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
