Getijdenenergie, temperatuurverschil en blauwe energie

Dat gaat bijvoorbeeld over het goed in beeld krijgen van de snelheid en dichtheid van stromingen in rivieren en de zoet/zoutverdelingen in het water. Bij de toepassing van bepaalde technieken, zoals zoutgradiënt/blauwe energie, luistert dat laatste nauw. Een techniek als getijdenenergie is interessant op plaatsen waar het verschil tussen hoog en laag water groot is of waar het hard stroomt.

Elke techniek heeft de potentie om een bijdrage te leveren aan de energietransitie. We volgen de ontwikkelingen op de voet en blijven onderzoek doen om ze verder te brengen.

Anton de Fockert, stromingsexpert

Getijdenenergie: betrouwbaar en duurzaam

Getijdenenergie is een betrouwbare en duurzame energievorm, die altijd aanwezig is en beter voorspelbaar dan windenergie of zonne-energie. Daardoor heeft getijdenenergie de potentie om een belangrijke bijdrage te leveren aan de wereldwijde duurzame energiedoelstelling. Hoe groter het verschil in eb en vloed hoe meer potentie.

Deltares ondersteunt projectontwikkelaars, producenten van getijdenturbines, investeerders en overheden bij het ontwerp, de aanleg en het beheer en onderhoud van getijdencentrales. Onze expertise en tools op het gebied van stroming, golven, morfologie en ecologische impact helpen om de energiewinning te optimaliseren en de kosten en effecten op de omgeving te minimaliseren. Hiermee wordt getijdenenergie in de toekomst een concurrerende energievorm.

Van grootschalige stroming en impact op de omgeving tot detailstroming rondom turbine

In de Swansea Tidal lagoon, het Europese Energising deltas programma en de getijdenturbines in de Oosterscheldekering heeft Deltares bij verschillende projecten ervaring opgedaan. Daarbij is de kennis van grootschalige effecten zoals stroming, sediment- en ecologische veranderingen vertaald naar de gevolgen voor detailstroming rondom de turbine. Deze kennis en ervaring zijn van groot belang om de maximale opbrengst van de turbines uit te nutten.

Samen met de opdrachtgever brengen we de effecten op de omgeving in kaart. Om een optimale in- en uitstroming te realiseren en het rendement van de getijdencentrale te verhogen is het cruciaal om de turbineleverancier te betrekken bij het onderzoek.

Onze ervaring en kennis zetten we in om:

• Detailstroming rondom getijdenturbines in kaart te brengen en te optimaliseren via numerieke en fysieke faciliteiten
• Een inschatting te maken van de ecologische en morfologische effecten voor een EIA (Environmental Impact Assessment)
• Ontgronding en erosie rondom turbineconstructies te voorkomen
• Ecologische effectenstudies te maken voor een visvriendelijk ontwerp van de getijdenturbines en het mariene leven
• Operationeel voorspellingssysteem in te zetten voor de aansturing van de turbines
• Nieuwe concepten te testen

Numerieke modellen voor getijdencentrales

Om het rendement van de getijdencentrales te optimaliseren zetten we een combinatie van verschillende numerieke modellen in zoals:

• Delft3D voor grootschalige effecten van stroming, sediment transport, morfologie, golven, waterkwaliteit en ecologie
• WANDA voor de optimalisatie van de energieoutput
• StarCCM + voor gedetailleerde stromen in de buurt van de turbines
• RTC-Tools. voor real-time control optimalisatie
• Delft-FEWS, voor voorspellingssysteem modellen

Energie uit temperatuurverschil: Ocean Energy Technologies

Met Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) is 24 uur per dag energie te winnen uit het temperatuurverschil tussen verschillende lagen in de oceaan. Op plekken met een aanzienlijk temperatuurverschil tussen de bovenste en diepere lagen van de oceaan, zijn de voorwaarden het meest gunstig voor het hoogste rendement. Dat is vooral het geval in gebieden waar het warm is, zoals nabij de evenaar.

De kennis van Deltares over stromingen en de effecten op de omgeving, ondersteunt projectontwikkelaars, producenten, investeerders en overheden bij het ontwerp, de aanleg en het beheer en onderhoud van hun OTEC-centrales.

Dichtheidsstromen, pluimverspreiding en waterkwaliteit in beeld

Voor onze opdrachtgevers is het bijvoorbeeld relevant om te weten hoe zij een OTEC-centrale duurzaam en efficiënt kunnen opzetten. Daarvoor brengen we in onze studies de dichtheidsstromingen, de pluimverspreiding en de effecten van de warmwaterlozingen op de waterkwaliteit en de ecologie in kaart. Dat is nodig omdat je in OTEC-systemen water verwarmt en koelt. Dat verandert de temperatuur en de dichtheid van het water, terwijl het zoutgehalte gelijk blijft. Na lozing van dit water op een locatie met een andere dichtheid, ontstaat er een dichtheidsstroming. Dit kan leiden tot ongewenste ecologische groei. bij de in- en uitlaat van de centrale.

Daarnaast assisteren we ontwikkelaars bij het hydraulisch en thermisch design van de OTEC-centrale. Dat doen we door een analyse te maken van het energieverlies in de centrale en door te kijken naar het opwarmings- en afkoelingsproces van de inname en de lozing.

We voeren ook deelstudies uit naar specifieke problemen. Zo hebben we voor Bluerise OTEC-centrale op Curaçao de potentie van verschillende locaties beoordeeld.

Deltares heeft in de afgelopen decennia wereldwijd kennis en ervaring opgedaan met conventionele energiecentrales. In combinatie met de expertise van onze studies uit gerelateerde vakgebieden, kan Deltares integraal onderzoek doen en advies te geven:

• Voor ontwikkelaars doen we onderzoek naar de haalbaarheid van OTEC-centrales en hoe ze de kosten en risico’s zo beperkt mogelijk kunnen houden.
• Overheden en belanghebbenden kunnen onze impactanalyses en omgevingsstudies gebruiken om draagvlak te creëren voor OTEC-centrales.
• Iedereen die anderszins betrokken is bij de ontwikkeling van OTEC-centrales, kan gebruik maken van onze systeemkennis om een duurzame en efficiënte centrale op te zetten.

Softwarepakketten voor OTEC-systemen

Voor het ontwerp, voorspellen van effecten en het verbeteren van het rendement van OTEC-systemen, zetten we de volgende softwarepakketten in:

• Delft3D voor stromings, dichtheidsstromingen en waterkwaliteitsmodellen
• CORMIX voor het meten van pluimverspreiding bij het lozingspunt. CORMIX en Delft3D kunnen ook in combinatie worden gebruikt.
• WANDA voor het hydraulisch en thermisch ontwerp van de aan en afvoersystemen van de OTEC-centrale.

Blauwe energie: energie uit zoutgradiënt

Blauwe energie heeft veel potentie voor duurzame energiewinning. Deze energie wordt opgewekt uit het verschil in concentratie tussen zout en zoet water door middel van osmose. Net als energie uit temperatuurverschillen en getijden, is ook energie uit zoutgradiënt niet afhankelijk van externe invloeden zoals wind of zon.

Deltares levert projectontwikkelaars, aannemers, investeerders en beleidsmakers kennis over stroming, recirculatie en de impact op de omgeving, om van blauwe energie een duurzame energievorm te maken. In het Blue Energy project op de Nederlandse Afsluitdijk, de eerste blauwe centrale ter wereld, onderzoeken we met partners de ecologische effecten van grootschalige blauwe energieprojecten en kijken naar mogelijke opschaling daarvan.

Je moet bij blauwe energie goed weten welke concentraties zoet en zout water je inneemt en hoe het water stroomt. Als het geloosde water zich mengt met het water wat je inneemt dan kan dit zeer snel tot energieverlies leiden. Met onze kennis hierover, bieden we meerwaarde.

Anton de Fockert, stromingsexpert

Duurzame en efficiënte blauwe energiecentrale

We doen al meer dan veertig jaar studies voor diverse vormen van energiecentrales. Voor een duurzame en efficiënte blauwe energiecentrale en minimale impact op de ecologie, is onze systeemkennis essentieel. Zo hebben de verschillen in zoet-zoutgradiënten een directe invloed op de hoeveelheid energie die er wordt gewonnen. Te veel zoutwater lozen op zoetwater in combinatie met de stroming, kan leiden tot verbrakking en daarmee tot energieverlies. De vraag is dan ook: hoe kunnen we voorkomen dat het geloosde water zich niet mengt met het water wat je in wilt nemen?

Ons onderzoek naar recirculatie en pluimverspreiding, dat we ook uitvoeren bij OTEC, is cruciaal om de zoet-zoutgradiënten bij de inlaat van de centrales te kunnen beoordelen. En omdat in blauwe energie meerdere vakgebieden samenkomen, beoordelen we dit soort studies zowel afzonderlijk, maar vooral ook integraal.

Wat we nog meer doen

• Onze kennis stellen we onder meer beschikbaar aan projectontwikkelaars die waterslag willen voorkomen. We adviseren hen over het hydraulisch ontwerp.
• Ook analyseren we de interne menging van de systemen op basis van detail hydrodynamica. Dat levert maximale opwekking op van energie.
• Projectontwikkelaars en investeerders kunnen bij ons terecht voor het bepalen van het energiepotentieel, de haalbaarheid en implementatie van het ontwerp.
• Aannemers gebruiken ons onderzoek om kosten te besparen en risico’s te minimaliseren tijdens de bouw en het onderhoud van blauwe energiecentrales.
• Beleidsmakers en belanghebbenden kunnen onze impactanalyses en omgevingsstudies benutten voor het creëren van draagvlak in de samenleving.