Getijden in de Noordzee een machtige bron van energie


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

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 diameter 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% 
Maximale 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.
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

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.
Stacks Image 34