WINN: De energieproducerende, duurzame dijk

WINN: De energieproducerende, duurzame dijk

WINN: De energieproducerende, duurzame dijk Jan-Joost Schouten Deltares, 2009

24 december 2009, concept Inhoud 1 Introductie 1 1.1 Inleiding 1 1.2 Achtergrond 1 1.3 Win Win 1 1.4 Doel 2 1.5 Plan van aanpak en leeswijzer 2 2 Inventarisatie bestaande technieken 3 2.1 Oscillerende Water Column (OWC) 3 2.2 Overtopping 4 2.3 Hydraulische pomp 4 2.4 Overige technieken 5 2.5 Discussie verschillende technieken 6 3 Ontwerpalternatieven en gecombineerde technieken 7 3.1 Introductie 7 3.2 Vijzelturbine op basis van geconcentreerde golfterugloop 7 3.3 Piëzotechniek 10 3.4 Inventarisatie potentiële locaties Nederland 12 3.5 Golflenzen 12 4 Discussie en aanbevelingen 13 Referenties 15 Websites 15 Bijlage(n) A Golfenergie - Octrooicentrum Nederland 16 i

24 december 2009, concept 1 Introductie 1.1 Inleiding 14 januari 2009 is een workshop over Energie uit Water gehouden in het LEF Future center te Utrecht als onderdeel van het innovatie programma Waterinnovatie Rijkswaterstaat (WINN). Een significant onderdeel van deze workshop was de gelegenheid om ideeën tijdens een brainstormsessie uit te wisselen en vervolgens kort uit te werken. Een budget van 20.000 Euro was beschikbaar voor een drietal ideeën met de meeste potentie. Een van de geselecteerde ideeën is het winnen van energie uit golven tijdens het breken door ondiepten. Kort daarna is een projectplan opgesteld en ingediend bij RWS. Dit rapport vormt de uitwerking van het door RWS goedgekeurde projectvoorstel. 1.2 Achtergrond In het kader van WINN is de rapportage Water als bron van duurzame energie Inspiratieatlas van mogelijkheden (Deltares, 2008) opgesteld. Hierin wordt onder meer ingegaan op het winnen van energie uit golven. Het betreft hier windgolven, dus golven die ontstaan door de wrijving tussen wind en het wateroppervlakte (zee of meer). De energie van wind wordt hier deels overgedragen aan de golven die groeien naar mate de overdracht over een langere afstand plaatsvindt. In de hierboven genoemde Inspiratieatlas wordt ingegaan op het winnen van golven op dieper water, i.e. ver van de kust af. De winning van golfenergie is in de betreffende rapportage gedifferentieerd naar fysisch principe (drijvers, luchtdrukkamers, golfaftopping en golfrotors), maar niet naar locatie van winning. Naar mate de bodem ondieper wordt (bijv. nabij de kust of lokale ondiepten) zullen de golven doordat ze de bodem voelen steiler worden. Indien de golf te steil wordt zal breken optreden. Na het moment van breken en golfoploop wordt de meeste kinetische energie omgezet in potentiële energie. De mogelijkheden van winnen van energie uit de brekende golven op, in en vóór waterkeringen, duinen en dijken zijn nog niet belicht. Dit plan voorziet in een beschouwing van deze mogelijkheden. 1.3 Win Win In het geval van verdedigende civiele constructies (bijv. dijken), zal de golf op de constructie breken, tegen de constructie oplopen (golfoploop) en vervolgens weer teruglopen (zwaartekracht) richting zee. Beide vormen van energie (kinetisch resp. potentieel) zijn theoretisch winbaar. Naast de eventuele potentiële energievoorraad die uit de golven gewonnen wordt, kan de aanslag op waterkeringen verminderen. Wanneer namelijk de kracht uit de golven gehaald wordt, is de kans op schade door overtopping van de dijk kleiner. Dit project mikt op deze slimme combinatie van beide aspecten. Voordat de verschillende ontwerpen worden besproken wordt er kort uitgelegd hoe het proces van brekende golven op een constructie in zijn werk gaat. Voor de golfenergie die propageert van ver op zee richting de kust geldt: hoe langer de wind over het wateroppervlak heeft gewaaid en hoe langer de afstand (strijklengte) is waarover dit gebeurd, des te meer golfenergie bereikt de kust. Afname van de golfenergie treedt WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 1

24 december 2009, concept 1.4 Doel daarentegen ook op via diverse processen, met als meest significante bodemwrijving en golfbreking. Nabij de kust, waar het significant ondieper wordt, wordt de golf steiler omdat de golf de bodem voelt. Nabij een constructie (dijk) wordt de golf te steil, afhankelijk van de golfhoogte, -periode, -lengte en de helling van de dijk, om stabiel te blijven en resulteert dit in golf-breken. De golf breekt op de dijk en loopt grotendeels de dijkhelling op (golfoploop). Het water komt uiteindelijk tot stilstand en loopt vervolgens weer terug de zee in gedreven door de zwaartekracht (dit wordt golfterugloop genoemd). De doelen van deze studie zijn (1) het in beeld brengen van de mogelijkheden om een veiliger waterkering in Nederland te combineren met energieopwekking en (2) een advies geven of het voor technologiebedrijven, EZ, etc. zinvol is om verder te investeren in een meer gedetailleerde studie (en pilot) naar het winnen van de energie uit golven tijdens het brekingsproces. 1.5 Plan van aanpak en leeswijzer De aanpak van de studie is in de hieronder beschreven stappen opgedeeld en zal in vervolghoofdstukken in meer detail worden uitgewerkt. De structuur van dit rapport volgt logischerwijze deze indeling. 1 Inventarisatie van bestaande technieken voor het winnen van energie uit brekende golven is de eerste stap die gedaan wordt. Deze inventarisatie is beschreven in Hoofdstuk 2. 2 Op basis van de geïnventariseerde technieken van Hoofdstuk 2 en de gecombineerde doelstelling zijn een tweetal discussiemiddagen gehouden met een aantal deskundigen op het gebied van water en energiewinning. Dit leidde tot adaptatie van bestaande technieken en inbreng van twee innovatieve, gecombineerde ontwerpen. Deze optimalisatieslag is beschreven in Hoofdstuk 3. Tevens wordt hier een korte inventarisatie naar locaties in Nederland uitgevoerd waar deze technieken eventueel toegepast kunnen worden. 3 Discussie naar aanleiding van de resultaten en daaruitvolgende aanbevelingen voor vervolgstappen worden in Hoofdstuk 4 besproken om tot een haalbare pilot te komen. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 2

24 december 2009, concept 2 Inventarisatie bestaande technieken De eerste stap binnen deze studie is het inventariseren van de ervaring van bedrijven en van particulieren in het winnen van energie tijdens het brekingsproces van golven. Een gedetailleerde en zeer waardevolle inventarisatie is geleverd door het octrooicentrum (Octrooicentrum Nederland, 2009) en heeft betrekking op zowel de ontwikkelingen binnen als buiten Nederland. Deze inventarisatie resulteert tevens in een lijst van technieken die voor deze energiewinning worden ingezet, welke orde van rendementen reeds zijn behaald en/of worden verwacht. De officiële tekst van het rapport is bijgevoegd als Appendix A. Voor het gemak en volledigheid is het rapport hieronder samengevat. Na inventarisatie van alle octrooien blijken een aantal ontwerpen te kunnen worden ingezet voor het winnen van energie uit golven. Onderverdeeld naar wijze van energiewinning kunnen de ontwerpen als volgt worden gecategoriseerd: Oscillerende Water Column (OWC), Overtopping en Hydraulische pomp. Hieronder worden deze typen afzonderlijk toegelicht als samenvatting van het octrooirapport en voorbeelden van bestaande prototypes vermeld inclusief het (geschatte) vermogen, indien beschikbaar 1. 2.1 Oscillerende Water Column (OWC) Dit ontwerp maakt gebruik van een constructie, deels onder water, deels daarboven. Onderwater is er een open verbinding met de zee en vormt boven water een gesloten luchtkamer. De lucht hierin wordt door middel van door golfslag opgestuwd water samengeperst. Die samengeperste lucht kan door een opening vanuit de luchtkamer ontsnappen waarbij een turbine wordt aangedreven. Hieronder worden voorbeelden van deze techniek beschreven. Dit betekent overigens niet dat de genoemde voorbeelden aanbevolen worden als toe te passen techniek. De Limpet 500 is een voorbeeld van een OWC installatie aan de kust. In november 2000 is deze op het eiland Islay in Schotland in gebruik genomen. De Limpet 500 is ontwikkeld door Wavegen in Inverness in Schotland en heeft een capaciteit van 500 kw. De Limpet was niet de eerste OWC-installatie aan land. In 1985 werd op het eiland Toftestallen ten noorden van Bergen in Noorwegen een OWC installatie in gebruik genomen. En verder werd in de jaren tachtig in Japan en daarna ook in India en China en op de Azoren geëxperimenteerd met OWC-installaties aan de kust. 1. Er is getracht een zo volledig mogelijke samenvatting te maken van de bestaande en geplande pilots voor elke techniek. Er wordt in de wereld veel ontwikkeld binnen dit gebied en daarom is de kans op onvolledigheid aanwezig. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 3

24 december 2009, concept Naast de vaste OWC-installaties die tegen de kust zijn aangebouwd, zijn er ook drijvende OWC-installaties ontwikkeld: de Ocean Energy Buoy (OE Buoy) van Ocean Energy Ltd. (Ierland) en de Oceanlinx Wave Energy Converter van Oceanlinx (www.oceanlinx.com). In de Galway Bay, aan de westkust van Ierland, heeft het Ierse nationale bureau voor onderzoek van de zee (Marine Institute) een testlocatie ingericht, waar meerdere golfenergieomzetters getest worden. 2.2 Overtopping Overtopping is een methode om een reservoir waarvan de bodem zich boven het zeeniveau bevindt te laten vollopen met water door gebruik te maken van hoogteverschillen in het wateroppervlak als gevolg van golfslag. De instroom van water wordt veroorzaakt door golfoploop, en doordat de golf zelf wordt verhoogd doordat het water over een taps toelopende, iets stijgende goot wordt geleid (A) die uitmondt in het reservoir (B). Vanuit het reservoir loopt het water vervolgens via een leiding / koker weer terug in zee, daarbij een turbine aandrijvend (C). Een dergelijk reservoir, ook wel tapchan genoemd, kan drijvend op open zee worden toegepast, maar ook direct aan zee op het land worden gebouwd. De afbeelding hieronder toont schematisch het principe van overtopping. B A C In Noorwegen is in de jaren tachtig een installatie gebouwd op een plek waar rotsen al een natuurlijke taps toelopende ingang vormt naar een daar achtergelegen reservoir dat is afgedamd. De locatie, Toftestallen in de buurt van Bergen aan de Noorse westkust, is dezelfde waar ook in de jaren tachtig een OWC-installatie is gebouwd. Een voorbeeld van de toepassing van overtopping op open zee is de Wave dragon. De ontwikkelaar hiervan is de Deen Erik Friis-Madsen. Vanwege de huidige mondiale financiële crisis is de realisatie van een fullscale pilot van de Wave dragon tijdelijk uitgesteld. In de zee bij Denemarken zijn testen van een prototype momenteel nog aan de gang. In Portugal loopt een project om een wavefarm op zee te ontwikkelen met een capaciteit van 50 MW. 2.3 Hydraulische pomp Een andere techniek gebruikt de energie van de heen en weer bewegende watermassa om een hydraulische pomp in beweging te brengen die vervolgens water onder druk brengt en bijvoorbeeld een turbine aandrijft. De op deze manier aangedreven hydraulische pomp kan ook voor andere functies ingezet worden, bijvoorbeeld voor het in de branding water oppompen naar het hogergelegen land. Hier wordt het water opgeslagen in een reservoir. Door het water via turbines te laten terugstromen naar zee kan op elk gewenst moment elektriciteit worden gegenereerd. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 4

24 december 2009, concept In Australië is door Seapower Pacific een techniek ontwikkeld waarbij door golfslag aangedreven hydraulische pompen zeewater onder druk door leidingen naar het land pompen. De ontwikkelde techniek kreeg de naam CETO, en is een afkorting van Cylindrical Energy Transfer Oscillating. Een drijvende boei is verbonden met een aan de zeebodem verankerde pomp. De door golfslag veroorzaakte op- en neergaande beweging van de boei zorgt ervoor dat de pomp zeewater onder grote druk door een leiding naar het land kan persen. Hier kan dit water een normale turbine in beweging zetten waardoor elektriciteit kan worden gegenereerd. Het bijzondere van CETO is dat het water tevens wordt gebruikt om door middel van omgekeerde osmose zoet water te produceren. Voor de kust van West Australië wordt de installatie op dit moment getest. Verwacht wordt dat binnen niet al te lange tijd deze methode op commerciële basis elektriciteit aan het net gaat leveren (carnegiecorp.com.au). Het Finse bedrijf AW Energy ontwikkelde de Wave roller (www.aw-energy.com). Het overbrengen van energie is vergelijkbaar met de CETO unit. Er wordt gebruik gemaakt van hydraulische pompen om water onder druk te brengen. Alleen de manier van in beweging zetten van de pompen is in beide systemen verschillend. Bij de wave roller wordt gebruik gemaakt van grote panelen die bevestigd zijn op de zeebodem en heen en weer bewegen met de stroming die op de zeebodem ontstaat door golven. Nog voor de eeuwwisseling vond al de eerste test plaats in de Finse golf. In 2008 is de nieuwste versie, de wave roller #2, geplaatst op de zeebodem bij Peniche in Portugal. The nominale capaciteit van een Wave Roller unit is 300 kw De Oyster wave power system is ontwikkeld door Aquamarine Power uit Schotland. De werking is vergelijkbaar met de Wave Roller. Eind 2009 wordt een test uitgevoerd met een prototype op ware grootte in het European Marine Energy Centre in Orkney, Schotland. 2.4 Overige technieken Naast de genoemde technieken, die voornamelijk direct aan de kust toepasbaar zijn, zijn nog een aantal technieken ontwikkeld voor gebruik op open zee. Het gaat dan vaak over boeiachtige constructies, verankerd aan de zeebodem, die door gebruik van een generator, op en neer gaande beweging rechtstreeks omzetten in elektriciteit. Voorbeelden hiervan: Powerbuoy, ontwikkeld door Ocean Power Technologies (OPT) in de VS, octrooi US2006208839. Archimedes Waveswing, een Nederlandse vinding van onderzoeksbureau Teamwork Techniek in Purmerend, octrooi NL1006933. Manchester Bobber, een vinding van de universiteit van Manchester, octrooi EP1685326. Ook worden wel hydraulische pompen aangedreven door golfslagbeweging, waardoor onder druk gebracht water een turbine aandrijft. Voorbeelden hiervan zijn: AquaBuOY, ontwikkeld door Finavera renewables in Canada. Pelamis, ontwikkeld door Ocean Power Delivery Ltd. (nu Pelamis Wave Power ) in Schotland, octrooi WO0017519. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 5

24 december 2009, concept 2.5 Discussie verschillende technieken Diverse van de hierboven genoemde technieken, die geënt zijn op ondiep water, zijn mogelijk toepasbaar in de Nederlandse kustzone (eventueel in aangepaste vorm). Dit betekent niet dat de genoemde technieken economisch rendabel zijn indien ze toegepast worden in de Nederlandse kust. De enige techniek die gebruik maakt van brekende golven is het principe overtopping. Alle type constructies hebben een golfkracht dempende werking op de dijk, afhankelijk van hun wijze van installatie op of nabij de dijk. Dit komt omdat ze golfenergie ontnemen van de naar de kust propagerende golf. Op basis van de geïnventariseerde technieken en de gecombineerde doelstelling is een brainstormsessie gehouden met een aantal deskundigen op het gebied van water en energiewinning om bestaande technieken te reviewen. Dit leidde tot optimalisaties en innovatieve ontwerpen te komen. In het hoofdstuk hierna zijn de uitkomsten in meer detail beschreven. Tevens is tijdens deze middagen gesproken over ideeën betreffende het winnen van energie in kanalen ter plaatse van de kanaalwanden. De resultaten van laatstgenoemde ideeën worden gepresenteerd in een separaat rapport. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 6

24 december 2009, concept 3 Ontwerpalternatieven en gecombineerde technieken 3.1 Introductie Er zijn een tweetal discussiemiddagen geïnitieerd door Deltares met als aanwezige partijen, Teeage b.v. (Tom L.B. den Hartog), Royal Haskoning (L. korving), KIEM innovaties (D. van Rooijen) en Deltares (M. van de Wal, M.P.C. de Jong en J. Schouten). Tijdens de middagen is gesproken en nagedacht over het winnen van energie uit brekende golven en voor elke besproken methode zijn de meest in het oog springende voor- en nadelen aangedragen. Criteria die hierbij een rol spelen waren: een eerste indruk van rendement van het ontwerp, aandeel van mechanische onderdelen van het ontwerp, kans op vervuiling in het kader van onderhoud en het ten koste gaan van rendement (stil liggen van een constructie), reduceren van golfkrachten op de dijkconstructie. De twee meest interessante ideeën m.b.t. het winnen van energie uit brekende golven worden hieronder beknopt beschreven: Vijzelturbine met concentratie van de golfterugloop, Piëzotechniek. 3.2 Vijzelturbine op basis van geconcentreerde golfterugloop De energiewinning via deze techniek focust zich op het golfterugloopproces op de dijk. Het water dat na het breken van de golf de dijk op is gelopen zal vanwege zwaartekracht teruglopen en wordt geleid door een vijzelturbine. De vijzelturbine zet vervolgens dit debiet van zeewater om in elektriciteit. Om het rendement per vijzel te verhogen wordt er over de lengte van de dijk een opvangmechanisme ontworpen om water over een aantal strekkende meters dijk naar een centraal punt te geleiden. Ter plaatse van dit centrale punt bevindt zich de bovenkant van de vijzelturbine. Zowel de opvangconstructie als de vijzel kunnen op de dijk liggen of ingebed zijn in het dijklichaam. Zie de figuur hieronder voor een artist impression van de techniek. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 7

24 december 2009, concept Een schroefvijzel is relatief zeer efficiënt in het omzetten van een debiet in energie en heeft maar een relatief klein debiet nodig om te kunnen functioneren. Een voorbeeld van een vijzelturbine is die van FishflowInnovations (www.fishflowinnovations.nl) waarvan momenteel een pilot versie bestaat. Doordat in dit ontwerp de vijzel in een meedraaiende behuizing gevat zit, treden er geen lekverliezen op wat het rendement aanzienlijk verhoogd. Een andere vijzelturbineproducent is Ritz-atro. Deze heeft al diverse installaties in bedrijf. Het rendement van de vijzel wordt negatief beïnvloed indien het debiet geen constante toevoer levert. Met het optimaliseren van het opvangmechanisme kan de invloed van dit negatieve effect worden geminimaliseerd. Na testen van de vijzelturbine van FishflowInnovations op de TU Delft is overigens gebleken dat een variabel debiet nog steeds een rendement van 70 80% gehaald kan worden terwijl het maximum rendement op 90% zit. Bewegende onderdelen in het ontwerp liggen deels onder (zout) water. Dit leidt tot extra onderhoud of op aangroei op het materieel. Wellicht wordt dit gereduceerd doordat de vijzelturbine van composiet is gemaakt. Het getijverschil langs de kust van Nederland is in de orde van enkele meters (afnemend van zuid naar noord). Dit betekent dat de hoogte van de bovenkant van vijzel op sommige momenten gedurende een getij-cyclus volledig onder water staat (tijdens hoog water) en andere momenten volledig droog vallen (laag water). Een oplossing hiervoor zou kunnen zijn om de relatief korte vijzels in elkaars verlengde op de dijk te plaatsen. Anderzijds is het mogelijk de constructie met het getij omhoog en omlaag mee te laten bewegen. Een eerste WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 8

24 december 2009, concept inschatting geeft aan dat dit moeilijk realiseerbaar is. Dit betekent wel dat de bovenste vijzel bij laag water droog staat en dat maakt de gehele constructie minder kosteneffectief. De vijzelturbine moet onder een bepaalde hoek staan, wat wellicht niet overeenstemt met de lokale hoek van de dijk. Indien de hoek van de vijzel groter is dan de helling van het dijklichaam hoeft dit geen probleem te zijn. Wel moet in dit geval goed gelet worden op een stevige constructie onder de vijzel. Stormcondities gaan gepaard met aanzienlijke krachten waartegen de constructies bestand dienen te zijn. Gelet op de verdedigende functie van een dijk leidt deze constructie (inclusief opvangmechanisme) tot minder golfterugloop na het breken en tegen de dijk oplopen van de golf. De golfklap en golfoploop worden vooral beïnvloed indien het ontwerp óp de dijk (en niet ingebed) als een weerstand biedende constructie wordt uitgevoerd. Het rendement van het ontwerp hangt voornamelijk af van: de energie van de golven (golfhoogte), de hoeveelheid water dat de dijk op- en terugloopt (debiet beschikbaar voor de turbine), capaciteit en rendement van de vijzel, waterstandsverschil tussen bovenkant vijzel tot het waterstandsniveau van de zee, het opvangmechanisme en de capaciteit ervan, de impact van variatie van het getij op het rendementen van het ontwerp. Een simpele rekensom als voorbeeld en vooruit lopende op de conclusie of het ontwerp technisch haalbaar is: Stel dat gehele jaar een significante golfhoogte van Hs = 1m, met periode Tp = 6s optreedt, en de bovenkant van de vijzel ligt een meter boven het zeeniveau, dan resulteert dit voor een berekening met behulp van het programma PC-Overslag (Rijkswaterstaat, Dienst Weg- en Waterbouwkunde) in een debiet (golfterugloop) van ~0.17 m 3 /s. Met de standaard formule van waterturbines en de aanname voor een rendement van 0.8, is het vermogen in de orde van: P g q h 0.8 9.81 1025 0.17 1 1400 W per strekkende meter P Vermogen [ J / s, Watt] rendement [ ] g 2 gravitatieversnelling [ / ] 3 dichtheid van water [ / ] 3 snelheidsdebiet door de turbine [ / ] h valhoogte [ m] m s kg m q m s Het hierboven berekende vermogen is gebaseerd op een uniforme significante golfhoogte en geeft voor deze waarden een eerste schatting. In werkelijkheid varieert deze golfhoogte voor de Nederlandse kust en is geregeld lager en soms ook hoger dan 1 m. In deze som is voor het gemak de variatie van het getij niet meegenomen. De valhoogte is hier het verschil tussen de bovenkant van de vijzel en het gemiddelde water niveau. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 9

24 december 2009, concept Om het vermogen per installatie omhoog te brengen kan het debiet worden verhoogd als een opvangbak wordt geplaatst aan weerszijde van de turbine. Het water dat hierachter komt te staan wordt vervolgens geconcentreerd aangevoerd richting de bovenkant van de vijzel. 3.3 Piëzotechniek Een totaal andere energieconversie techniek van beweging naar elektriciteit is de Piëzotechniek. Piëzo-elektrisch materiaal heeft als eigenschap dat het onder invloed van kracht een elektrische spanning produceert en vice versa. In een piëzo-elektrisch kristal zijn de positieve en negatieve elektrische ladingen gescheiden. Door vervorming van het kristal wordt de symmetrie van de eenheidscel verbroken. Door de resulterende asymmetrie wordt een elektrische spanning gegenereerd. Afhankelijk van de toegevoerde mechanische energie kan de spanning die hierbij wordt opgewekt variëren van millivolts (door geluidstrillingen bij microfoons en pick-upelementen) tot vele duizenden volts, zoals bij gasaanstekers. In het laatste geval wordt een soort hamertje onder veerspanning op het kristal geslagen. Voorbeelden Deze techniek is o.a. toegepast en onderzocht in de twee hieronder beschreven voorbeelden: WATT: De Sustainable Dance Floor is een concept van de Sustainable Dance Club. Deze verplaatsbare vloer van circa 30 vierkante meter zet de beweging van dansende mensen om in elektriciteit die wordt gebruikt om de vloer op te lichten. Deze energie opwekkende dansvloer is de eerste dansvloer die echt gebruik maakt van de energie van de dansers. De vloer bestaat uit modules van 65x65cm die een kleine verticale beweging maken van maximaal 1 cm als je er op danst. Deze beweging wordt via geavanceerde mechatronica (Mechatronica is een synergistische aanpak bij het integraal en optimaal ontwerpen van een mechanisch systeem en het bijbehorende regelsysteem) omgezet in elektrische stroom. Hoe harder je danst, hoe meer power, tot 20 Watt. Een wegdek dat elektriciteit opwekt als je er overheen rijdt. Een groep van Israëlische ingenieurs (www.innowattech.co.il) is er in geslaagd om dit voor elkaar te krijgen. De stroom wordt opgewekt met behulp van piëzo-elektrische kristallen die verwerkt zijn in het wegdek. Als een auto er overheen rijdt dan worden die ingedrukt en zo wordt een kleine stroom gegenereerd. De uitvinders van het concept beweren dat ze met 1 km stroomgenererend asfalt 400 kw kunnen opwekken. Door het breken van golven, afhankelijk van de hoogte en de periode van de golf, wordt de golfenergie met grote krachten overgebracht aan de ondergrond (dijk). Deze krachten vertalen zich ter plaatse in drukverschillen. Indien de dijk uitgerust is door piëzo-elektrisch materiaal kunnen de hierboven beschreven drukken omgezet worden in elektrische energie. Deze mogelijkheid om energie te winnen kan ook in combinatie van andere technieken worden ingezet. Het is de kunst om het materiaal zo te plaatsen dat de maximaal optredende drukken plaatsvinden loodrecht op het materiaal. Een idee is om een trapsgewijze constructie aan te brengen op de dijk bedekt met piëzo-elektrisch materiaal. Een tweede toepassing zou zijn in de vorm van riet dat meebuigt met de golf beweging (orbitaalbeweging). Zie de figuur hieronder voor een artist impression van de techniek. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 10

24 december 2009, concept Een van de opvallende voordelen van de techniek is dat het een gesloten systeem is en geen gebruik maakt van mechanische onderdelen. Veel mechanische delen in combinatie met zout water resulteert automatisch in veel onderhoud. Wellicht is de variatie van krachten die gepaard gaan met golven een groter probleem. Ook in kustgebieden waar het relatief rustig is, zoals bij Nederland, kunnen golven tijdens stormen relatief grote krachten veroorzaken. Veel pilots van ontwikkelde technieken falen door deze krachten. Vanwege het ontbreken van veel mechanische onderdelen is de verwachting dat de onderhoudskosten van dit ontwerp relatief laag zullen zijn. Daartegen staat de verwachting dat het materiaal relatief duur zal zijn. Dit is gebaseerd op een eerste inventarisatie van producerende fabrikanten. Binnen Nederland is veel kennis aanwezig en wordt veelvuldig onderzoek gedaan naar piezoelectische techniek. Een eerste inventarisatie naar leveranciers resulteerde in een aantal fabrikanten: www.piezoproducts.com in Duitsland en www.powerleap.net in Amerika. De laatstgenoemde fabrikant levert als voorbeeld energiewinnende stoeptegels in Amerika met een rendement (afhankelijk van het gewicht van de voorbijgangers) van 10~ 55 W/m 2. In de hierboven gepresenteerde figuur is het materiaal trapsgewijs aangebracht op de dijk, resulterende in het verdelen van de golven in een horizontale en verticale kracht. Of dit daadwerkelijk het meest kosteneffectief is en tot het hoogste rendement leidt moet nader worden onderzocht. Het ligt wel voor de hand dat de golfoploop significant gereduceerd wordt door deze trapsgewijze uitvoering. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 11

24 december 2009, concept Het wordt aanbevolen een inschatting te maken van het rendement van dit type tegels en de opbrengst bij toepassing op een Nederlandse dijk, liggende aan de open zee en rekening houdend met het representatieve golfklimaat. Aangezien de hierboven genoemde twee technieken deels of geheel niet bestaande technieken zijn is het lastig de mate van haalbaarheid te bepalen. Meer studie naar de haalbaarheid is daarom gewenst en aanbevolen. Uit die analyse kan blijken of de ontwerpen technisch haalbaar zijn. Afhankelijk van de uitkomst kan bovendien onderzocht worden of de ontwerpen economisch rendabel zijn. 3.4 Inventarisatie potentiële locaties Nederland De vervolgstap is het in kaart brengen van de potentiële locaties voor het inzetten van de hierboven genoemde technieken in de Nederlandse wateren. In eerste instantie wordt aangenomen dat de methoden het meest inpasbaar zijn bij harde constructies, dijken, met een zo groot mogelijke golfaanval vanuit zee. Meeste potentie hebben, na bestudering van de Nederlandse kust en de voorliggende Noordzee, West Kapelle en de Hondsbosche zeewering. De golfenergie die jaarlijks bij de kust aankomt, zit in de orde van: 2~5 kw per strekkende meter kust. Dijken van de Friese en Groningse kust hebben relatief kleinere golfaanval door de relatief korte strijklengtes voor deze dijken en de ondiepe vooroever die veel golfenergie doet dissiperen voordat het de dijk bereikt. Dit wil niet zeggen dat ze als toepasgebied onbruikbaar zijn, maar in eerste instantie ogen deze locaties minder rendabel. Dit geldt ook voor de dijken die niet direct in verbinding staan met de open zee. Als voorbeeld valt hier te noemen de dijken in de Oosterschelde en het Veerse Meer. 3.5 Golflenzen Zoals in de vorige paragraaf is genoemd, heeft de kust van Nederland een betrekkelijk onvoordelige ligging voor het winnen van energie uit golven. Hoofdzakelijk omdat in de oceaan golven zich goed kunnen ontwikkelen door de lange strijklengtes en daardoor veel energie bezitten. Deze strijklengte voor de Nederlandse kust wordt beperkt door de aanwezigheid van Groot Brittannië. De strijklengte vanuit noordwestelijke richting is wel aanzienlijk. Om toch die energie eruit te halen moet over een lange kustlengte constructies gebouwd worden die relatief weinig energie kunnen winnen. Dit resulteert in niet-rendabele energiewinning en streeft daarmee zijn doel voorbij. Indien gebruik gemaakt wordt van golflenzen, worden golven (en dus de golfenergie) gefocust op een punt en wordt lokaal de energie per strekkende meter verhoogd. Naburige kustvakken ontvangen dan juist minder energie. Het voordeel is tweeledig, de energie winnende constructie is efficiënter en de omliggende kustverdedigingconstructie (dijk) wordt minder belast door golfkrachten. Daarentegen zijn de hoge aanleg- en onderhoudskosten een nadeel. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 12

24 december 2009, concept 4 Discussie en aanbevelingen Op basis van de geïnventariseerde technieken en de gecombineerde doelstelling zijn een tweetal discussiemiddagen gehouden met een aantal deskundigen op het gebied van water en energiewinning om bestaande technieken te evalueren voor de nubeschouwde nieuwe toepassingen. Dit leidde tot adaptatie van bestaande technieken en inbreng van innovatieve gecombineerde ontwerpen. De meest belovende technieken zijn hieronder beschreven, waarvan aanbevolen wordt vervolgstudies aan te wijden. Vijzelturbine, op basis van geconcentreerde golfterugloop De energiewinning via deze techniek focust zich op het proces van golfterugloop op de dijk. Het water dat na het breken van de golf de dijk op is gelopen zal vanwege de zwaartekracht teruglopen en wordt geleid door een vijzelturbine. De vijzelturbine zet vervolgens dit debiet van zeewater om in elektriciteit. Om het rendement per vijzel te verhogen wordt er over de lengte van de dijk een opvangmechanisme ontworpen om water over een aantal strekkende meters dijk naar een centraal punt te geleiden. De eerste aanbevolen vervolgstap is onderzoeken van de technische haalbaarheid gevolgd door het berekenen van het verwachtte rendement van deze techniek voor een haalbare locatie voor de Nederlandse kust. Deze inventarisatie vraagt detaillering van het lokale golfklimaat, het resulterende debiet en rendement van de vijzel en het effect van varierend getij op de betreffende locaties. Indien op basis van deze vervolgstudie blijkt dat het ontwerp levensvatbaar is, kan een test op schaalniveau plaatsvinden in combinatie met de optimalisatie van de verzamelbak aan weerszijde van de turbine. Een interessant onderdeel van de studie met betrekking tot het rendement is de effecten op het onderhoud van dit ontwerp. Piëzotechniek Door het breken van golven, afhankelijk van de hoogte en de periode van de golf, wordt de golfenergie met grote krachten overgebracht aan de ondergrond (dijk). Deze krachten vertalen zich ter plaatse in drukverschillen. Indien de dijk uitgerust is door piëzo-elektrisch materiaal kunnen deze drukken omgezet worden in elektrische energie. Piëzo-elektrisch materiaal heeft namelijk als eigenschap dat het onder invloed van kracht een elektrische spanning produceert. Het is de kunst om het materiaal zo te plaatsen dat de maximaal optredende drukken plaatsvinden loodrecht op het materiaal. Een idee is om een trapsgewijze constructie aan te brengen op de dijk bedekt met piëzo-elektrisch materiaal. Parallel aan de vervolgstudie van de vijzelturbine wordt aanbevolen een korte assessment naar de technische haalbaarheid en potentie van de energieconversie door middel van piëzotechniek uit te voeren in combinatie met voor Nederland maatgevende golfdrukken tijdens het brekingsproces. Op basis van de hieruit resulterende conclusies kan de haalbaarheid van Piëzo-elektrisch materiaal bepaald worden. Deze studie vindt zijn basis in het achterhalen waar het materiaal gevoelig voor is (bijvoorbeeld drukken of drukverschillen in ruimte of tijd etc.) en daarvoor kan het ontwerp worden geoptimaliseerd. Dit gaat samen met de (beschikbare) informatie over het breken van golven op dijken en welke krachten daarbij vrij komen. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 13

24 december 2009, concept Indien blijkt dat een lichte toename van de beschikbare golfenergie de hierboven genoemde technieken significant interessanter maakt, wordt aanbevolen de toepasbaarheid van golflenzen, dus het focussen van de golfenergie op de locatie van de installatie, verder te onderzoeken in combinatie met de lokale condities van een potentiële locatie in de Nederlandse kust. Uit deze aanbevolen vervolgstudies kan blijken dat energiewinning nabij de Nederlandse kust op kort termijn niet rendabel is. Dan kan een eventuele pilot dienen als testcase in relatief rustig water en vervolgens opgeschaald worden naar toepassing in kustwateren met voldoende energiepotentieel. In Schotland en Noorwegen ziet men duurzame energie bijvoorbeeld als exportmogelijkheid en industriële kans. Maar voorlopig is er vooral behoefte aan onderzoek en ontwikkeling. Want winning van golf- en stromingsenergie loopt zo n twintig jaar achter op windenergie. WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 14

24 december 2009, concept Referenties CE Delft, 2008. Energie uit water, Een zee van mogelijkheden. Deltares, 2008. Water als bron van duurzame energie, inspiratie atlas van mogelijkheden. Octrooicentrum Nederland, 2009. Golfenergie, een inventarisatie van octrooipublicaties. Websites www.aw-energy.com www.carnegiecorp.com.au www.fishflowinnovation.nl www.innowattech.co.il www.wavedragon.net WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 15

24 december 2009, concept A Golfenergie een inventarisatie van octrooipublicaties WINN: De energieproducerende, duurzame dijk 16

Golfenergie Een inventarisatie van octrooipublicaties Opdrachtgever : DELTARES / RIJKSWATERSTAAT AUTEUR : T.J. STOOP DATUM : CONCEPT (LAATST GEWIJZIGD 8 APRIL 2009)

2

Inhoudsopgave Inhoudsopgave 3 Inleiding 4 1. Golfenergie 5 1.1 OWC 5 1.2 Overtopping 7 1.3 Hydraulische pomp 8 1.4 Overige technieken 10 2. Octrooien 11 3. Conclusies 14 Bijlage 1. Overzicht grootste octrooiaanvragers 15 Bijlage 2. Uittreksels octrooien golfenergie 16 Bijlage 3. IPC Classificatie 23 Bijlage 4. Referenties en bronnen 24 Bijlage 5. Begippen 25 Bijlage 6. Gebruikte landcodes 28 Bijlage 7. Afkortingen 29 3

Inleiding Het innovatieprogramma Waterinnovatie Rijkswaterstaat (WINN) doet onderzoek naar nieuwe, innovatieve oplossingen voor problemen die met waterbeheer te maken hebben. Belangrijk daarbij is dat innovatieve oplossingen duurzaam zijn. Eén van de aspecten die in dit programma aan bod komt is het onderzoeken van de eventuele mogelijkheden om gebruik te maken van brandingsgolven aan de Nederlandse kust voor het winnen van energie. Uitvoerend partner van het WINN-programma is Deltares. In dit rapport wordt verslag gedaan van een onderzoek dat is gedaan naar octrooiaanvragen op het gebied van golfenergie. Op basis hiervan worden in hoofdstuk 1 enkele technieken algemeen beschreven waarvan de toepasbaarheid voor de Nederlandse kust onderzocht zou kunnen worden. Omdat de octrooiliteratuur de belangrijkste bron is voor dit onderzoek, is er geen garantie dat alle technieken die zijn ontwikkeld of nog in ontwikkeling zijn, aan bod komen. Daarbij komt dat de inhoud van octrooiaanvragen voor een periode van 18 of 30 maanden, afhankelijk van waar ze zijn ingediend, geheim blijft. Om een beeld te vormen van de ontwikkeling van golfslagenergie in het algemeen zijn er tellingen gedaan van aantallen octrooiaanvragen op dit gebied in de jaren 1990 t/m 2007. Daarbij is ook gekeken naar de verdeling over landen van herkomst van de octrooiaanvragen en welke bedrijven daarin een rol spelen. In hoofdstuk 2 worden deze statistische gegevens gepresenteerd. In Bijlage 2 zijn van een aantal octrooipublicaties uittreksels met tekening opgenomen. De volledige publicaties van octrooien zijn op te vragen uit www.espacenet.nl 4

1. Golfenergie Golfenergie is energie die wordt gewonnen door gebruik te maken van de op en neergaande beweging van water als gevolg van golfslag. Golfslagenergie kan worden gewonnen, zowel aan de kust als op open zee. In de loop der jaren zijn vele technieken hiervoor ontwikkeld. Dit rapport beperkt zich tot technieken die vlak voor of direct aan de kust kunnen worden toegepast. Afbeelding 1.1. toepassing van de Wells turbine 1.1 OWC OWC, Oscillating Water Column, is een techniek waarmee golfenergie kan worden omgezet in elektriciteit. Een constructie deels onder water, deels daarboven, heeft onderwater een open verbinding met de zee, en vormt boven water een gesloten luchtkamer. De lucht hierin wordt door middel van door golfslag stijgend water samengeperst. Die samengeperste lucht kan door een opening vanuit de luchtkamer ontsnappen waarbij een turbine wordt aangedreven. Wanneer het waterniveau weer zakt wordt door dezelfde opening in de luchtkamer weer lucht aangezogen. De specifieke eigenschappen van de Wellsturbine die hiervoor wordt gebruikt, zorgen ervoor dat de turbine ongeacht de richting van de luchtstroom wordt aangedreven en daardoor op zijn beurt een generator aandrijft. Deze methode kan worden toegepast aan de kust, maar ook als drijvende installatie op open zee. De Japanse Professor Yoshio Masuda was de bedenker van dit principe om nuttig gebruik te maken van golfenergie, getuige de publicatie van een octrooiaanvraag in 1967. (CA761551). Vanaf de jaren veertig experimenteerde Masuda al met golfenergie. Voorbeelden van OWC installaties De Limpet 500 is een voorbeeld van een OWC installatie aan de kust. In november 2000 is deze op het eiland Islay in Schotland in gebruik genomen. Afbeelding 1.2. Limpet 500 in Schotland De natuurlijke inhammen in de rotskust zorgen hier voor extra opstuwing van golven. De werking wordt gevisualiseerd in Afbeelding 1.1. De Limpet 500 is ontwikkeld door Wavegen in Inverness in Schotland en heeft een capaciteit van 500 KWh. Limpet, overigens ook de Engelse naam van een schelpenfamilie, staat voor Land Installed Marine Powered Energy Transformer. Afbeelding 1.2 toont hiervan een foto. De Limpet was niet de eerste OWC-installatie aan land. In 1985 werd op het eiland Toftestallen ten noorden van Bergen in Noorwegen een OWC installatie in gebruik genomen. En verder werd in de jaren tachtig in Japan en daarna ook in India en China en op de Azoren geëxperimenteerd met OWC-installaties aan de kust. 5

De OE Buoy is ontwikkeld door Ocean Energy Ltd. in Ierland. In 2006 zijn tests uitgevoerd in de Galway Bay aan de westkust van Ierland. Het Ierse nationale bureau voor onderzoek van de zee (Marine Institute) heeft hier een testlocatie ingericht, waar meerdere wave energy converters getest worden. Afbeelding 1.3 OWC-installatie in Noorwegen Naast de vaste OWC-installaties die tegen de kust zijn aangebouwd, zijn er ook drijvende OWCinstallaties ontwikkeld. De Ocean Energy Buoy (OE Buoy) van Ocean Energy Ltd. en de Oceanlinx Wave Energy Converter van Oceanlinx zijn voorbeelden van drijvende OWCinstallaties. Afbeelding 1.4 Ocean Energy Buoy Octrooihouders/aanvragers OWC-toepassingen : Octrooi aanvrager/houder Bijzonderheden Octrooien Boccotti Paolo [IT] Paolo Boccotti was ten tijde van de aanvraag werkzaam bij Dipartimento di Meccanica e Materiali, Facoltà di Ingeneria, Loc. Feo di Vito, I 89060 Reggio Calabria, Italy EP1518052 EP1133602 Applied Res & Technology Ltd ( Wavegen ) [GB] www.wavegen.com Oceanlinx (Energetech Australia Pty Ltd) [AU] www.oceanlinx.com Opgericht in 1990, Gevestigd in Inverness, Schotland. Wavegen is sinds 2005 een dochter van Voith Siemens Hydro Power Generation, een joint venture van Voith AG. en Siemens, waar zo n 2500 medewerkers actief zijn op het gebied van waterkrachttechnologie. Bedrijf opgericht in 1997 en van naam veranderd in 2007 van Energetech naar Oceanlinx. Actief op gebied van golfenergie, met name de techniek van Oscillating Water Column, en de daarbij gebruikte turbine. WO9832967 WO9409272 EP0904464 EP0948716 EP1904689 Zingale Giuseppe [IT] Geen bedrijfsgegevens gevonden EP1131557 Winsloe Ronald Murloe [NZ] Geen bedrijfsgegevens gevonden EP1792017 Roberts Iain David [GB] Geen bedrijfsgegevens gevonden EP1802814 Bonstaande tabel bevat octrooiaanvragers met hun octrooien op het gebied van golfenergie door middel van de OWC-technieken. Via de octrooinummers kan worden doorgelinkt naar Espacenet waar de volledige octrooipublicatie kan worden bekeken. Indien de link niet werkt, kan op www.espacenet.nl gezocht worden op nummer. 6

1.2 OVERTOPPING Overtopping is een methode om een reservoir waarvan de bodem zich boven het zeeniveau bevindt te laten vol lopen met water door gebruik te maken van hoogteverschillen in het wateroppervlak als gevolg van golfslag. De stroming van water die wordt veroorzaakt door een golf wordt versneld, en de golf zelf wordt verhoogd doordat het water over een taps toelopende iets stijgende goot wordt geleid die uitmondt in het reservoir. Vanuit het reservoir loopt het water vervolgens weer terug in zee, daarbij een turbine aandrijvend. Een dergelijk reservoir, ook wel tapchan genoemd, kan drijvend op open zee worden toegepast, maar ook direct aan zee op het land worden gebouwd. Afbeelding 1.5 toont schematisch het principe van overtopping. In Noorwegen is in de jaren tachtig een installatie gebouwd op een plek waar rotsen al een natuurlijke taps toelopende ingang vormen voor een daar achter gelegen reservoir wat kunstmatig is afgedamd. De locatie, Toftestallen in de buurt van Bergen aan de Noorse westkust, is dezelfde waar ook in de jaren tachtig een OWC-installatie is gebouwd. Op Afbeelding 1.6 zijn beiden op 1 foto te zien. Afbeelding 1.5. Principe van overtopping Afbeelding 1.6. Tapchan en OWC in Toftestallen Wave dragon Een voorbeeld van overtopping op open zee is de wave dragon. De uitvinder hiervan is de Deen Erik Friis-Madsen. In de zee bij Denemarken zijn tests momenteel nog aan de gang. In Portugal loopt een project om een wavefarm op zee te ontwikkelen met een capaciteit van 50 MW. Afbeelding 1.7 toont een prototype van de wave dragon. Afbeelding 1.7. Prototype van de Wave Dragon Octrooihouders/aanvragers Overtopping - toepassingen : Bedrijfsnaam Bijzonderheden Octrooien Waveplane International [DK] www.waveplane.com Friis-Madsen Erik [DK] www.wavedragon.net Deens bedrijf, vanaf 1990 bezig met de ontwikkeling van de waveplane, een drijvend overtopping device. Uitvinder van de wave dragon. EP1066220 WO0000740 EP0767876 7

1.3 HYDRAULISCHE POMP Een andere techniek gebruikt de energie van de heen en weer bewegende watermassa in de branding voor het oppompen van water naar het hoger gelegen land. Hier wordt het water opgeslagen in een reservoir. Door het water via turbines te laten terugstromen naar zee kan op elk gewenst moment elektriciteit worden gegenereerd. Afbeelding 1.8. CETO CETO Afbeelding 1.9. Wave roller In Australië is door Seapower Pacific een techniek ontwikkeld waarbij door golfslag aangedreven hydraulische pompen, zeewater onder druk door leidingen naar het land pompen. De ontwikkelde techniek kreeg de naam CETO, en dat staat voor Cylindrical Energy Transfer Oscillating. Een drijvende boei is verbonden met een aan de zeebodem verankerde pomp. De door golfslag veroorzaakte op- en neergaande beweging van de boei zorgt ervoor dat de pomp zeewater onder grote druk door een leiding naar het land kan persen. Hier kan dit water een normale turbine in beweging zetten waardoor elektriciteit kan worden gegenereerd. Het bijzondere van CETO is dat het water tevens wordt gebruikt om door middel van omgekeerde osmose zoet water te produceren. Voor de kust van West Australië wordt de installatie getest. Verwacht wordt dat binnen niet al te lange tijd deze methode op commerciële basis elektriciteit aan het net gaat leveren. In octrooipublicatie EP1945938, op naam van Seapower Pacific, wordt de uitvinding beschreven. Wave Roller Afbeelding 1.10. Tekening uit Octrooipublicatie WO03036081 Het Finse bedrijf AW Energy bedacht de wave roller. Het overbrengen van energie is vergelijkbaar met de CETO unit. Er wordt gebruik gemaakt van hydraulische pompen om water onder druk te brengen. Alleen de manier van in beweging zetten van de 8

pompen is in beide systemen verschillend. Bij de wave roller wordt gebruik gemaakt van grote panelen die bevestigd zijn op de zeebodem en heen en weer bewegen met de stroming die op de zeebodem ontstaat door golfslag. Nog voor de eeuwwisseling vond al de eerste test plaats in de Finse golf. In 2008 is de nieuwste versie, de wave roller #2, geplaatst op de zeebodem bij Peniche in Portugal. Oyster wave power system Ontwikkeld door Aquamarine power uit Schotland. De werking is vergelijkbaar met de waveroller. In 2009 zal een test met een prototype op ware grootte starten in het European Marine Energy Centre in Orkney, Schotland. Afbeelding 1.11. Oyster van Aquamarine power Een vermeldenswaardige publicatie is EP0868607. In de beschrijving wordt de mogelijkheid genoemd om de door golfslag in beweging gebrachte hydraulische pomp te gebruiken voor het aanzuigen van water dat lager gelegen is dan de zee. Een tekening uit de octrooiaanvraag (Afbeelding 1.12) maakt dit idee duidelijk. Afbeelding 1.12. Tekening uit octrooi EP0868607 Octrooihouders/aanvragers die zich bezighouden met hydraulische pompen aangedreven door golfenergie : Bedrijfsnaam Bijzonderheden Octrooien Aquamarine Power Ltd [GB] www.aquamarinepower.com Aw Energy OY [FI] www.aw-energy.com Seapower Pacific Pty Ltd [AU] www.ceto.com.au Ontwikkelaar van de Oyster wave energy converter en van de Neptune Tide energy converter Ontwikkelaar van de waveroller. Bedrijf is opgericht in 2002 in Finland. Ontstaan in 2003 als joint venture van Pacific Hydro en Carnegie Corporation in Australië met als doel de ontwikkeling van de CETO generator. EP1861618 EP1623110 EP1945938 9

1.4 OVERIGE TECHNIEKEN Naast de genoemde technieken, die voornamelijk direct aan de kust toepasbaar zijn, zijn nog een aantal technieken ontwikkeld voor gebruik op open zee. Het gaat dan vaak over boei-achtige constructies, verankerd aan de zeebodem, die door gebruik van een generator, op en neer gaande beweging rechtstreeks omzetten in elektriciteit. Voorbeelden hiervan : Powerbuoy, ontwikkeld door Ocean Power Technologies (OPT) in de VS, octrooi US2006208839. Archimedes Waveswing, een Nederlandse vinding van onderzoeksbureau Teamwork Techniek in Purmerend, octrooi NL1006933. Manchester Bobber, een vinding van de universiteit van Manchester, octrooi EP1685326. Ook worden wel hydraulische pompen aangedreven door golfslagbeweging, waardoor onder druk gebracht water een turbine aandrijft. Voorbeelden hiervan zijn : AquaBuOY, ontwikkeld door Finavera renewables in Canada. Pelamis, ontwikkeld door Ocean Power Delivery Ltd. (nu Pelamis Wave Power ) in Schotland, octrooi WO0017519. 10

2. Octrooien Inleiding Octrooien zeggen iets over de mate van innovatie binnen een technologiegebied. Door te kijken naar aantallen octrooien over de jaren heen kunnen uitspraken gedaan worden over groei, afname of verschuivingen in technologieën. Uit de herkomst van octrooiaanvragers kan worden afgeleid waar innovatie plaatsvindt en door te kijken naar de landen waar octrooien geldig zijn kan het belang van technologieën binnen bepaalde landen worden aangetoond. Het onderzoek Om octrooipublicaties te kunnen onderverdelen en tellen wordt gebruik gemaakt van het systeem van International Patent Classification (IPC). Hierbij wordt elke octrooiaanvrage die is ingediend, ingedeeld in één of meerdere klassen die het betreffende technologiegebied waar de uitvinding betrekking op heeft aangeven. In totaal omvat het IPC systeem zo n 70.000 codes die tezamen alle technologiegebieden beschrijven. Deze codes zijn in een hiërarchische structuur gegroepeerd. Hoe hoger in de structuur, des te breder het omschreven technologiegebied. De onderzoeksperiode is van 1990 tot 2007. Octrooien waarvan de aanvragen zijn ingediend binnen deze periode zijn geteld. Aangezien slechts een deel van alle in 2007 ingediende aanvragen op het moment van tellen zijn gepubliceerd, zijn de aantallen over dit laatste jaar nog onvolledig. Ook 2006 is om dezelfde reden mogelijk nog niet geheel compleet. De periode van geheimhouding van octrooiaanvragen duurt 18 of 30 maanden gerekend vanaf de indieningsdatum. Bijlage 5 bevat een uitleg van octrooigerelateerde begrippen en procedures. Bijlage 6 bevat een tabel met de internationaal gebruikte landencodes. Bijlage 7 bevat overige afkortingen. Om publicaties te vinden op meer specifieke technieken binnen golfenergie is het noodzakelijk om gebruik te maken van een nog meer verfijnd classificatie systeem wat door het Europees octrooibureau wordt gehanteerd, dat is het ECLA-systeem. De ECLA is gebaseerd op de IPC en biedt een verfijning die herkenbaar is aan de aanvullende lettercode bij de IPC-code. Hierdoor werd het mogelijk publicaties te vinden die interessant kunnen zijn voor het onderzoek naar toepassingen van golfenergietechnieken direct aan de kust. Bijlage 3 bevat een tabel met daarin IPC-groepen en codes van de kennisvelden waarop is geteld, met de daarbij behorende beschrijving van het betreffende technologiegebied. Er is gebruik gemaakt van de EPODOC-database van het Europees Octrooi Bureau. Op het moment van onderzoek bevonden zich hierin de gegevens van zo n 65 miljoen octrooidocumenten. Dit betreft zowel internationale als nationale octrooiaanvragen. Internationale aanvragen zijn ingediend bij de World Intellectual Property Organisation (WIPO) of bij het Europees Octrooi Bureau (EOB). Nationale aanvragen zijn ingediend bij nationale octrooi instanties zoals Octrooicentrum Nederland. Internationale aanvragen Het aantal unieke octrooiaanvragen dat in de periode 1990 t/m 2007 is ingediend bij het WIPO of EOB en betrekking heeft op golfenergie is 441. nog niet alle aanvragen geteld zijn. Ook 2006 is om die reden nog niet volledig. Figuur 2-1 worden de aantallen aanvragen verdeeld over de jaren van indiening weergegeven. Duidelijk is de groei die met name vanaf het begin van deze eeuw is ingezet. De teruggang in 2007 is te wijten aan het feit dat door geheimhouding van aanvragen in de eerste 18 of 30 maanden na indiening, nog niet 11