Royal Netherlands Institute for Sea Research Energie uit getijstroming Janine Nauw a, Marck Smit a, Walther Lenting a, Belen Blanco b, Jurre de Vries c, Herman Ridderinkhof, Hendrik van Aken en Mathijs Duin d a Royal Netherlands Institute for Sea Research, NIOZ, Texel, the Netherlands b Technical University of Madrid. Ctra. Valencia, Spain c Van Oord d OSG de Hoge Berg NIOZ is an institute of the Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO) 1 Wat is het getij? zon Springtij Aantrekking Zon & Maan Doodtij Aantrekking Maan Aantrekking Zon zon maan 21 sept 23 sept maan hoog laag centrifugaal laag hoog Periode van het getij door de maan: 12 uur en 25 minuten Periode van het getij door de zon: 12 uur Voorspelbaar! Dus handiger dan bijvoorbeeld wind-energie! 2 1
Getijden en getijdenenergie wereldwijd 3 Getij in de Noordzee en in het Marsdiep Getij Noordzee Buijsman&Ridderinkhof (2007) 4 2
BlueTEC Texel project: 1 e drijvende centrale 5 Film getijcentrale van Bluewater 6 3
Hoe werkt het? Onder het platform hangt een vrije stromingsturbine: stroming 7 Feiten en Cijfers Uiteindelijk: 2 tot 3 MW per platform 200 huishoudens Aangeboden als compleet systeem: BlueTEC (Tidal Energy Convertor): platform, 200 kw turbine, elektronica, ankersysteem en stroomkabel etc. Stroomprijs wordt competatief met elektriciteit opgewekt door dieselgeneratoren in afgelegen gebieden Platform bestaat uit zeecontainers (modules) eenvoudig transport totaal 24 m lang en 2.4 m breed Bladen turbines: diameter 4 tot 10 m (nu 6.3 m) Turbines draaien langzaam: 1 keer per 3 seconden vissen & zoogdieren zwemmen er omheen 8 4
Wat ging er aan vooraf? 13-uurs stromingsmeting met de Navicula in 2008 om de meest ideale locatie te vinden 2-weekse stromingsmeting in 2009 om een schatting te maken van de jaarlijkse energieopbrengst Turbinetest in 2013 om het elektrische systeem te testen en het omkeren van de bladen 9 13-uurs meting (10-10-2008) ADCP Navicula meetpaal track 10 5
Hoe werkt een ADCP? Doppler verschuiving Trein nadert Hoge toon Trein rijdt weg lage toon transducent geluidsgolf Bewegende deeltjes Eerste Doppler verschuiving Tweede Doppler verschuiving 11 ADCP onder een schip, 10 oktober 2008 Stroomsnelheden in de hele waterkolom Bodemdiepte Hoek=36.8 track 12 6
Welke locatie geeft de meeste energie? 17 5 Aantal passages 10 34 13 Harmonische Analyse Wat weten we? Sinus Periode: 12:25 14 7
Fase 15 Rest stroming 1.14 m/s -1.26 m/s 16 8
Amplitude -0.21 m/s 17 Beste Oplossing! 1.16 m/s -0.21 m/s 18 9
Som van de foutjes zo klein mogelijk! fout 19 Getijsignaal? Sinus met periode: 12 uur en 25 minuten Fase Reststroom Amplitude 20 10
Hoeveel Energie zit er in de stroming? Kinetische Energie = 0.5 * Massa * Snelheid 2 Massa= snelheid * tijd * dichtheid * dwarsdoorsnede rotor (zie plaatje) Energie getijturbine = Dichtheid * Dwarsdoorsnede * Snelheid 3 * tijd Dwarsdoorsnede Snelheid Diameter=6.3m 21 Kinetische Energie van de getijstroming getijstroming kwh Getij+rest Verschil! 22 11
Reststroming en wind Per getijperiode (Miljoen m 3 ) Nauw (2014): Reststroming door het Marsdiep Tegen de windsnelheid langs de kust Uit veerbootdata! Duran-Matute (2015): reststromen in de Waddenzee Uit een computersimulatie Olympisch zwembad: Volume=50x25x2=2500 m 3 23 Meest optimale Locatie 24 12
Energie op lange termijn? Metingen in April/Mei 2009 snelheid Harmonische analyse 25 Energie op lange termijn? Metingen in April/Mei 2009 Zuidwest! wind vermogen ~90 MWh/jaar: ~25 huishoudens springtij doodtij springtij 26 13
Testen Turbine 27 Testen turbine 28 14
Stromingsreductie en energieverschil! Turbine uit turbine vloed eb Turbine aan vloed eb Duin (2014) Vloedrichting ADCP Ebrichting 29 Wat gaan we meten en hoe? Configuratie 4 3 1 1 2 3 2 4 30 15
Wat gaan we verder onderzoeken? Koppel rotorbladen -> slijtage & efficiëntie Vertikale schering normaal gelaagd Scheef tov stroming & horizontale schering 31 Gelaagdheid in het Marsdiep Snelheid vloed eb vloed zout Zoutgehalte zoet Tijd (uur) De Vries (2012) 32 16
Turbulentie in het zog! Op welke afstand is de stroming niet verstoord? Ontwerp park met meerdere turbines! 33 Bodemontwikkeling en slib concentratie 34 17
Krachten op het platform & turbine -> efficiëntie 35 Snelheid langsrichting 10&11 Augustus 4 3 1 Snelheid (m/s) 2 eb vloed vloed: 12:27 to 18:08 Eb: 18:08 tot 00:55 vloed: 0:55 tot 6:55 vloed: 5:41 & 5:59 uur eb: 6:48 uur (langer!) reststroming in eb richting 36 18
Intensiteit geluid 4 3 1 2 vloed eb 37 Beweging platform Beweging west-oost druk Beweging zuid-noord vloed eb 38 19
Voorlopige conclusies In het Marsdiep bepalen de voornamelijk de getijden door de maan en de zon de stroming en die is goed te voorspellen Een deel van de stroming is niet te verklaren door het getij de reststroming is voor een deel afhankelijk van de wind De reststroming is in de eb-richting op de locatie van de getij energie centrale De reststroming draagt bij aan de totale energie! Het platform ligt niet stil 39 Voor de Navicula is geen zee te hoog! 40 20