Energie uit getijstroming

Royal Netherlands Institute for Sea Research

Energie uit getijstroming

Janine Nauwa, Marck Smita, Walther Lentinga, Belen Blancob, Jurre de Vriesc, Herman Ridderinkhof, Hendrik van Aken en Mathijs Duind Royal Netherlands Institute for Sea Research, NIOZ, Texel, the Netherlands Technical University of Madrid. Ctra. Valencia, Spain c Van Oord d OSG de Hoge Berg a

b

1

NIOZ is an institute of the Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO)

Wat is het getij? 21 sept

Springtij

Doodtij Aantrekking Maan

Aantrekking Zon & Maan

23 sept

maan

Aantrekking Zon

zon

zon

maan

centrifugaal

hoog laag

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: 1e 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

11

Tweede Doppler verschuiving

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 * Snelheid2 Massa= snelheid * tijd * dichtheid * dwarsdoorsnede rotor (zie plaatje) Energie getijturbine = Dichtheid * Dwarsdoorsnede * Snelheid3 * tijd Dwarsdoorsnede

Snelheid

Diameter=6.3m

21

Kinetische Energie van de getijstroming kWh

getijstroming

Getij+rest

Verschil!

22

11

Reststroming en wind

Per getijperiode (Miljoen m3) 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 m3

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

Turbine aan

eb vloed

Vloedrichting

eb Duin (2014)

Ebrichting ADCP 29

Wat gaan we meten en hoe? Configuratie

4 3

1 2

1

2

4

3 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

eb

vloed

vloed

Zoutgehalte zoet zout

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

Snelheid (m/s)

1 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