Getijden in de Noordzee een machtige bron van energie.
De kusten van Normandië hebben een heel groot potentieel.


Getijdenenergie kan uitgevoerd worden als een voorspelbare betaalbare basislast


Bij alle vormen van energieopwekking draait het altijd om de kosten per kWh. Duurzame energie moet opboksen tegen vaak spotgoedkope fossiele energie. Wereldwijd investeren bedrijven en overheden met belastinggeld in de ontwikkeling van duurzame alternatieven. Strategisch is het dan van belang om geld te steken in de meest veelbelovende alternatieven.

De oceanen bevatten geweldig veel energie. De combinatie van de draaiende aarde en de aantrekkingskrachten van zon en maan levert aan alle kusten eb en vloed en golfenergie. Uit deze getijdenwerking is energie te winnen. "Getijden stuwen" blijken de meeste potentie te hebben.

Getijdenenergie heeft een dominant voordeel te opzichte van wind en zon.
  • Voorspelbare energie
  • En indien uitgevoerd in twin-dam systemen een continue vermogen

Zon en wind zijn onvoorspelbaar. Fossiele centrales dienen daardoor altijd voor back-up stand-by te staan. Tidal dammen hebben wel de potentie in twin systemen een basisvermogen te leveren.

Er is nog geen zicht op betaalbare opslag van (elektrische) energie. Batterijen zijn veel te duur. Opslag in stuwmeren is in laagland gebieden ook kostbaar, omdat het verval dat gecreëerd kan worden onvoldoende is.

De toepassing van getijdenenergie in zee is wetenschap in ontwikkeling. In bijgaand wetenschappelijk artikel wordt hier verder op ingegaan. De voorspelbaarheid van de opbrengst van dammen in zee met turbines wordt daarin besproken. Multi-scale ocean response to a large tidal stream turbine array


Kostprijs fossiele energie versus duurzame energie als basislast

Stacks Image 52
Toelichting bij de tabel
  • Berekend is wat de kosten voor Nederland zouden zijn als 100% van elke afzonderlijke onderzochte energieopwekking de stroombehoefte zou moeten afdekken in ons land (in 2018 bedraagt die 120 miljard kWh). We zien dat we dan met kernenergie goedkoop uit zijn. Baseload wind op zee kost 20,6 miljard meer per jaar. Dus per huishouden incl. BTW € 296 per maand. Dat is meer dan de kosten voor zorgpremie voor een echtpaar.
  • Capex en Opex zijn respectievelijk de Capital Expenses en de Operational Expenses.
  • Voor Biogas zijn de gegevens ontleend aan een onderzoek in 2018 van het Fraunhofer institute. Het aandeel van Biogas-stroom groeit in Australië, Duitsland, China en andere landen vanwege overheidssubsidies. Biogascentrales kunnen beter renderen als de restwarmte kan worden benut. Dat geldt uiteraard ook voor kolen, gas en olie gestookte centrales.
  • Ingeval van zon en wind moet de gehele productie via opslag aan het net worden geleverd om daarmee een betrouwbare energievoorziening te kunnen leveren. Opslag met batterijen is duur en bovendien niet haalbaar omdat er onvoldoende grondstoffen beschikbaar zijn. In de tabel is de opslag berekend met waterstof waar weer stroom van wordt gemaakt. We zijn daarbij uitgegaan van het wensscenario van de industrie waardoor de prijs van waterstof tussen de € 3,00 en € 3,50 per kg komt te liggen. Nu ligt die maakprijs nog ruim boven de € 5 per kg.
  • Voor de productie naar opslag is de gehele jaarproductie van zonneweides en windmolens nodig. Waardoor deze via de opslag circa 1/3 van de oorspronkelijke jaarproductie als basislast kunnen leveren. De kWh prijzen komen daardoor ruim boven de 20 cent per kWh. Om dat op zee te realiseren hebben we 21.500 windturbines van elk 5 MW nodig met een totale investering van 150 miljard Euro; dir indien de turbines gebouwd worden volgens het wensscenario van € 1.300 per kW. Die prijzen liggen anno 2019 nog boven € 2.000 per kW.
  • Dammen in zee met turbines kunnen zo gemaakt worden dat deze afhankelijk van de lengte al vanaf 6 cent per kWh een constante basislast kunnen leveren. Bovendien gaan de dammen een mensenleven mee.

Uitwerking van turbineopbrengst in zee

Hieronder treft u een tabel van potentiƫle opbrengsten van een turbine in de open zee. De getijdenperiode is 12 uur en 24 minuten. En de getijdenstroomsnelheden zijn per uur bepaald met een sinusgolf.

Het vermogen is P in kW = 0,5 x Turbine oppervlak x rendement x dichtheid van water x watersnelheid tot de derde macht.

  • Turbine diameter 5 [m]
  • Rendement is Betz limiet (59,3%) x generatorrendement x turbinerendement.
  • Generatorrendement 95%
  • Turbinerendement 70%`

Getijden periode 12 uur en 24 minuten  
Totaal turbine rendement 39,4% 
Gemiddelde getijden snelheidTurbine VermogenJaar- productie
[m/s][kW][kWh]
0,2 0,03 116
0,4 0,25 928
0,6 0,86 3.131
0,8 2,03 7.423
1 3,96 14.497
1,2 6,84 25.051
1,4 10,87 39.780
1,6 16,22 59.380
1,8 23,10 84.547
2 31,68 115.977
2,2 42,17 154.366
2,4 54,75 200.409
Bij snelheden van 1 m/s en minder is de winning van energie uit stromend water vrijwel nooit economisch rendabel.
Dit is eenvoudig in te zien: anno 2018 kosten turbines € 1.500 per kW. Dan moeten ze nog ingebouwd worden in een constructie en de stroom moet afgevoerd worden naar het land. De stroomverbinding kost al vlug € 100 per meter.
Voor 1 m/s hebben we uit bovenstaande tabel € 18.000 aan turbinekosten en constructie nodig + 500 meter stroomafvoerkabel = € 50.000; totaal dus € 68.000. Stroom opbrengst met gemiddelde subsidie over periode € 0,10/ kWh dus € 1.450 per jaar. Terugverdientijd is dus € 68.000/€ 1.450 = 47 jaar.

Met dammen in zee wordt de getijden stroming omhoog gestuwd tegen de dam. De turbines in de dam krijgen daardoor te maken met watersnelheden tot wel 4 m/s waardoor er grote opbrengsten ontstaan per turbine.

Voor een turbine van 5 meter (uit bovenstaand voorbeeld) kan een vermogen van 250 kW uit het water worden verkregen en met een opbrengst van meer dan 1 miljoen kWh per jaar.

Dat is dus meer dan de opbrengst van 1 hectare zonneweide.
Close

Getijdenstromen bepaling

Diverse wetenschappelijke disciples hebben behoefte aan data van getijdenstromen. Met de software van matlab uit het OSU model is voor elke locatie op de wereld vast te stellen:

  • de priodiciteit van eb en vloed

  • het verloop van de getijdenhoogtes t.o.v de gemddele zeehoogte

  • de stroomsnelheden

  • de richting van de stroom

  • Oregon State University getijdenstromen in beeld

  • Copyrights De software van OSU is vrij te gebruiken voor studiedoeleinden

  • In Nederland hebben Deltares en het bedrijf Svasek zich ontwikkeld tot experts voor de Noordzee, de Zeeuwse kusten, de Waddenzee en de rivieren. Deze bedrijven worden internationaal bij grote waterwerken betrokken.

Stacks Image 9

Nederlandse bedrijven hebben krachtige analyse tools ontwikkeld samen met TU Delft


Voor het ontwerp van installaties in zee is een nauwkeurige voorspelling van het watergedrag als gevolg van getijden, verschillen in zoutconcentraties, wind en stormen van belang. Het bedrijf Svašek Hydraulics maakt modellen zoals onderstaande er een voorbeeld van is.

Tevens is de de morfologie van groot belang. Opbjecten in zee veranderen de stroming en daarmee het ontstaan van duinen onder water en het wegspoelen van zandheuvels onder water.
Stacks Image 34

Humsterland Energie neemt de handschoen op


Samen met met een aantal gerenommeerde partijden ontwikkelt Humsterland Energie de businesscase voor getijden energie met dammen in zee. Partijen die geïnteresseerd zijn kunnen contact opnemen met de projectsecretaris ir. W.L. Walraven [T] 0653 122 571 - [E] walraveninnovation@mac.com.