Provincie Zeeland

Zonnewind Geluidswal

Zonnewindgeluidswal Rapportage WP2,3 en 4

-1–

Delta N.V./Provincie Zeeland


1: Inleiding ............................................................................................................3 2: Specificaties verticale as windturbines (WP2) ..................................................4 2.1: Verticale as windturbines ...........................................................................4 2.2: TMA VAWT ................................................................................................5 2.3: Specificaties TMA.......................................................................................7 2.4: Experimentele gegevens TMA ...................................................................7 2.5: Windside VAWT .........................................................................................8 2.6: Vergelijking kosten/kWh PV en VAWT .....................................................10 2.7: Conclusie VAWT ......................................................................................11 3: Basisgegevens voor de module (WP3)...........................................................12 3.1: Data omtrent de windenergie ...................................................................12 3.1.1: Het windaanbod op een bepaalde locatie ..........................................12 3.1.2: De invloed van de bodem op het windprofiel .....................................14 3.1.3: De invloed van de muur op het windprofiel ........................................16 3.1.4: De relatie tussen de effectieve windsnelheid en het vermogen van de VAWT(powercurve) .....................................................................................20 3.2: Data omtrent de zonne-energie................................................................21 3.2.1: De hoeveelheid zonnestraling op een locatie ....................................21 3.2.2: De invloed van de positie van het paneel op de hoeveelheid invallende straling ........................................................................................22 3.2.3: Rendement van het zonnepaneel ......................................................24 3.3: Geluidsreductie van de zonnewindgeluidswal ..........................................25 4: Projectvoorstel (WP4) .....................................................................................27 5: Conclusie en discussie ...................................................................................31 Bijlage A: Windgegevens van Vlissingen ............................................................32 Bijlage B: Classificatie van oppervlakteruwheden...............................................33 Bijlage C: Programma voor het berekenen van de zonnestraling .......................34

-2–



1: Inleiding Dit tweede deel van de studie naar de haalbaarheid van een zonnewind geluidswal in de Provincie Zeeland heeft als voornaamste doel het vervolgtraject in kaart te brengen. Hierbij is het van belang om te inventariseren welke informatie beschikbaar is uit verschillende bronnen en om vast te stellen welk traject moet worden doorlopen voor het opstellen van de module, met name het traject van het modelleren en simuleren. Dit deel van de rapportage beschrijft workpackage WP2 t/m 4. Deze WP’s waren gedefinieerd als: WP2: Evaluatie technische status ontwikkeling verticale as windturbine en bestudering technische wind- en geluidstechnische eigenschappen (incl. werkbezoek TMA in de VS) WP3: Opstellen en uitvoeren van eerste verkennende simulaties om optimale muurconfiguratie te bepalen, zowel wind- als geluidstechnisch. WP4: Het opstellen van een projectplan waarin de volgende te nemen stappen worden beschreven (zowel technisch als financieel). WP2 was gedefinieerd als het inventariseren van de verticale as windturbines zoals de firma TMA uit de VS deze ontwikkelt en het bezoek aan de fabrikant om de gedetailleerde informatie te verkrijgen. Hierbij was het voorbehoud gemaakt dat de fabrikant deze gegevens heeft en beschikbaar wil stellen. Het doel van WP3 was het uitvoeren van de eerste verkennende simulaties van geluid- en windaspecten om zodanig de complexiteit van de echte modellering en simulatie vast te kunnen stellen en het vervolgtraject te kunnen definiëren in aanpak, tijdsbesteding en kosten. In WP4 wordt tenslotte het vervolgtraject vastgesteld waarbij zowel de inhoudelijke als de financiële aspecten worden vastgelegd. Op voorhand moet één belangrijke opmerking worden gemaakt, namelijk dat het voor het maken van een rekenmodule op bijvoorbeeld een CD-ROM van groot belang is dat de software voor bijvoorbeeld simulaties, opbrengstberekeningen etcetera, zelf moet worden geschreven om conflicten inzake auteursrechten te vermijden. Daarom worden er algemene algoritmes opgesteld aan de hand van de resultaten van simulaties en dergelijke.

-3–



2: Specificaties verticale as windturbines (WP2) 2.1: Verticale as windturbines Verticale as windturbines, VAWT’s, bestaan in twee uitvoeringen, het Darrieus en Savonius type. Het grote verschil tussen beide types is het effectieve rotoroppervlak. Een Darrieus turbine heeft een open rotor en bij een Savonius type is deze gesloten zoals in Figuur 1 is te zien. Het Darrieus type is gebaseerd op de aërodynamische lift, terwijl het Savonius type een weerstandsturbine is.

Figuur 1: VAWT configuraties. Vlnr: Darrieus, Darrieus H-type, Savonius

Ook combinaties van Darrieus en Savonius zijn mogelijk zoals in Figuur 2 is te zien.

Figuur 2: Combinatie van Savonius en Darrieus type

-4–


Zonnewind Geluidswal Beide types hebben voor- en nadelen zoals in onderstaande tabel is weergegeven. Savonius Darrieus Rotor rendement [%]1) 19-23 37-59 Vermogen per m2 bij 12 175 (Windside) – 370 330 (Turby) (TMA) m/s [W/m2]2) Geluidsproductie 0- gering > 70 dB(A) (Turby) Trillingen weinig Hinderlijke aërodynamische trillingen Overig zelfstartend Niet altijd zelfstartend 1) 2)

HAWT maximaal 45% HAWT ~370 W/m2 (data LW50/750)

Op basis van bovenstaande tabel is voor het gebruik in een geluidswal alleen het Savoniustype geschikt vanwege de lage geluidsproductie. Het grote voordeel van het Savoniustype, namelijk de afwezigheid van - of geringe geluidsproductie van de turbine is ook de reden waarom er geen horizontale as windturbine (HAWT) kan worden gebruikt. Daarbij is het Savonius type ook “vogelvriendelijker” doordat er geen open rotor door de lucht klieft en de Savonius rotor goed zichtbaar is. De gesloten rotor is ook van groot belang voor het geluidsreducerende vermogen van zo’n rotor in de muur. Er zijn twee aanbieders van interessante Savonius turbines bekend: TMA in de VS en Windside in Finland. TMA is nog in de R&D fase en heeft (nog) geen commercieel product (zie slotopmerkingen sectie 2.4). Windside daarentegen heeft wel een range van commerciële Savonius turbines (sectie 2.5).

2.2: TMA VAWT TMA is ‘s werelds enige mogelijke aanbieder van verticale as windturbines (VAWT) gebaseerd op het Savonius type met een groot vermogen. Het bedrijf onderzoekt en ontwikkelt systemen tussen de 2,5 en 750 kW nominaal vermogen waarbij alle voordelen van VAWT’s ten opzichte van conventionele windturbines (HAWT’s) behouden blijven. Deze voordelen ten opzichte van HAWT’s zijn de volgende: o Geen extra geluidsproductie ten opzichte van het achtergrondgeluid veroorzaakt door de wind zelf o Niet schadelijk voor vogels door de “gesloten” structuur o “tiphoogte” maximaal 30 meter o Eenvoudiger onderhoud doordat de “gondel” onder de rotor is geplaatst o Zelfstartend o Onafhankelijk van de windrichting o Bestand tegen hoge windsnelheden en hoge cut-out windsnelheid o Potentieel goedkoper door eenvoudige constructie en materialen

-5–



De grote nadelen van deze VAWT’s zijn: • Hoge windsnelheid vereist door geringe hoogte • Lagere opbrengst per geïnstalleerde kW • Nieuwe technologie In Figuur 3 zijn een 125 (totale hoogte 11 meter) en een 250 kW (totale hoogte 15 meter) systeem weergegeven.

Figuur 3: TMA VAWT’s

Het belangrijkste verschil tussen het TMA type turbine en andere Savonius type turbines is het gebruik van zogenaamde airfoils. Deze airfoils hebben tot doel de effectieve windsnelheid op de rotor te verhogen door het tunnelen van de windstroom. In de verschillende patenten van TMA is de configuratie van de rotor en airfoils duidelijk weergegeven, zoals in Figuur 4 is te zien. Het middelste deel is de rotor en het buitenste deel zijn de stilstaande airfoils. De airfoils dragen ook zorg voor het richten van de windstroom op de rotor, zodat het deel dat arbeid verricht (de linker helft in Figuur 4) een hogere windstroomsnelheid krijgt. De draairichting in Figuur 4 is tegen de klok in.

Figuur 4: Ontwerptekening TMA VAWT

-6–



2.3: Specificaties TMA

turbine output [kW]

700

0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

600 500 400 300 200 100 0 0

5

10

15

20

25

power coefficient

Siemens Energy&Automation in de VS is de “technologiepartner” van TMA inzake de VAWT’s en heeft de generatoren en elektronica voor de VAWT’s totnogtoe geleverd. Volgens een Siemens studie (“6000 year old industry gets a technological enhancement”, 2000) levert de rotor alleen boven een windsnelheid van 5 m/s voldoende koppel om de generator te later draaien in het geval van een 500 kW turbine (rotor+airfoils hebben een afmeting van 16,5 m hoog en 16,5 m breed). De bijbehorende berekende powercurve is in Figuur 5 weergegeven. In deze powercurve is de cut-in windsnelheid (in dit geval bepaald door de startsnelheid van de generator) van 5 m/s duidelijk te zien. Voor de opbrengstberekeningen moet deze cut-in windsnelheid naast de gemiddelde windsnelheid worden meegenomen omdat onder deze windsnelheid er dus geen productie plaatsvindt.

30

wind snelheid [m/s] turbine output [kW]

power coefficient

Figuur 5: Berekende powercurve TMA 500 kW

Behalve de gemiddelde windsnelheid en het gedeelte van de tijd dat de windsnelheid minimaal 5 m/s is, is ook de windverdeling over de rotor van groot belang. De windsnelheid als functie van de hoogte is sterk afhankelijk van obstakels en de eigenschappen van de bodem. In sectie 3.1 wordt hier uitgebreid op teruggekomen.

2.4: Experimentele gegevens TMA Eén van de taken binnen dit workpackage was het verzamelen van experimentele gegevens van TMA. Er is regelmatig telefonisch en e-mail contact geweest met TMA, maar TMA is erg terughoudend met het verstrekken van beschikbare gegevens. TMA schijnt gedurende deze zomer en dit najaar bezig te zijn geweest met de optimalisatie van hun systeem in samenwerking met -7–


Zonnewind Geluidswal Siemens USA. Tevens heeft TMA windturbine-experimenten in de windtunnel uitgevoerd. Via Siemens USA hebben wij vernomen dat deze resultaten begin oktober bekend zouden zijn waarna er een telefoonconferentie met Altran zou plaatsvinden. In afwachting van de nieuwe experimentele resultaten heeft TMA een informatiestop ingesteld totdat zij volledig overtuigd zijn van de betrouwbaarheid van de resultaten. Deze informatiestop is nog steeds niet opgeheven en ook de R&D manager van Siemens Nederland heeft de informatie niet boven tafel kunnen krijgen. Op 31 oktober jl. is er opnieuw contact geweest tussen TMA en Altran, Siemens Nederland en Siemens USA en Siemens Nederland en Altran. De conclusie van deze gesprekken moet zijn dat op korte termijn (voor december 2002) er geen informatie beschikbaar mag worden gesteld zoals besloten door de raad van bestuur van TMA. TMA werkt sinds enige tijd samen met een nog onbekend bedrijf uit Colorado voor de verdere ontwikkeling van de technologie. Siemens USA heeft het vertrouwen in TMA min of meer verloren wegens het uitblijven van nieuwe resultaten en verbeteringen gedurende de afgelopen 1 à 2 jaar en is slechts zijdelings betrokken bij TMA. De conclusie van Altran inzake de toepassing van TMA turbines in de zonnewind geluidswal moet dan ook zijn dat de slaagkans onbekend is. De specificaties en de beschikbaarheid zijn te vaag waardoor het risico te groot is om concreet met deze turbine het vervolgtraject in te gaan. In de beschrijving van WP 4 wordt een alternatief vervolgtraject opgesteld. In de nu volgende sectie 2.5 wordt een alternatieve, commercieel verkrijgbare Savonius turbine beschreven.

2.5: Windside VAWT Windside produceert sinds 1982 spiraalvormige Savonius VAWT’s (“windwokkel”, zie figuur 1 en 8). Het huidige productscala varieert van een oppervlak van 0,15 tot 30 m2 en 60 tot 9000 W (bij 14 m/s). Hoewel het geïnstalleerde vermogen en de daaraan gekoppelde jaaropbrengst aanzienlijk lager zijn dan van de TMA turbines, zijn deze systemen wel commercieel verkrijgbaar en beproefd. Ook de kosten van de systemen liggen lager, maar de kosten per kWh zijn hoger dan de voorspellingen van TMA. De voordelen van de Windside VAWT’s zijn de volgende: o Geen extra geluidsproductie ten opzichte van het achtergrondgeluid veroorzaakt door de wind zelf o Niet schadelijk voor vogels door de “gesloten” structuur o “tiphoogte” maximaal 10 meter van de huidige producten o Eenvoudiger onderhoud doordat de “gondel” onder de rotor is geplaatst o Onafhankelijk van de windrichting en zelfstartend o Bestand tegen hoge windsnelheden en hoge cut-out windsnelheid o Beproefde en bewezen technologie

-8–



De grote nadelen van deze VAWT’s zijn: • Hoge windsnelheid vereist door geringe hoogte • Lagere opbrengst per geïnstalleerde kW • Geadviseerde afstand tot structuren van 1x de rotordiameter • Hogere prijs per kWh vergeleken met de TMA voorspelling De powercurve van een interessante Windside VAWT, namelijk de WS-30 met een diameter van 3 meter en een hoogte van 10 meter is weergegeven in figuur 6. WS-30 14000

vermogen [W]

12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

windsnelheid [m/s]

Figuur 6: Powercurve WS-30

In figuur 7 is duidelijk te zien dat de WS-30 veel eerder zijn nominale vermogen bereikt, hetgeen van grote invloed is op de relatieve jaarproductie (aantal kWh/kW). 120

%nominaal

100 80 60 40 TMA-500

20

WS-30

0 0

5

10 15 20 windsnelheid [m/s]

25

30

Figuur 7: Nominale powercurve WS-30 en TMA-500

-9–



2.6: Vergelijking kosten/kWh PV en VAWT De zonnewind geluidswal moet tot een combinatie van zonne- en windenergie technieken leiden waarbij de nadruk ligt op het demonstreren van nieuwe windtechnieken en een (potentieel) lagere prijs per kWh vergeleken met PV. In onderstaande tabel zijn de prijzen per kWh (excl. subsidies) weergegeven voor PV, TMA VAWT en Windside VAWT. De levensduur en installatie- en onderhoudskosten zijn voor alle systemen gelijk gesteld. Tevens wordt PV op massaschaal geproduceerd in tegenstelling tot VAWT’s waardoor de VAWT’s relatief nog sterk in prijs kunnen dalen. Eventuele positieve invloed van de muur op het windprofiel is niet in de berekeningen meegenomen. Ook het positieve effect van de variatie van het windaanbod over de hoogte is niet in de berekening meegenomen. De gebruikte winddata is gemeten op 10 m hoog bij een ruwheidfactor van 0,002 (open water, meetstation Schaar). De opbrengst van de PV panelen is bij een optimale oriëntatie. PV (120 W) TMA 500 kW1) WS 30 (12 kW) 1)

€/Wp 7,5 2 10

kWh/Wp 0,8 0,38 0.17

kWh/jaar 96 192000 15210

€/kWh 9,38 5,22 7,89

door TMA geschatte waarden

Op basis van bovenstaande tabel kan worden geconcludeerd dat de prijs per kWh van een Windside VAWT ongeveer 15% lager is dan PV. De TMA gegevens moeten met voorzichtigheid worden geïnterpreteerd vanwege de onbekende betrouwbaarheid.

- 10 –



2.7: Conclusie VAWT Van de bestaande VAWT turbines is het Savonius type het meest geschikt door de gesloten structuur van de rotor. Twee aanbieders van Savonius turbines zijn bekend, waarbij de TMA turbines veruit de meest rendabele VAWT turbines zijn. De specificaties van de TMA turbines zijn echter onbetrouwbaar omdat ze niet kunnen worden bevestigd door TMA. Ook de grote onzekerheid in beschikbaarheid van deze turbines leiden tot de conclusie dat TMA turbines op dit moment een te groot risico vormen voor de voortgang van het project. Als alternatief zijn Windside VAWT’s zeker geschikt en ook per direct leverbaar. De kosten per kWh zijn aanmerkelijk hoger dan de voorspellingen van TMA, maar zijn wel aangetoond. De huidige prijs per kWh van de Windside turbines ligt ongeveer 15% onder die van PVV. Het is te verwachten dat deze prijs per kWh in de toekomst sterk zal gaan dalen indien deze turbines op grotere schaal worden geproduceerd. Het gedrag van de Windige VAWT’s en het effect op het geluidsreducerende vermogen van de muur moet worden onderzocht. Figuur 8: Windside VAWT

- 11 –



3: Basisgegevens voor de module (WP3) In het onderstaande figuur is schematisch weergegeven hoe de uiteindelijke module zal worden opgebouwd, zoals gedefinieerd in WP1.

Data-invoer

Gebruikersinterface Kosten Opbrengsten

Geluidsreductie

Ligging

DE systemen

DE opbrengsten

Configuratie

Geluidswal

Overige

Geluidscontour

Geluidsbronnen Basisdataset Figuur 9: Opbouw van de module

In de interface voert de gebruiker locatie specifieke gegevens in omtrent ligging, configuratie en geluidsbronnen. Deze informatie wordt gecombineerd met een set “basis” informatie en geeft vervolgens een antwoord op de vragen over kosten, opbrengsten en de te verwachten geluidscontour. Workpackage 3 had als doel te inventariseren welke gegevens er beschikbaar waren voor deze basis dataset. Het resultaat van deze inventarisatie wordt beschreven in dit hoofdstuk.

3.1: Data omtrent de windenergie Om de totale hoeveelheid windenergie te kunnen berekenen die met behulp van een turbine kan worden opgewekt zijn de volgende zaken van belang: • • • •

Het windaanbod op een bepaalde locatie De invloed van de bodem op het windprofiel De invloed van de muur op het windprofiel De relatie tussen de effectieve windsnelheid en het vermogen van de VAWT (powercurve)

3.1.1: Het windaanbod op een bepaalde locatie Het KNMI meet op verschillende plaatsen in Nederland het windaanbod. In figuur 10 staat een overzicht van de meetlocaties. Op elk van deze locatie wordt de windsnelheid, richting en duur gemeten op 10 meter hoogte. In bijlage A staat een voorbeeld van de windmetingen in Vlissingen. De meetresultaten van de overige locaties zijn ook in het bezit van Altran. - 12 –


Zonnewind Geluidswal De verschillen in het windaanbod tussen de verschillende locaties in Zeeland zijn groot. Dit is van belang aangezien de kinetische energie van de wind (Ew) op de volgende wijze samenhangt met de windsnelheid: Ew (kW)= K*A*(Vw)3 Hierin geldt: K= een constante die afhangt van de locale luchtdichtheid* A (m2)= het oppervlak waar de wind door stroomt Vw (m/s) = de snelheid van de wind *Bij een luchtdichtheid van 1290g/cm3 geldt K= 0.00064 Ew geeft de totale hoeveelheid energie weer van de luchtstroming. Hoeveel van deze energie een turbine omzet in elektriciteit hangt af van het rendement van de turbine. Aangezien het windaanbod verschilt per locatie, verschilt ook Ew per locatie. In onderstaande tabel is een overzicht gegeven van Ew per jaar voor een aantal locaties in Zeeland.

Figuur 10: Overzicht van de meetstations

Dichtheid van de lucht is1,290 kg/m3

De tabel laat zien dat de windenergie in Woensdrecht slechts 29% is van de energie op de Vlakte van de Raan. Het is dus van groot belang de locale windgegevens te gebruiken in de module. Hiervoor zijn de volgende mogelijkheden: • • •

Voer locale windgegevens in indien deze beschikbaar zijn Extrapoleer de resultaten van de meetpunten naar de specifieke locatie Bepaal een locatieafhankelijke correctiefactor m.b.v. de windkaart

- 13 –



De correctiefactor kan worden bepaald m.b.v. de windkaart van Nederland (zie figuur 11). Op deze windkaart zijn de gemiddelde windsnelheden in Nederland weergegeven. Voor elk gebied zou hiermee een correctiefactor kunnen worden bepaald zodat het windaanbod op de specifieke locatie wordt verkregen.

Figuur 11: Windkaart van Nederland

3.1.2: De invloed van de bodem op het windprofiel De windgegevens van het KNMI zijn verkregen door metingen op een bepaalde hoogte. De windsnelheid is echter niet constant over de hoogte. Door de invloed van het bodemoppervlak zal aan de grond de windsnelheid lager zijn dan op grotere hoogte. Er ontstaat een zogenaamd windprofiel. Dit profiel kan worden berekend met behulp van het model van Tennekes (1973): V(h1)/V(h2)=ln(h2/z01)/ ln(h1/z01)) Hierin zijn V(h1) en V(h2) de windsnelheid op hoogte h1 en h2 en is z01 de ruwheidlengte, een maat voor de ruwheid van het oppervlak. In de onderstaande tabel zijn enkele ruwheden weergegeven met een beschrijving van de oppervlakte waarvoor die ruwheden gelden. Een uitgebreide lijst is gegeven in bijlage B. Classificatie van oppervlakteruwheden

- 14 –


Zonnewind Geluidswal In figuur 12 is het windprofiel weergegeven voor enkele ruwheidlengten, waarbij uitgegaan is van een snelheid op 10 meter hoogte van 10 m/s. In het figuur is ook de lijn weergegeven voor een constante snelheid (z01=0). 35

hoogte (m)

30

0

0.03

1.1

2

25 20 15 10 5 0 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

windsnelheid (m/s) z01=0.03

z01=2

z01=1.1

z01=0

Figuur 12: Windprofiel bij verschillende oppervlakteruwheden

Het figuur maakt duidelijk dat de variatie in windsnelheid over de eerste 15 meter hoogte groot is, met name voor bodemoppervlaktes met een grote ruwheidlengte. Dit is van invloed op de kinetische energie Ew van de wind op een bepaalde hoogte en daarmee ook op het elektrisch vermogen van een turbine. Dit is met name van belang voor VAWT’s aangezien deze juist de kinetische energie uit de wind op kleine hoogte halen. Horizontale windturbines hebben een ashoogte die in de regel hoger ligt dan 50 meter. Op deze hoogtes is de variatie in de windsnelheid relatief klein en zal de oppervlakteruwheid minder invloed hebben op de output van de turbine. Het effect hiervan is berekend m.b.v. figuur 13 waarin de kinetische energie (Ew) is weergegeven van de windprofielen uit figuur 12. 35

hoogte (m)

30 25 20 15 10 5 0 0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

Ew (kW/m2) z01=0

z01=0.03

z01=1.1

z01=2

Figuur 13: Ew van de wind bij verschillende oppervlakteruwheden

- 15 –


Zonnewind Geluidswal In onderstaande tabel staat de gemiddelde kinetische energie per m2 die is verkregen door integratie van de kinetische energie uit figuur 13 tussen 1 en 20 meter hoogte voor een windprofiel bij verschillende waarden van z01 .

De tabel toont aan dat indien er in de module wordt gerekend met een constante snelheid over de hoogte (z01=0) er een overschatting van de windenergie wordt gemaakt t.o.v. lage waarden van z01 (4.2% bij z01=0.03) en een onderschatting t.o.v. hoge waarden (7% bij z01=1.1) Bij de meest extreme waarde z01 =2 is de onderschatting ongeveer 20 %. Voor z01 waarden onder de 1 is de afwijking te verwaarlozen ten opzichte van de verschillen in het windaanbod op de verschillende locaties die eerder zijn besproken. Bij waarden boven de 1 zal er een correctiefactor moeten worden meegenomen. In de database LGN3 is voor heel Nederland het landgebruik gekwalificeerd in 46 classes die vervolgens zijn vertaald naar een ruwheidwaarde. M.b.v. een programma dat bij het KNMI te verkrijgen is kun je door de lengte- en breedtegraad van een locatie in te voeren de ruwheidwaarde berekenen. Dit programma is inmiddels in het bezit van Altran. 3.1.3: De invloed van de muur op het windprofiel De invloed van de muur op de windstroming is afhankelijk van een aantal aspecten, zoals het windprofiel, windsnelheid en hoogte van de muur. In figuur 14 is een voorstelling weergegeven van een oneindig lange, dichte muur. In het bovenste figuur is een windtunnelexperiment weergegeven van een muur in een windstroom die vanaf de linkerkant naar de muur stroomt. Aan de “lijzijde” van de muur is een verdeling van het stromingsprofiel waar te nemen (zie ook het middelste figuur). Onder de scheidslijn is een zone waarin turbulentie optreedt die de luchtstroom over de muur heen tilt. De hoogte waarop deze scheidlijn ligt hangt af van het windprofiel dat weer afhankelijk is van de ruwheidlengte. Hoe hoger de ruwheidlengte, des te hoger deze scheidslijn ligt. Dit betekent dat de muur bij een hogere ruwheidlengte een hogere druk op het bovenste deel van de muur ondervindt (zie onderste figuur). Indien in de muur een VAWT is geplaatst, dan zal een soortgelijk doch minder geprononceerd effect optreden doordat de VAWT een lagere weerstand heeft dan de muur. Het is dus van belang dat de VAWT zo hoog mogelijk in de muur wordt geplaatst om maximaal de omhoog gestuwde luchtstroom te benutten. Vlak boven de muur is de windsnelheid minimaal.

- 16 –



h, z=1

z=0

z>0 h, z~0

z>0

z=0 h, z~0

h, z=1

Winddruk op de muur

Winddruk op de muur

Figuur 14: Invloed van de gesloten muur op de windstroom (zijaanzicht)

- 17 –


Zonnewind Geluidswal Het effect van een gat waarin de windturbine zich bevindt in de muur, is afhankelijk van de muurgeometrie, gatgrootte en windrichting. Het meest eenvoudige geval, namelijk loodrechte inval van de windstroom, is in figuur 15 schematisch voor twee muurgeometrieën weergegeven. Het bovenste geval laat schematisch de loodrecht invallende windstroom op een rechte muur met een relatief groot gat zien. Door de interactie van de luchtstroom met de muur zal er een gereflecteerde luchtstroom ontstaan die de effectieve winddruk op de muur verlaagt. Aan de lijzijde van de muur in de buurt van het gat zal deze tegendruk leiden tot een afname van de windstroomsnelheid langs de muur. In het midden van het gat zal er geen effect door de muur merkbaar zijn.

Figuur 15: Invloed van een gat in de muur op de windstroom (bovenaanzicht)

In het middelste en onderste figuur staat de vereenvoudigde situatie voor een gekromde muur geschetst voor de loodrecht invallende windrichtingen. In het geval van een loodrechte inval op de bolle zijden van de muur zal een sterk - 18 –


Zonnewind Geluidswal tunneleffect ontstaan (Venturi-effect). Het Venturi-effect ontstaat door de afbuiging door het gekromde oppervlak waardoor de afgebogen component nu aan de windstroom wordt toegevoegd. Hierdoor ontstaat er een verhoging van de windsnelheid door het gat. In het geval dat de wind van de andere kant komt (onderste figuur), zullen de gekromde oppervlaktes geen tunneleffect veroorzaken. De reflectie van de windstroom op de muur zal in de buurt van het gat van het gat af gericht zijn, waardoor de gereflecteerde windstroom geen effect op de doorgaande stroming heeft. Er zullen dus ook minder randeffecten optreden in vergelijking tot de rechte muur. Het effect van de muurgeometrie bij andere windrichtingen zal uit de simulaties worden afgeleid.

- 19 –



3.1.4: De relatie tussen de effectieve windsnelheid en het vermogen van de VAWT(powercurve) De turbine zet deze windenergie om in elektrische energie. De wijze waarop dat gebeurt verschilt van turbine tot turbine en is af te lezen uit de powercurve. De powercurve van een turbine geeft het verband tussen het vermogen dat de turbine produceert en de snelheid van de invallende lucht. De powercurve van de VAWT van TMA zijn afgebeeld in figuur 5 en 6. De plaatsing van een VAWT, en met name de Windside modellen, in de muur moet dusdanig zijn dat er maximaal profijt van de Venturi-werking wordt behaald. Dit is het geval indien de VAWT iets achter de muur wordt geplaatst, zoals in figuur 16 is te zien. Behalve het optimaal gebruik maken van de Venturi-werking is het bij de Windside VAWT’s van belang dat er ongeveer 1 maal de diameter afstand wordt gehouden tussen de rotor en de muur in verband met vibraties. Indien de Windside turbine in de muur wordt geplaatst, betekent dit dat er in de muur een gat van drie maal de diameter moet worden gemaakt. De rotor zelf zal slechts minder dan eenderde van het gat afdekken. Wanneer de rotor achter het gat in de muur wordt geplaatst wordt er ten eerste optimaal gebruik gemaakt van het Venturi-effect en ten tweede kan het gat kleiner worden gemaakt. Tevens kan aan de afstandseis inzake vibraties worden voldaan. Indien de windrichting loodrecht op de holle kant van de muur staat is er geen Venturi-effect. De exacte positionering van de VAWT hangt ook af de windrichting zodat de configuratie met simulaties moet worden geoptimaliseerd. De beschreven configuratie is minder van toepassing op de TMA VAWT’s omdat deze zelf airfoils hebben. Tevens kan de rotor inclusief de airfoils het gat volledig afsluiten.

Figuur 16: Positionering van de (Windside) VAWT (bovenaanzicht).

- 20 –



3.2: Data omtrent de zonne-energie Om de totale hoeveelheid elektriciteit te kunnen berekenen die met behulp van een zonnepaneel (PV) kan worden opgewekt zijn de volgende zaken van belang: • • •

De hoeveelheid zonnestraling op een locatie De invloed van de positie van het paneel op de hoeveelheid invallende straling Het rendement van het zonnepaneel

3.2.1: De hoeveelheid zonnestraling op een locatie Er zijn drie verschillende soorten straling waarmee het licht van de zon een zonnepaneel bereikt: directe, diffuse en albedostraling (zie figuur 17).

Figuur 17 Drie typen zonnestraling

Deze drie tezamen wordt de globale straling genoemd. Het KNMI meet op verschillende locaties de globale straling die op een horizontaal vlak valt (hierin is dus ook het effect van bewolking meegenomen). Figuur 18 geeft de resultaten van deze meting voor Vlissingen. In de figuur is de gemiddelde globale straling per maand in kWh/m2 per dag vermeld.

kWh/m2 per dag

Globale straling in Vlissingen 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00

ju l au g se pt ok t no v de c

ja n fe b m rt ap r m ei ju n

0.00

Figuur 18: Maandelijkse globale straling in Vlissingen

- 21 –



Voor de module is het van belang te weten in hoeverre de globale straling verschilt per locatie in Zeeland. Om deze invloed te bepalen is gebruik gemaakt van figuur 19. Dit figuur toont gemiddelde dagelijkse globale straling over heel Zeeland in kWh/m2. KWh/m2 dag

Figuur 19: gemiddelde dagelijkse globale straling in Zeeland

Vlissingen ligt in het gebied tussen 2.85 en 2.89 kWh/m2 per dag. Indien de waarden van Vlissingen in de module gebruikt zou worden als standaard voor heel Zeeland, dan levert dat een onderschatting op van minder dan 2% voor een klein deel van Zeeland en een overschatting van ongeveer 5 % voor een groter deel. Voorgesteld wordt daarom om de waarden van Vlissingen als input voor de module te nemen, verminderd met een percentage van ongeveer 2% zodat de maximale afwijking rond de 3% komt te liggen. Deze afwijking is te verwaarlozen t.o.v. de invloed van de stand van het paneel op de totale hoeveelheid energie, zoals hieronder zal worden besproken. 3.2.2: De invloed van de positie van het paneel op de hoeveelheid invallende straling De stand van een zonnepaneel t.o.v. de zon heeft een grote invloed op de globale straling die op het paneel valt. Aangezien de zonnepanelen op de zonnewindgeluidswal moeten worden geplaatst is de keuzevrijheid voor de stand van het paneel beperkt. Daarom zal de invloed van de stand moeten worden meegenomen in het model zodat een goede inschatting van de energieproductie kan worden verkregen De stand van een zonnepaneel kan worden aangegeven m.b.v. twee hoeken (zie figuur 20). De hellingshoek (a) is de hoek die het paneel maakt met het horizontale vlak. De twee hoek (b) is gedefinieerd als de oriëntatie van het paneel t.o.v. het zuiden. Een paneel dat richting het westen staat heeft volgens deze definitie dus een oriëntatie van 90 graden. - 22 –



Het ontwikkelen van een nauwkeurig model die voor elke stand en locatie de invloed bepaald is zeer complex. Daarom wordt vaak gebruik gemaakt van vereenvoudigde modellen die worden aangevuld met meetresultaten. Altran heeft voor het zonnewindgeluidswal project een dergelijk model ontwikkeld(zie bijlage C. Dit model maakt gebruik van het ‘clear sky’ model dat de zonnestraling berekent voor een vlak met een hellinghoek a van 0 tot 90 graden en een oriëntatiehoek b van 0 tot 360 graden (zie figuur 20) op elke locatie op aarde zonder de invloed van bewolking mee te nemen. Het model draait in het programma Scilab.

b a

Figuur 20: Definitie van de hoeken in het model van Altran

Onderstaande tabel toont het resultaat uit het model voor een locatie in Nederland. Zo geldt voor een paneel gericht op het westen (90 graden) en in een loodrechte positie slechts 59% van de straling opvangt die op een horizontaal vlak valt. Uit de tabel valt ook op te maken dat de variatie in de percentages aanmerkelijk groter zijn dan de verschillen in globale straling op verschillende locaties in Zeeland die eerder aan de orde zijn gekomen. De resultaten uit de tabel gelden voor de ‘clear sky’ situatie, dus zonder bewolking. Deze resultaten zullen echter ook gebruikt worden voor het berekenen van de globale straling in de situatie met bewolking. De globale straling op een paneel met een bepaalde oriëntatie en hoek wordt dus verkregen door de gemeten waarden uit figuur 19 te vermenigvuldigen met de juiste waarde uit de tabel.

- 23 –


Zonnewind Geluidswal 3.2.3: Rendement van het zonnepaneel Er zijn momenteel drie typen zonnepanelen op de markt (zie figuur 21) . Hieronder worden de typen in het kort beschreven en wordt ook het rendement vermeld. Het rendement is hierin gedefinieerd als het percentage van de invallende straling dat het paneel omzet in elektrische energie. o Monokristallijn: Monokristallijn silicium zonnecellen bestaan uit een kristal en worden gemaakt van siliciumplakken, die uit een groot "monokristal" worden gezaagd, waarin de siliciumatomen netjes gerangschikt zijn. Het grote monokristal wordt gemaakt door een ronde staaf met een snelheid van enkele centimeters per uur uit een smelt van silicium te trekken. De panelen zijn donkerblauw/antraciet. Het rendement van deze panelen is 13-16 %, het hoogst van alle typen. Nadeel is de hoge prijs van het paneel en het feit dat het rendement bij hoge temperatuur snel afneemt. o Polykristallijn: Een multikristallijnsiliciumcel wordt gegoten en is eenvoudig en goedkoper te maken dan een monokristallijn siliciumcel. Tijdens het stollen ontstaan de verschillende kristalgebieden die het materiaal zijn karakteristieke uiterlijk geven. De multikristallijne zonnecel bestaat uit een aantal lagen waarvan de bovenste laag donkerblauw is. Dit is een antireflectielaag die ervoor moet zorgen dat er zo weinig mogelijk zonlicht verloren gaat. Het rendement van dit type paneel is 12-14% o Amorf: Amorfe zonnecellen worden gemaakt met een opdamptechniek. Hierbij ontstaat geen kristalstructuur zoals bij de overige twee typen, vandaar de naam amorf. Met deze productietechniek is massaproductie mogelijk waardoor de panelen relatief goedkoop zijn. Het rendement is echter veel lager:4-7%. De panelen zijn zwart, bruin of goudkleurig.

Figuur 21: Verschillende typen zonnepaneel. Vlnr: monokristallijn, polykristallijn en amorf

Het marktaandeel van de mono- en polykristallijne cellen bedraagt rond de 85% in Nederland. Zonnecellen van polykristallijn silicium domineren de markt voor grote toepassingen. De genoemde rendementen gelden voor een nieuw paneel in ideale omstandigheden. In de praktijk zijn er vele factoren die het werkelijk rendement negatief kunnen beïnvloeden. Voorbeelden hiervan zijn vuil op het paneel en een hoge temperatuur van de buitenlucht. Het rendement van een paneel gaat ook achteruit met de leeftijd. Het is niet relevant om al deze invloedsfactoren mee te nemen in de module. In plaats daarvan wordt aangeraden gebruik te maken van een vast rendement voor elk type paneel.

- 24 –



3.3: Geluidsreductie van de zonnewindgeluidswal De aanwezigheid van de turbine in de muur heeft mogelijk twee negatieve effecten op het geluidsreducerend vermogen van de muur: • •

De turbine produceert tijdens het draaien geluid Door de turbine vormt een onderbreking van de muur

De gegevens die momenteel bij Altran bekend zijn omtrent de VAWT van TMA en andere typen geven aan dat de bijdrage van de VAWT aan het geluid te verwaarlozen is. Daarom wordt voorgesteld om dit effect niet mee te nemen in het geluidsmodel dat onderdeel zal uitmaken van de module. Het tweede effect dat genoemd is, is wel van belang. Bij het berekenen van de geluidsreductie van een muur wordt namelijk over het algemeen het geluid dat door de muur komt verwaarloosd t.o.v. het geluid dat over de muur de andere zijde bereikt. Dit is geoorloofd zolang de muur voldoende dik is. Door het plaatsen van de turbine ontstaat er een opening in de muur. Hierdoor wordt de component van het geluid dat door de muur komt aanzienlijk groter. Hoe groot de opening is die tijdens het draaien van de turbine in de muur ontstaat hang af van de constructie van de turbine. Het effect van de opening is schematisch weergegeven in figuur 22 a,b en c. Figuur 22 a toont de situatie bij een muur met eindige lengte zonder gat. Direct achter de muur neemt het geluidsniveau sterk af. Aan de uiteinden van de A muur zal het geluid afbuigen waardoor de geluidsreductie bij de uiteinden van de muur minder is dan in het midden. Op grotere afstand zal het effect van de muur afnemen en ontstaat er uiteindelijk weer een constant geluidsniveau. Figuur 22 b toont de situatie in een oneindig lange muur met een gat die enkele keren de golflengte B van het door de mens waarneembare geluid (2508000Hz) breed is. Het geluid achter de muur neemt sterk af, maar in het gebied dicht bij het gat zal deze afname veel minder zijn aangezien het geluid dat door het gat komt zich uitbreidt achter de muur. Op grotere afstand zal het effect van het gat sterk afnemen zodat uiteindelijk weer een constant niveau ontstaat. Bij een gat dat een breedte heeft die vergelijkbaar is C met de golflengte van geluid zal volledige buiging optreden. In dit geval is het gat op te vatten als een nieuwe puntbron die zich achter de muur naar alle kanten uitbreidt.

Figuur 22 Schematische weergave van het effect van enkele muurconfiguraties

- 25 –


Zonnewind Geluidswal M.b.v. figuur 23 is het effect van een gat in de muur gekwantificeerd. In het figuur is een vergelijking gemaakt van de geluidsreductie van een muur zonder en met een opening. De hoek θ in de grafiek geeft de hoek aan tussen de twee lijnen die van de ontvanger van het geluid naar de buitenzijden van het gat in de muur lopen (zie figuur 23). Uit het figuur valt op te maken dat al bij kleine openingen (kleine θ) de geluidsreductie sterk afneemt. Zo is in het figuur aangegeven dat op een locatie met een hoek θ =10 graden, op een locatie waar zonder opening in de muur 20 dBa zou zijn de maximaal haalbare geluidsreductie is afgenomen tot 12 dBa. Voor een bron op 30 meter van de muur, 10 meter links van de opening is met behulp van het figuur uitgerekend dat de geluidsreductie afneemt van 20 tot 14 dBa. Dit toont aan dat het effect van een opening in een muur van grote invloed is en dus nader moet worden bestudeerd.

Geluidsreductie door muur met gat [dB]

0 90

5

40 20

10

10 5

15 Θ

2

20

1 0.5

25

Θ [º]

30 0

5

10

15

20

25

30

Geluidsreductie door muur zonder gat [dB]

-15 -10 -4

Θ

q

Figuur 23: Geluidsreductie door muur

- 26 –



4: Projectvoorstel (WP4) In WP 2 en 3 is een inventarisatie gemaakt van de benodigde data. De benodigde data-invoer voor de module is in onderstaand blokkenschema weergegeven. WIND Windaanbod (snelheid,richting,duur) op enkele locaties in Zeeland

data

ZON Gemiddelde globale straling op horizontaal vlak in Zeeland (data KNMI)

Locale windaanbod (m.b.v. windkaart van Zeeland)

modelleren

GELUID locale globale straling op horizontaal vlak (d.m.v. globale stralingskaart van Nederland KNMI)

Windprofiel op locatie (berekening m.b.v. lokale ruwheidswaarden)

Huidige geluidsniveau van een locatie in Zeeland (data provincie)

Straling op een vlak met hellingshoek en orientatie (d.m.v. model gemaakt door Altran)

Windprofiel voor de turbine onder invloed van de muur (modellering)

Geluidsniveau na plaatsing van een muur zonder openingen (m.b.v. modellering)

Energieproduktie (m.b.v. gemiddelde rendement zonnepanelen

Energieproductie van de turbine (modellering met technische gegevens van de turbine)

Geluidsniveau na plaatsing van een muur met openingen (m.b.v. modellering)

Model voor het berekenen van de totale hoeveelheid zonneenergie per m2 zonnepaneel op een willekeurige locatie in Zeeland

Model voor het berekenen van de totale hoeveelheid windenergie van een turbine op een willekeurige locatie in Zeeland

Model voor het berekenen van het geluidsniveau op een willekeurige locatie in Zeeland na plaatsing van de zonnewindgeluidswal

module

Lengte en breedte van de zonnewindgeluidswal

Aantal windturbines Aantal m2 zonnepaneel

Kosten geluidswal

Kosten zonnepanelen

Kosten windturbines

Totale opbrengsten (kWh windenergie, kWh zonne-energie, geluidsreductie)

Subsidies + EIA (energiegedeelte)

- 27 –

Totale kosten


Zonnewind Geluidswal Op basis van de verzamelde datasets kan worden gestart met het simuleren en modelleren om de generieke algorithmes te bepalen. Het is van groot belang om in te zien dat er met generieke algorithmes moet worden gewerkt en niet met gedeeltes van bestaande software omdat dit conflicterend is met de auteursrechten die op de verschillende paketten rusten. De verkennende simulaties in WP3 waren bedoeld om inzicht te krijgen in de complexiteit van de simulaties en modellering. Realix (onderdeel van de Altran Groep) is uitgebreid geïnformeerd over de wensen en behoeften van het project en de verschillende geluid- en windtechnische aspecten zijn uitgebreid besproken. Op basis van deze discussies heeft Realix een offerte gemaakt voor het uitvoeren van de simulaties en het modelleren zoals dat voor de uiteindelijke module relevant is. Op basis van de ervaring die Realix heeft, hebben zij ingeschat hoeveel werk het uitvoeren van de complete simulaties en modellering zal gaan kosten. Het uitvoeren van de verkennende simulaties is daarom niet noodzakelijk. Realix heeft een compleet plan van aanpak opgesteld om tot het gewenste resultaat te komen. Realix heeft hieraan een vaste prijs gekoppeld die binnen het budget past zoals die in het voorstel is opgesteld. Hieronder wordt het Realix plan voor de modellering kort beschreven. Het vorostel is achteraan in dit rapport opgenomen.

Modellering van de geluidsreductie De modellering van de geluidsreductie van de muur zal gefaseerd worden uitgevoerd met behulp van het acoustisch programma ‘ AcousPROPA’: Fase 1: verticale 2D modellering van de geluidsreductie van een muur. Hierbij zal uit de resultaten van de modellering een vergelijking worden opgesteld waarmee de geluidsreductie achter de muur met variabele hoogte berekend kan worden Fase 2: horizontale 2D modellering waarbij de volgende parameters worden meegenomen: • Lengte van de muur • Materiaal van de muur (absorberend materiaal en reflecterend materiaal) • Absorberend materiaal van de turbine (om de invloed van de turbine te kunnen simuleren) • Type geluidsbron Fase 3: Op basis van de resultaten van Fase 2 zal een vergelijking worden opgesteld waarmee de geluidsreductie kan worden bepaald afhankelijk van de genoemde parameters Fase 4: 3D modellering d.m.v. optimalisatie van het 2D model uit fase 3. Er zal een “sensitivity analyse” worden uitgevoerd om de gevoeligheid van het 3D model voor de verschillende parameters te kunnen bepalen De schatting van Realix is dat Fase 1 t/m 4 twee maanden in beslag zal nemen.

- 28 –


Zonnewind Geluidswal Modellering van het windprofiel rond de turbine De modellering van het windprofiel rond de turbine die van belang is voor de energieproductie zal gefaseerd worden uitgevoerd met behulp van Navier Stokes software: Fase 1: Het Navier Stokes model wordt gecalibreerd door de uitkomst van het model te vergelijken met de technische gegevens van de leverancier van de VAWT. De calibratie zal plaatsvinden in een situatie zonder muren omdat alleen hiervan de technische gegevens bekend zijn. De calibratie zal gedaan worden middels berekeningen voor 3 windrichtingen en 3 windsnelheden. Fase 2: 2D modellering van de VAWT in een vlakke wand (zie onderstaand figuur en figuur 15) . De modellering zal gebruik maken van symmetrievlakken zodat een oneindig lange muur kan worden gesimuleerd. Het model zal voor drie verschillende lengtes l worden doorgerekend en voor drie snelheden zodat de interactie tussen de turbines kan worden bepaald. Symetrievlak

l/2 Fase 3: Door de wind te kanaliseren m.b.v. gekromde wandpanelen (zie figuur 15) kan de output van de turbine verhoogd worden. Het effect hiervan zal worden bepaald door de power coëfficiënt te berekenen voor een gekromd paneel en een driedubbel gekromd paneel. De modellering zal gedaan worden voor drie windrichtingen Fase 4: De resultaten van de fase 1 t/m 3 zullen worden samengebracht in een vereenvoudigd model waarin alle relevante parameters zijn verwerkt en de gewenste nauwkeurigheid heeft. De schatting van Realix is dat fase 1 t/m 4 drie maanden in beslag zal nemen. De werkzaamheden aan het geluidsdeel en het winddeel zullen parallel verlopen. Voor alle hierboven beschreven werkzaamheden geldt dat Realix en Altran Technologies gezamenlijk het project uitvoeren. Altran Technologies zal zich toeleggen op het aanleveren van informatie (geluid en wind) en eventuele alternatieven voor de Windside turbine inventariseren. Tevens zullen de mogelijkheden voor het maken van de module zelf (softwarematig) worden onderzocht. Hiervoor zijn ook de nieuwe fiscale en subsidieregelingen van belang en de bouwkundige aspecten.

- 29 –



Altran Technologies zal regelmatig contact met Realix onderhouden en de MAP commissie en de betrokkenen informeren. De contacten met Realix zijn in het voorstel van Realix reeds opgenomen.

- 30 –



5: Conclusie en discussie De workpackages zoals beschreven in het voorstel en WP1 zijn overeenkomstig uitgevoerd op twee punten na. Door de ontwikkelingen bij TMA is de zekerheid in de specificaties en levering dusdanig onvoorspelbaar geworden dat het volledig richten op TMA VAWT’s wordt afgeraden. Altran heeft daarom een Savonius VAWT geïdentificeerd die als alternatief kan worden onderzocht. De voor- en nadelen hiervan zijn in WP2 beschreven. Door de situatie bij TMA is er ook geen werkbezoek aan TMA geweest omdat dit in dit stadium niet relevant werd geacht. De tweede wijziging is het uitvoeren van de verkennende simulaties om de complexiteit van het project in te kunnen schatten. Realix heeft op basis van haar ervaring en expertise een compleet projectvoorstel kunnen doen zonder deze verkennende simulaties uit te hoeven voeren. De te verwachten resultaten van deze verkennende simulaties zijn in WP3 beschreven. Het zonne-energiedeel is reeds volledig uitgevoerd en kan direct in de module worden ingepast. Op basis van de alternatieve VAWT is in WP3 een nieuwe muurconfiguratie met VAWT’s beschreven. De exacte resultaten van deze nieuwe configuratie zullen uit de Realix simulaties en modellering volgen. Ten slotte kunnen de subsidie en fiscale mogelijkheden op dit moment niet worden opgesteld omdat de EIA regeling is gesloten en volgend jaar wordt aangepast. De subsidiemogelijkheden worden eind dit jaar bekend gemaakt (MEP). Gezien de voortgang van het project is er geen budgetoverschrijding te verwachten. WP 2 t/m zijn binnen budget uitgevoerd, waarbij moet worden opgemerkt dat Altran meer dagen heeft besteed aan het project dan aan Delta is doorberekend. Altran heeft bewust deze extra dagen niet doorberekend omdat het de verwachting is dat het gehele project binnen budget wordt uitgevoerd en deze extra dagen in het vervolgtraject kunnen worden gecompenseerd. Deze extra dagen zijn voornamelijk besteed aan de ontwikkeling van het zonneenergiedeel en de alternatieve VAWT. De reiskosten zoals die voor het werkbezoek aan TMA waren gereserveerd zijn niet aangesproken. Deze reiskosten kunnen deels worden gebruikt voor werkbezoeken aan Realix in Frankrijk en eventueel een werkbezoek aan Windside in Finland.

- 31 –



Bijlage A: Windgegevens van Vlissingen

- 32 –



Bijlage B: Classificatie van oppervlakteruwheden z0 (m)

Class names

0.03 0.03 0.17 0.07 0.1 0.16 0.04 0.1 0.39 0.1 0.75 0.75 0.001 0.001 1.6 0.5 1.1 1.1 2 0.03 0.001 0.1 0.5 0.0003 0.1 0.0002 0.0003 0.06 0.02 0.03 0.0003 0.03 0.04 0.06 0.06 0.75 0.03 0.1 0.75 0.07 0.03 0.001

no data grass maize potatoes beets cereals other agricultural crops greenhouses orchards bulb cultivation deciduous forest coniferous forest fresh water salt water continuous urban area built-up in rural area deciduous forest in urban area coniferous forest in urban area built-up area with dense forest grass in built-up area bare soil in built-up area main roads and railways buildings in rural area runways parking lots salt marshes beaches and dunes sparsely vegetated dunes vegetated dunes heathlands in dune areas shifting sands heathlands heathlands with minor grass heathlands with major grass raised bogs forest in raised bogs miscellaneous swamp vegetation reed swamp forest in swamp areas swampy pastures in peat areas herbaceous vegetation bare soil in natural areas

- 33 –



Bijlage C: Programma voor het berekenen van de zonnestraling Programma om de directe, diffuse en albedostaling te berekenen voor een bepaalde locatie op aarde op een bepaalde tijd function[Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon(day,lmt) dayangle=360*day/365.25 dayangler=dayangle*%pi/180 latr=lat*%pi/180 soldecl=(asin(0.3978*sin(dayangler-1.39975406+0.033510322*sin(dayangler0.048869219))))/%pi*180 soldeclr=soldecl*%pi/180 daylength=(acos(-tan(latr)*tan(soldeclr))/%pi)*180/7.5 sunrise=12-daylength/2 sunset=12+daylength/2 eqoftime=-0.128*sin(dayangler-0.048869219)-0.165*sin(2*dayangler+0.343829863) latime=lmt+((lo-lost)/15)+eqoftime-st solhrangle=15*(latime-12) solhrangler=solhrangle*%pi/180 solalt=(asin(sin(latr)*sin(soldeclr)+cos(solhrangler)*cos(latr)*cos(soldeclr))*180)/%pi solaltr=solalt*%pi/180 azcos=((sin(latr)*sin(solaltr))-sin(soldeclr))/(cos(latr)*cos(solaltr)) azsin=(cos(soldeclr)*sin(solhrangler))/cos(solaltr) if azsin<0 then,azangle= (-acos(azcos)/%pi)*180, else,azangle= (acos(azcos)/%pi)*180,end azangler=azangle*%pi/180 wallazangle=azangle-pananglea if wallazangle>180 then,wallazangle= wallazangle-360,else, wallazangle = wallazangle,end if wallazangle<-180 then,wallazangle= wallazangle+360, else, wallazangle = wallazangle,end wallazangler=wallazangle*%pi/180 pananglebr=panangleb*%pi/180 pananglear=panangleb*%pi/180 cosbeampan=cos(solaltr)*sin(pananglebr)*cos(wallazangler)+sin(solaltr)*cos(pananglebr) Kd=1.0+0.03344*cos(dayangler-0.048869219) Ioj=1367*Kd if day>-1 & day<32 then,Tl= 3.0 ,end if day>31 & day<60 then,Tl= 3.0, end if day>59 & day<91 then,Tl= 3.0, end if day>90 & day<121 then,Tl= 3.7, end if day>120 & day<152 then,Tl= 3.7,end if day>151 & day<182 then,Tl= 3.8, end if day>181 & day<213 then,Tl= 4.8, end if day>212 & day<244 then,Tl= 4.1, end if day>243 & day<274 then,Tl= 3.2, end if day>273 & day<305 then,Tl= 3.0, end if day>304 & day<335 then,Tl= 3.0, end

- 34 –


Zonnewind Geluidswal if day>334 & day<366 then,Tl= 3.0, end daylength4=(acos((sin (0.06981317)sin(latr)*sin(soldeclr))/(cos(latr)*cos(soldeclr)))/%pi)*180/7.5 pcorr=1.0-z/1000 a=(solalt+3.885)^(-1.253) if solalt<10 then,rairmass=pcorr/(sin(solaltr)+0.15*a),else, rairmass=pcorr/sin(solaltr),end Rayopt=1/(0.9*rairmass+9.4) if Tl<2.5 then,Tlgamma=Tl-(0.85-2.25*sin(solaltr)+1.11*sin((solaltr)^(2)))*(Tl1)/1.5,else,Tlgamma=Tl-(0.85-2.25*sin(solaltr)+1.11*sin((solaltr)^(2))),end Ic=Ioj*exp(-Tlgamma*Rayopt*rairmass) Ic00=Ic*sin(solaltr) a0=1.294 a1=2.4417*10^(-2) a2=-3.973*10^(-4) a3=3.8034*10^(-6) a4=-2.2145*10^(-8) a5=5.8332*10^(-11) Qa=(0.5060.010788*Tlgamma)*(a0*(solalt^0)+a1*(solalt^1)+a2*(solalt^2)+(a3*solalt^3)+a4*(solalt^4)+a5*( solalt^5)) Dc=0.5*(Ioj*Qa-Ic)*sin(solaltr) Gc=Ic00+Dc Icab=Ic*cosbeampan b00=9.502*10^(-1) b01=-2.458*10^(-2) b02=9.574*10^(-4) b10=-1.340*10^(-3) b11=-1.817*10^(-3) b12=9.282*10^(-5) b20=-1.907*10^(-5) b21=1.673*10^(-5) b22=-8.634*10^(-7) SUM0=(b00*Tlgamma+b01*Tlgamma+b02*Tlgamma)^(0) SUM1=(b10*Tlgamma+b11*Tlgamma+b12*Tlgamma)^(1) SUM2=(b20*Tlgamma+b21*Tlgamma+b22*Tlgamma)^(2) Totalsum=SUM0^(0)+SUM1^(1)+SUM2^(2) bDc=Dc*Totalsum cDc=(Dc-bDc)/sin(solaltr) bDcab=bDc*0.5*(1+cos(pananglear)) cDcab=cDc*cosbeampan Icabi=imag(Icab) bDcabi=imag(Icab) cDcabi=imag(Icab) if Icabi==0 then,Icab=Icab, else,Icab= 0,end if bDcabi==0 then,bDcab=bDcab, else,bDcab= 0,end if cDcabi==0 then,cDcab=cDcab, else,cDcab= 0,end

- 35 –


Zonnewind Geluidswal if Icab>0 then,Icab=Icab, else,Icab= 0,end if bDcab>0 then,bDcab=bDcab, else,bDcab= 0,end if cDcab>0 then,cDcab=cDcab, else,cDcab= 0,end total=bDcab+cDcab+Icab endfunction Programma om de directe, diffuse en albedostaling te berekenen per maand op een bepaalde locatie op aarde function[totalradyear]=program(Icab,bDcab,cDcab,total) radiationtotalkWhavjan=0 radiationtotalkWhavfeb=0 radiationtotalkWhavmrt=0 radiationtotalkWhavapr=0 radiationtotalkWhavmay=0 radiationtotalkWhavjun=0 radiationtotalkWhavjul=0 radiationtotalkWhavaug=0 radiationtotalkWhavsept=0 radiationtotalkWhavokt=0 radiationtotalkWhavnov=0 radiationtotalkWhavdec=0 totalradyear=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=15 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavjan=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=46 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6)

- 36 –


Zonnewind Geluidswal radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavfeb=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=74 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavmrt=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=105 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavapr=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=135 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavmay=radiationtotal/3600 lmt=0

- 37 –



Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=166 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavjun=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=196 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavjul=radiationtotal/(31*3600) lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=227 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavaug=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0

- 38 –


Zonnewind Geluidswal day=258 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavsept=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=288 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavokt=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=319 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6) bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavnov=radiationtotal/3600 lmt=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 day=349 while lmt<24, [Icab,bDcab,cDcab,total]=positiezon (day,lmt) Icabtotaal=Icabtotaal+(Icab*3.6)

- 39 –


Zonnewind Geluidswal bDcabtotaal=bDcabtotaal+(bDcab*3.6) cDcabtotaal=cDcabtotaal+(cDcab*3.6) radiationtotal=Icabtotaal+bDcabtotaal+cDcabtotaal lmt=lmt+1,end radiationtotalkWhavdec=radiationtotal/3600 lmt=0 totalradyear=radiationtotalkWhavjan+radiationtotalkWhavfeb+radiationtotalkWhavmrt+radiationt otalkWhavapr+radiationtotalkWhavmay+radiationtotalkWhavjun+radiationtotalkWhavjul+radiatio ntotalkWhavaug+radiationtotalkWhavsept+radiationtotalkWhavokt+radiationtotalkWhavnov+radi ationtotalkWhavdec endfunction Programma om de directe, diffuse en albedostaling te berekenen bij verschillende hellingshoeken unction[totalradyear0,totalradyear10,totalradyear20,totalradyear30,totalradyear40,totalradyear5 0,totalradyear60,totalradyear70,totalradyear80,totalradyear90]=programangle(Icab,bDcab,cDca b,total) radiationtotalkWhavjan=0 radiationtotalkWhavfeb=0 radiationtotalkWhavmrt=0 radiationtotalkWhavapr=0 radiationtotalkWhavmay=0 radiationtotalkWhavjun=0 radiationtotalkWhavjul=0 radiationtotalkWhavaug=0 radiationtotalkWhavsept=0 radiationtotalkWhavokt=0 radiationtotalkWhavnov=0 radiationtotalkWhavdec=0 totalradyear=0 Icabtotaal=0 bDcabtotaal=0 cDcabtotaal=0 panangleb=0 totalradyear0=0 totalradyear10=0 totalradyear20=0 totalradyear30=0 totalradyear40=0 totalradyear50=0 totalradyear60=0 totalradyear70=0 totalradyear80=0 totalradyear90=0

- 40 –


Zonnewind Geluidswal [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear0=totalradyear panangleb=10 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear10=totalradyear panangleb=20 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear20=totalradyear panangleb=30 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear30=totalradyear panangleb=40 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear40=totalradyear panangleb=50 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear50=totalradyear panangleb=60 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear60=totalradyear panangleb=70 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear70=totalradyear panangleb=80 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear80=totalradyear panangleb=90 [totalradyear]=program (Icab,bDcab,cDcab,total) totalradyear90=totalradyear endfunction

- 41 –


Provincie Zeeland

Recommend Documents