Hype of kans (rapport)

Energie uit Water
- Hype of Kans -
Marcel Bruggers – Deltares
29 april 2010
Duurzame Energie uit Water
Laagverval
waterkracht
Aquatische
biomassa
Thermische
energie uit
de zee
Golfenergie
Getij-energie
bassin/
stroming
Osmose
energie
Energiestromen Nederland
Energiestromen 2008
9000
8000
541
760
Overig
203
Aardgas
7000
Aardolie(producten)
Peta joules (10^18)
1852
Elektriciteit
6000
5000
1 PJ = 278 GWh
4000
7567
3000
5511
189
688
1183
2000
2544
1000
0
1154
90
33
Invoer
Uitvoer
Bron: Planbureau voor de Leefomgeving
93
16
Winning
307
Verbruik
Duurzame energieproductie
Duurzame Energieproductie 2008
Vermeden verbruik van fossiele energie (PJ)
120
100
Totaal duurzame
energiebronnen; 114
80
60
Biomassa totaal; 71,6
40
Windenergie; 35,1
Thermische energie; 5,4
20
Waterkracht; 0,8
0
Bron: Planbureau voor de Leefomgeving
Zonne-energie; 1,2
Definiëring voorraden
Totaal potentieel
(Potentiële energievoorraad)
Exploitabele voorraad
(Winbare energievoorraad)
Bron: Deltares
Blue Energy - Opwekking
RED – reverse electro dialysis
PRO – pressure retarded osmosis
Bron: Deltares/Statkraft/REDStack
Blue Energy – Osmotische druk
Theorie Osmotische druk
Zeewater: 30 g/L = 0,5 mol/L = 500 mol/m3 (NaCl)
p·V = n·R·T
posmose
(van ‘t Hoff, 1885)
n·R·T
500 x 2 x 8,34 x 293
= --------- = -------------------------- = 25 x 105 Pa
V
1
25 x 105 Pa = 25 Bar = 250 m H2O (!)
Theoretische energie-inhoud
1 m3 rivier +
m3 zee
2.5 MJ
1 m3 rivier + 1 m3 zee
1.7 MJ
Praktische energie-inhoud
1 m3 rivier + 1 m3 zee
1.0 MJ
Bron: Wetsus
Hoover dam 221 m hoog
Blue Energy - Potentieel
Energiepotentieel
Rijn: 2250 m3/s
Eems
Maas: 250 m3/s
Schelde, Eems etc: 100 m3/s
Neerslagoverschot: 150 m3/s
Totaal: 2750 m3/s
Theoretisch: 1 m3/s = 2,5 MJ
Totaal potentieel: 220 PJ (7000 MW)
Technisch haalbaar: 1 m3/s = 1 MJ
Rijn
Rendementen (o.a. bedrijfsvoering): 30%
Technisch potentieel: 65 PJ (2000 MW)
Scheepvaart, anti-verzilting, waterschappen, drinkwater: 1/4 bruikbaar
Maatschappelijk potentieel: 15 PJ (500 MW)
Schelde
Maas
Vraag is op welke termijn, welk deel hiervan
commercieel exploitabel is… (locatiespecifiek!)
Bron: Deltares/Rijkswaterstaat Noord-Holland
Aquatische biomassa - Opwekking
Bron: ECN
Aquatische biomassa - Potentieel
Energiepotentieel
Noordzee: 57.000 km2
IJsselmeer: 1.100 km2
Markermeer: 700 km2
Oosterschelde: 300 km2
Westerschelde: 250 km2
Volkerak-Zoommeer: 80 km2
Theoretisch: 100 grC/m2 & 1 grC = 30kJ
Totaal potentieel: 18.000 PJ (600.000 MW)
Rendementen (o.a. bedrijfsvoering): 10%
Technical barriers (energieverbruik, zuurstofverwijdering, CO2toevoeging, oogsten, raffineren): 10%
Technisch potentieel: 180 PJ (6000 MW)
Scheepvaart, defensie, visserij, energiewinning, …: 10% bruikbaar
Recreatie, maatschappelijke acceptatie: 50% reductieafctor
Maatschappelijk potentieel: 9 PJ (300 MW)
Vraag is met name hoe en op welke termijn we
h het conditionerings- en optimalisatievraagstuk
o oplossen
Getij-energie (gestuwd) - Opwekking
Sluizen
Turbines
Turbines
Turbines
Bron: Haskoning
Locaties
Getij-energie (gestuwd) - Locaties
Haringvliet
- Tijverschil 2,3 meter
Brouwersdam
- Tijverschil 2,5 meter
Lauwersmeer
-TijverschilOosterschelde
2 meter
Afsluitdijk
- Tijverschil 2,9 meter
- Tijverschil 1,8 meter
Johannes Kerkhovenpolder
Westerschelde
- Tijverschil 5 meter
- Tijverschil 3 meter
Bron: Haskoning
Getij-energie (gestuwd) – Potentieel
Energiepotentieel
Kustlijn Nederland: 250 km
Gemiddelde diepte: 20 meter
Gemiddelde watersnelheid: 1 m/s
Totaal potentieel: 85 PJ (2500 MW)
Oosterschelde(kering): 400 MW
Westerschelde(kering): 20 MW
Brouwersdam: 120 MW
Lauwerszee: 40 MW
Haringvliet: 10 MW
Afsluitdijk: 4 MW
Dollard: 4 MW
(incl rendementen, bedrijfsvoering, etc)
Technisch potentieel: 20 PJ (600 MW)
Scheepvaart, havenactiviteiten, milieu, milieu: 1/3 exploitabel
Maatschappelijk potentieel: 6 PJ (200 MW)
Vraag is hoe we de estuaria op een commerciële
m manier duurzaam kunnen exploiteren
Getij-energie (stroming) - Opwekking
Bron: Open Hydro/ Ecofys/ Marine Current Turbines
Getij-energie (stroming) – Potentieel
Energiepotentieel
Kustlijn Nederland: 250 km
Gemiddelde diepte: 20 meter
Gemiddelde watersnelheid: 1 m/s
Identiek aan gestuwde getij-energie…
Totaal potentieel: 85 PJ (2500 MW)
Te installeren vermogen per locatie:
Oosterschelde(kering): 100 MW
Westerschelde(kering): 10 MW
Brouwersdam: 100 MW
Waddenzee: 20 MW
(incl rendementen, bedrijfsvoering, etc)
Technisch potentieel: 6 PJ (200 MW)
Scheepvaart, havenactiviteiten, milieu: 50% exploitabel
Maatschappelijk potentieel: 3 PJ (100 MW)
Bron: Tocardo
Vraag is met name wanneer er een a
adequaat subsidie-instrumentarium komt
Energie uit rivieren (gestuwd) - Opwekking
Bron: Zuppinger / MJ2 VLH / Archimedes screw
Energie uit rivieren (gestuwd) - Potentieel
Energiepotentieel
Rijn: 2250 m3/s
Maas: 250 m3/s
Schelde, Eems etc: 100 m3/s
Neerslagoverschot: 150 m3/s
- instroomhoogte NAP + 10 m
- instroomhoogte NAP + 45 m
- instroomhoogte NAP + 25 m
- instroomhoogte NAP + 5 m
Potentiële energie = jaarvolume x dichtheid x g x vervalhoogte
Totaal potentieel: 11 PJ (350 MW)
Turbinerendementen, wrijvingsverliezen, stroomfluctuaties
Technisch potentieel: 6 PJ (200 MW)
Scheepvaart, havenactiviteiten, milieu: 50% exploitabel
Maatschappelijk potentieel: 3 PJ (100 MW)
Vraag is hoe we de visvriendelijkheid kunnen g
a garanderen
Energie uit rivieren (stroming) - Opwekking
Bron: WPI / Ecofys / Verdant Power
Energie uit rivieren (stroming) - Potentieel
Energiepotentieel
Rijn: 2250 m3/s
Maas: 250 m3/s
Schelde, Eems etc: 100 m3/s
Neerslagoverschot: 150 m3/s
- instroomhoogte NAP + 10 m
- instroomhoogte NAP + 45 m
- instroomhoogte NAP + 25 m
- instroomhoogte NAP + 5 m
Potentiële energie = jaarvolume x dichtheid x g x vervalhoogte
Totaal potentieel: 3 PJ (100 MW)
Turbinerendementen, wrijvingsverliezen, stroomfluctuaties
Technisch potentieel: 1 PJ (40 MW)
Scheepvaart, havenactiviteiten, milieu: 50% exploitabel
Maatschappelijk potentieel: ½ PJ (20 MW)
Vraag is met name wanneer en of er een
a adequate subsidie-instrumentarium komt
Potentieel Energie uit Water
Potentieel Energie uit Water
16
Energievoorraad (Peta Joule)
14
...totale energievoorraad ca. 30 PJ per jaar
12
10
8
6
4
2
0
Water als energieke bondgenoot