generatie van elektrische energie. Het systeem wordt via een eenvoudige constructie verbonden aan een kunstwerk. De turbine kan dan via een hefboomsysteem in of uit de stroming getild worden. Drie types zijn momenteel commercieel: T1, T2 en R1. Voor deze studie is vooral de T1 interessant aangezien deze turbine ontwikkeld is voor lagere vermogensranges. De T1 is beschikbaar met een diameter van 2.5 tot 4.5 m en heeft nominaal vermogen van 35 tot 50 kw. Het vermogen dat effectief opgewekt wordt is afhankelijk van de diameter en stromingssnelheid van het water. Karakteristieken Vermogen: kw Watersnelheid: > 1 m/s Diameter: 3 9 m Rendement ηt: 30 35% 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 4

9 2.3.2 EnCurrent turbine De Encurrent turbine is een verticale as turbine van het Canadese bedrijf New Energy Corporation Inc. De voordelen van een verticale as turbines zijn dat de machine principieel richtingsongevoelig (ideaal voor getijdentoepassingen) is en dat deze in principe eenvoudiger opgesteld kan worden dan een horizontale asturbine. Een bijzonder nadeel is dat de machine bij vaste schoepinstelling niet zelfstartend is en dat bij operatie altijd weerstand aanwezig (terugdraaiende rotorbladen tegen stromingsrichting in). Bovendien zijn altijd (horizontale) steunbalken nodig die ook weerstand genereren. De Encurrent turbine heeft vier of vijf rotorbladen. De turbine draait steeds in dezelfde richting ongeacht de richting van de stroming. De rotatiesnelheid bedraagt bij optimale werking ongeveer rpm. Verschillende modellen zijn beschikbaar: Enc-005, Enc-010, Enc-025 en de Enc-125 (de cijfercode is een indicatie voor het maximum vermogen in kw en dus voor de omvang van de turbine). De EnCurrent turbine heeft eveneens een uitvoering waarbij de turbine en generatorgroep gemonteerd zijn op een drijvende constructie. Hierdoor kan de drijvende waterkrachtcentrale flexibel ingezet worden. Karakteristieken Vermogen: kw Watersnelheid: > 1 m/s Diameter: 1,5 5 m Rendement ηt: 25 30% 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 5

10 2.3.3 Oryon Water Mill De Oryon Water Mill is een verticale as motor van het Nederlandse Deepwater Energy. De machine is strikt genomen geen turbine aangezien de rotor draait door verdringing of weerstand: de bladen bewegen om een verticale draaiingsas. De balden staan loodrecht op de stroming als ze met de stroming meebewegen en er druk op wordt uitgeoefend (verdringing). De bladen staan in vaanstand wanneer ze tegen de stroming in bewegen. De rotorbladen richten zich dus gedeeltelijk met de stromingsrichting meeen tegen, wat het tot een weerstandsmachine maakt. Het effect van lift zoals gangbaar is bij turbines, is dus niet van toepassing. De voordelen van de motor zijn dat deze principieel richtingsongevoelig (ideaal voor getijdentoepassingen) is en zelfstartend. De rotatiesnelheid is bij optimale werking vrij laag waardoor deze techniek een visvriendelijk karakter heeft. Omheen de motor is een specifieke behuizing ontwikkeld die de aanstroming van het water zo hydraulisch geoptimaliseerd. Karakteristieken Vermogen: kw Watersnelheid: > 1 m/s Diameter: 0,5 10 m Rendement ηt: 25 30% 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 6

11 3 Energetisch potentieel 3.1 Locatiebepaling Royal HaskoningDHV is destijds, samen met de partners Oranjewoud, HKV en Stroming, betrokken geweest in het onderzoek 2 Ruimte voor de Waal Nijmegen. Het doel van dit onderzoek was om de hydraulische en morfologische effecten van het inrichtingsplan (IP) van de Waal te toetsen aan de geldende beoordelingscriteria uit het rivierkundig beoordelingskader. In deze studie is met hydraulische modellen gekeken wat de effecten op debiet en watersnelheid zouden zijn. Onderstaande figuur toont de te verwachten watersnelheden van het inrichtingsplan dat nadien is gerealiseerd en wat dus momenteel de actuele situatie is. Figuur 3-1 Stroomsnelheden (m/s) en richting voor het IP met streefbeeld bij een afvoer van m 3 /s. Bron: Royal Haskoning. Op de figuur wordt zichtbaar waar de meest aantrekkelijke locaties kunnen zijn voor waterkracht uit stroming. Dat is de locatie ter hoogte van de kribben (rode zone, noordoost op de figuur 3.1) en de locatie ter hoogte van de stijgers aan de kade westelijk van de spoorwegbrug (kleine oranje zone, westelijk op de figuur 3.1.). De overige locaties zijn ofwel minder interessant ofwel in de vaargeul. Op basis van het geactualiseerd hydraulische model (gekalibreerd op de werkelijke situatie) kan bepaald worden wat waterstanden, afvoeren en stroomsnelheden op de twee genoemde locaties. Op onderstaande figuur zijn de exacte locaties aangegeven (geelrode ster). 2 Royal Haskoning: Ruimte voor de Waal Nijmegen - Achtergrondrapport Hydraulica en Morfologie IP, oktober november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 7

12 Figuur 3-2 Meest geschikte locaties voor energie uit stroming De stroomsnelheden zijn bepaald op basis van een bestaand hydraulisch 2D-rekenmodel. Er is modeluitvoer van dieptegemiddelde stroomsnelheden beschikbaar bij afvoeren van 2.000, 4.000, 6.000, 8.000, en m 3 /s te Lobith. De aangegeven stroomsnelheden zijn dieptegemiddeld ter plaatse van de locaties. Onderstaande tabel toont de snelheden. Tabel 3-1 Waterstanden, stroomsnelheden en overschrijdingsfrequentie bij verschillende afvoerniveaus te Lobith op de twee genoemde zoeklocaties. De waterstanden zijn gebaseerd op de betrekkingslijnen De meest aantrekkelijke locatie (vanuit energieopbrengst geredeneerd) is de locatie ter hoogte van de krib bovenstrooms van de instroomgeul. Met deze locatie wordt er verder gerekend. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 8

13 3.2 Energieopbrengst berekening Op basis van de snelheden zoals vermeld in tabel 3.1 kan bepaald worden of waterkracht haalbaar is voor verder onderzoek en eventuele realisatie. Vooreerst wordt er nog geen rekening gehouden met de impact van de scheepvaart, waterhuishouding, etc. Wordt de waterdiepte bij laagpeil in rekening gebracht (vergelijking tabel 3.1 en figuur 3.3), dan kan er een verticale as turbine met een hoogte van maximaal 2 tot 3 m geplaatst worden (bij een eventuele verdere studie zou dat nog verder bestudeerd kunnen worden of een hogere turbine geïntegreerd kan worden). Figuur 3-3 Bodemhoogtes en hoogte sprongen in het IP (op basis van bodemhoogte- en overlatenbestand uit Baseline). Bron: Royal HaskoningDHV. Refererend naar hoofdstuk 2 zouden zowel de Oryon Watermill als de EnCurrent turbine een toepasbare technologie kunnen zijn. Een Oryon Watermill turbine zou geïntegreerd kunnen worden aan kop van de kribbe. Onderstaande figuur toont een schets van de opstellingsmogelijkheid. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 9

14 Figuur 3-4 Integratie van de Oryon Watermill ter hoogte van een krib in de Waal (Bron: Oryon Watermill.) De EnCurrent technologie kan drijvend (vlottend) uitgevoerd worden met een verankering aan de krib (kostenverlagend en flexibeler inzetbaar maar mogelijk minder robuust). De specificaties van de 025L EnCurrent turbine zijn hieronder weergegeven. Figuur 3-5 Specificaties van de 025L EnCurrent turbine. Bron: New energy Cooperation. Op vraag van de Gemeente Nijmegen wordt er verder gerekend met de Oryon Watermill technologie. Volgens formule 2 kan de energieopbrengst berekend worden. Hierbij gaan we uit van een totaalrendement 3 η van 30% van de turbine. Zodoende kan het potentieel vermogen per vierkante meter stromingsoppervlak berekend worden. Op basis van discussies met het bedrijf Deepwater Energy 4 bleek een Oryon Watermill configuratie van 5 m op 3 m (diameter x hoogte), i.e. 15 m 2 meest geschikt te zijn. Dat levert voor een fysieke turbine een maximaal opgewekt vermogen van 29 kw op (elektrisch vermogen). De snelheden in de Waal zijn lager waardoor deze snelheden en dus vermogensoutput niet bereikt wordt. Tabel 3.2 toont de resultaten. De snelheden in tabel 3.2 zijn gebaseerd op tabel 3.1. De missende snelheidsvorken bij 1.250, en uren zijn aangevuld in functie van de aangrenzende waarden. Het is een aanbeveling om in een verder stadium daadwerkelijk snelheidsmetingen uit te voeren (zie ook hoofdstuk 5: conclusies). 3 Bron: Deepwater Energy. 4 Gesprek op locatie met de heer Dolf Pasman en de heer Jaap Ory en mailwisselingen over de specifieke case. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 10

15 Uren/jaar Snelheid* (m/s) Diepte* Vermogensdichth.** Vermogen** Energie - Min Max (m) (W/m 2 ) (kw) (kwh) ,6 0,8 4,2 76,8 1, ,8 1 5,6 150,0 2, ,2 7,8 259,2 3, ,2 1,4 8,7 411,6 6, ,4 1,5 9,5 506,3 7, ,5 1,7 10,1 737,0 11, ,7 1,8 10,5 874,8 13, ,8 1,9 11,2 1028,9 15, Totaal (MWh) 60,2 *Uitgaande van bodemhoogte (2 m+nap) **Vermogen is bepaald op maximale snelheden voor een eerste iteratie Tabel 3-2 Opbrengstberekening ter hoogte van de krib bovenstrooms van de instroomgeul. Kolommen 1 en 2 tonen de snelheid (minimaal en maximaal) en het aantal uren op jaarbasis dat deze snelheid voorkomt. Kolom 3 brengt de diepte (waterpeil minus het bodempeil) in kaart. Vervolgens wordt in kolom 4 de te verwachten vermogensopbrengst per m 2 in kaart gebracht. Voor de eerste iteratie wordt steeds rekening gehouden met de maximale snelheid om zodoende te onderzoeken of de business case haalbaar is. Nadien kan eventueel naar een meer realistisch scenario gerekend worden. Kolom 5 toont het vermogen dat de Oryon Watermill turbine zal opwekken bij de respectievelijke watersnelheid. Kolom 6 toont vervolgens de te verwachten energieopbrengst in functie van het aantal uren dat de situatie zicht voordoet. Samengevat is de energieopbrengst op jaarbasis 60,2 MWh. Deze opbrengst is goed voor de groene energievoorziening van 17 gezinnen. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 11

16 4 Uitwerking business case 4.1 Inleiding In deze paragraaf wordt onderzocht of een waterkrachtcentrale ter hoogte van een krib(kop) in de Waal een haalbare kaart is. De initiële haalbaarheid is vervolgens bepaald door Reverse Financial Engineering: op basis van financiële doelstellingen (IRR, terugverdientijd) is bepaald wat de investering mag zijn gegeven een zekere energieopbrengst. Gebruikmakend van kentallen is vervolgens vast te stellen of de kosten van realisatie binnen deze bandbreedte vallen waarmee de ontwikkeling verondersteld wordt haalbaar te zijn. Achtereenvolgens worden de volgende onderdelen beschreven: Uitgangspunten voor beoordeling haalbaarheid Verwachte energieopbrengsten Beoordeling initiële haalbaarheid Deze notitie geeft slechts de initiële haalbaarheid weer op basis van zorgvuldig gekozen uitgangspunten maar blijft een vereenvoudigde weergave zoals overeengekomen in de opdrachtomschrijving. Uiteindelijk is het aan potentiele projectontwikkelaars om de uitdaging aan te gaan om te zien of het mogelijk is met hun eigen criteria voor gewenste financiële performance een business case te maken voor het nemen van investeringsbeslissingen. Volgende uitgangspunten worden gehanteerd voor de beoordeling van de haalbaarheid. In het beoordelen van de initiële haalbaarheid is geen rekening gehouden met belastingen, kosten van financiering en eventuele subsidies. De kosten van waterkrachtcentrales op basis van kinetische energie worden bepaald op basis van kengetallen en/of informatie van de leveranciers. Conform de gesprekken met Deepwater Energy is voor de voorgestelde installatie van 29 kw een investering van EUR ex BTW noodzakelijk. De operationele kosten (service en onderhoud) worden geraamd op EUR ex BTW. Voor de financiële doelstelling wordt vooralsnog aangehouden dat de IRR 7 tot 8 procent zal moeten zijn. Dit is een behoudende financiële doelstelling. Indien de kosten per centrale redelijk overeenstemmen met de berekende Total Cost of Ownership (TCO) bandbreedte vanuit de opbrengsten dan wordt een project als haalbaar beoordeeld. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 12

17 4.2 Gebruikte financiële parameters Kosten Investeringskosten (CAPEX) De investeringskosten of CAPEX (Capital Expenditures) staan voor de kosten voor ontwikkeling of levering van niet-verbruikbare onderdelen van een product of systeem. In deze studie betreffen deze kosten alle investeringen gerelateerd aan de bouw van de waterkrachtcentrale. Dit houdt bijvoorbeeld in: aankoop componenten van de aandrijflijn zoals turbine(s) generator(en), civiele constructie, aansluitingen, enz. In het geval van een Oryion Watermill bedragen de investeringskosten: voor de technologie en installatie: ca /kw (indicatieve prijs op basis van gesprekken met Deepwater Energy) of te wel euro voor de 29 kw installatie. Bemerk voor de civiele en installatiekosten: de kosten zijn opgenomen in de bovengenoemde CAPEX. Elke situatie heeft natuurlijk zijn specifieke kenmerken. Het is dan ook een aanbeveling om dit in een volgende stap te onderzoeken. Operationele kosten (OPEX) De operationele kosten of OPEX (Operating Expenditures) zijn de terugkerende kosten voor een product, systeem of onderneming. In het geval van een waterkrachtcentrale gaat dit om onderhoud van de centrale, opvolging, personeelskosten, enz. Vaak wordt een onderscheid gemaakt tussen vaste en variabele operationele kosten ofwel de voorziene en onvoorziene kosten. Voor deze installatie worden de jaarlijkse kosten geschat op EUR ex BTW, i.e. ca 3% van de CAPEX Opbrengsten De energieopbrengsten zijn afgeleid van het aantal draaiuren en te leveren vermogen. De geproduceerde elektriciteit kan echter op verschillende wijzen opgenomen worden: De elektriciteit zal deels aan het net geleverd worden. Hierbij is het Feed In Tariff gangbaar. De opgewekte elektriciteit kan gebruikt worden voor het voeden van lokale energiegebruikers. Steunmaatregelen. De SDE regeling kan van toepassing zijn. Het SDE tarief bedraagt gemiddeld 125 /MWh. Met dit tarief kan gerekend worden in de kosten-/ baten analyse Waarderingsparameters Om inzichtelijk te maken wat de rendabiliteit van de business cases zijn, worden twee waarderingsparameters gehanteerd, nl. de Total Cost of Ownership (TCO) en de Interne Opbrengst Voet (IRR). Total Cost of Ownership (TCO) De TCO is een manier om het volledig inzichtelijk maken van alle kosten gerelateerd aan de aanschaf en gebruik gedurende de levenscyclus van een waterkrachtcentrale. De TCO houdt dus minimaal de CAPEX en OPEX in. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 13

18 Interne opbrengst voet (IRR) Interne opbrengst voet of IRR (Internal Rate of Return). IRR is per definitie een getal, meestal uitgedrukt als percentage, dat het netto rendement van de investeringen in een project weergeeft. Een project is aantrekkelijk als de IRR hoog is. Het is de opbrengstvoet (ook disconteringsvoet genoemd) waarbij de netto contante waarde van het geheel van kosten en baten nul is. De Gemeente Nijmegen werkt met een doel-irr van 7%. 4.3 Verwachte energieopbrengsten Energieprijzen Om de energieopbrengsten te kunnen bepalen is gebruik gemaakt van de gegevens van CBS 5. Relevant zijn de transactieprijzen voor niet-huishoudens en een geleverd vermogen tussen 50 MWh en MWh per jaar. Voor deze range op basis van de periode een gemiddelde transactieprijs van EUR 120 per MWh, inclusief BTW en belastingen. De minimale transactieprijs betrof EUR 114 per MWh. De maximale transactieprijs was EUR 133 per MWh. De lagere energieprijs wordt voor de levensduur van de waterkrachtcentrales niet representatief verondersteld. Om die reden wordt de gemiddelde waarde aangehouden als een laag ontwikkelscenario (A) en wordt de opgetreden maximum transactieprijs als gemiddeld ontwikkelscenario aangehouden (B). Voor het hoge ontwikkelingsscenario (C) wordt uitgegaan van 20 procent stijging van de transactieprijs uit scenario B (EUR 160 per MWh). Figuur 4-1 Overzicht transactieprijzen De relevante scenario s voor energieopbrengsten zijn daarmee A (laag), B (gemiddeld) en C (hoog). Dit geeft een bandbreedte van te verwachten energieopbrengsten. Daarnaast wordt om een beeld van de robuustheid van de investering te verkrijgen gekeken naar de gevolgen voor de investering bij 20 procent lagere energieopbrengsten en een lagere doel-irr van 10 procent. 5 CBS 2015, Statline, electriciteitsprijs (niet-huishoudens) inclusief BTW en belastingen 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 14

19 Tabel 4.1 Overzicht gebruikte scenario s om de initiële haalbaarheid te beoordelen A (laag) B (gemiddeld) C (hoog) EUR 120 / MWh EUR 133 / MWh EUR 160 / MWh Tabel 4-1 Overzicht gebruikte scenario s om de initiële haalbaarheid te beoordelen Verwachte energieopbrengst in EUR Onderstaande tabel vat de resultaten van energieopbrengsten samen voor de waterkrachtcentrale per scenario van energieprijsontwikkeling. geïnstalleerd vermogen [kw] energieproductie [MWh/jaar] energieopbrengst per scenario [EUR] A (laag) B (gemiddeld) C (hoog) 29 60, Tabel 4-2 Overzicht energieopbrengsten per jaar per scenario. (Alle bedragen in EUR.) Op basis van deze beperkte opbrengsten is het duidelijk dat de ontwikkeling van een waterkrachtcentrale op basis van kinetische energie moeilijk te rentabiliseren is. De jaarlijkse inkomsten zijn (ruim) voldoende om de jaarlijkse operationele kosten (smering, onderhoud, enz.) te dekken. De opbrengsten zijn echter niet toereikend om ook de investering terug te verdienen (ordegrootte euro). In de volgende paragraaf wordt via Reverse Financial Engineering inzichtelijk gemaakt wat de investering mag zijn gegeven een zekere energieopbrengst en op basis van financiële doelstellingen (IRR, terugverdientijd). 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 15

20 4.3.3 Beoordeling initiële haalbaarheid Uitgaande van een IRR van 7% (doel IRR van de Gemeente Nijmegen) en 10% (reële doel-irr voor projectontwikkelaars) is voor de verschillende scenario s uitgerekend wat in dat geval de TCO mag zijn. In de TCO is naast de financiële doelstellingen rekening gehouden met de CAPEX, OPEX en opbrengsten. Financierings- en ontwikkelingskosten, belastingen en eventuele subsidies zijn niet meegenomen. geïnstalleerd vermogen [kw] energie productie [MWh/jaar] 60,2 72,2 TCO per scenario [EUR] A (laag) B (gemiddeld) C (hoog) TCO bij doel -IRR van 10 % TCO bij doel-irr van 7 % energie opbrengsten per jaar TCO bij doel-irr 7% en +20 % prod energie opbrengsten per jaar Tabel 4-3 Overzicht TCO per jaar per scenario behorend bij een doel-irr van 7 procent, een doel-irr van 10 procent en het geval van 20 procent meer energieopbrengsten en een IRR van 7 procent. (Alle bedragen in EUR.) Uitgaande van kengetallen is de CAPEX voor een 29 kw centrale in de Waal ongeveer EUR ex BTW. Om een doel-irr van 7% te halen mogen de kosten niet meer bedragen dan EUR (A) tot ex BTW (C). Voor een doel-irr van 10 procent mogen de kosten niet meer bedragen dan EUR (A) tot ex BTW (C). De snelheden ter hoogte van de krib zijn gebaseerd op basis van een hydraulisch model. Veronderstellen we dat er ter hoogte van krib lokaal iets hogere snelheden worden gemeten dan heeft dit meteen een flinke impact op de opbrengsten (snelheid komt tot de derde macht voor in de opbrengst). Gaan we uit van 20% extra opbrengsten per jaar, dan mogen de kosten niet meer bedragen dan EUR (A) tot ex BTW (C) om een doel-irr van 7% te halen. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 16

21 5 Conclusie Een waterkrachtcentrale van 29 kw in een krib in de Waal levert op jaarbasis theoretisch 60,2 MWh aan energie op wat goed is voor de groene energielevering voor 17 gezinnen 6 per jaar. De investeringen voor een dergelijke waterkrachtcentrale met de Oryon Watermill technologie zouden EUR bedragen. De inkomsten die daar bij horen, liggen afhankelijk van de transactieprijzen tussen EUR / jaar en EUR / jaar. Met deze inkomsten is het bijzonder mogelijk een commercieel haalbare business case uit te bouwen en laat staan om een redelijke doel-irr van 7% te behalen. Indien zowel de operationele kosten en de opbrengsten in rekening worden gebracht, mogen de investeringen niet meer bedragen dan EUR tot ex BTW om een doel-irr van 7% te halen. Bemerk echter dat in de business case de mogelijkheden van reguliere subsidies niet meegenomen zijn. Subsidies als de SDE+ (omwille van de hoge transactieprijzen, zal de SDE+ niet zo veel impact meer hebben) of mogelijk de regeling postcoderoos zijn buiten beschouwing gelaten. Deze toepassing kan de business case nog positief beïnvloeden. Mogelijk kan er ook nog gekeken worden naar innovatie-subsidies aangezien de technologie en toepassing vrij nieuw zijn in de regio. Het is een aanbeveling om samen met de Gemeente Nijmegen te onderzoeken of een array van meerdere turbines een oplossing kunnen zijn. Deze aanpak zorgt voor een opschaling van het project waardoor de investeringen relatief lager worden. Voordat verdere stappen ondernomen worden, is het echter essentieel dat lokaal de watersnelheden opgemeten worden en een daadwerkelijke inschatting wordt gemaakt van de impact op de krib en scheepvaart. 6 Verbruik gezin Nederland : kwh/jaar. 29 november 2016 QUICK-SCAN WATERKRACHT NIJMEGEN IEMR001D01 17