Wedstrijd alternatieve vormen van energie voor leden en niet-leden van de K VIV Voorstel 2 : De oppervlaktewaterrotor door Eddy Thysman Tweede document met bijkomende informatie (Een nieuw soort watermolens als valabele nieuwe energievorm voor Vlaandere n en ver daarbuiten !) Juni 2003 Inleiding : Het oppervlaktewaterrad (zie voorstel 1) was al een toepassing van hoe wel degelijk gebruik kan gemaakt worden van de kinetische energie van onze beschikbare wateroppervlakken in Vlaanderen en ver daarbuiten . Men roept tegelijkertijd een halt toe aan het zich blindstaren enkel op de potentiële energie van water in energietoepassingen . Deze potentiële energie kan men gewoonlijk slechts door enorme infrastructuurwerken ontginnen . Men ziet tegelijkertijd niet meer de mogelijks nog veel grotere hoeveelheid beschikbare kinetische energie van datzelfde water . Het broeikas effect zal ons in de 21e eeuw waarschijnlijk dwingen om deze studie die in wezen heel eenvoudig is te hervatten . Een mooi voorbeeld van de huidige situatie is het gigantische rivierdamproject dat zich momenteel afspeelt in China . Zie : http://www.chinaonline.com/refer/ministry_profiles/threegorgesdam.asp http://www.compusmart.ab.ca/mcgregor/pictures/china97/yangtze.htm Het driekloven damproject dat in 2009 normaal 26 x 700 MW = 18200 MW moet beginnen leveren . Indien men gekoze n zou hebben voor een innovatieve ontginning van de kinetische energie van deze zelfde rivier dmv met waterraderen en dmv waterrotoren , zou men dan mogelijks evenveel energie kunnen produceren met nog minder kosten en problemen dan het nu het geval is ? Dat weten we nu nog niet daar oppervlaktewaterraderen en oppervlaktewaterrotoren en dieptewaterrotoren nu nog niet toegepast worden . Het is duidelijk iets dat best eens zou moeten onderzocht en nagerekend worden . Of er wat in zit hangt vooral af van de snelheid van de rivier en de beschikbare rivieroppervlakken . Hoeveel geschikte rivieroppervlakte Yangtze heeft men met een snelheid van 1 , 2 , 3 en meer m/s ? Waterrotors lijken me technisch iets beter geschikt te zijn voor de productie van grotere hoeveelheden energie uit water dan oppervlaktewaterraderen . Maar alleen grondige testen kunnen hierover uitsluitsel geven . Men kan waarschijnlijk meer energie halen uit hetzelfde wateroppervlak door de verticale rotor as waarmee men ook dieper kan gaan . Aan de oppervlakte zijn de stroomsnelheden immers gewoonlijk minder groot dan dieper in de stroom en dus heeft men er belang bij om dieper te gaan . Daarbij kunnen we gebruik maken van allerlei goede elementen die vervat zitten in het idee/ontwerp van de drijvende verplaatsbare energieproductieparken met oppervlaktewaterraderen . Domein en toepassingsgebied :
1
Energieproductie uit oppervlakken stromend water (hoofdzakelijk maar niet uitsluitend de rivieren) . In Vlaanderen , West Europa en de rest van de wereld zijn heel veel niet gebruikte rivier oppervlakken . Deze kunnen ook ontgonnen worden door er drijvende installaties op te plaatsen die de kinetische energie van de waterstroom eronder omzetten in elektriciteit . Enkel de scheepvaart en het toeris me gebruiken nu een klein deel van deze rivier oppervlakken , maar het grootste gedeelte wordt nu nog helemaal niet benut voor energieproductie . Wat men nodig heeft zijn rivieren en oppervlaktewaterrotoren. Oppervlaktewaterrotoren kunnen zowel werken op rivieren met 1 stroomrichting bvb de bovenlopen (stroomrichting van bron naar monding) als op getijde stromen met 2 stroomrichtingen (eb en vloed) . Bvb de Schelde is een mooi voorbeeld van een rivier waar van bron tot monding oppervlaktewaterrotoren kunnen toegepast worden . Daar ze draaien rondom een verticale as , zijn ze totaal onafhankelijk van de stroomrichting van het water . Het wisselende waterpeil van de rivier speelt daarbij ook geen rol . Ik denk voor Europa zowel aan de grotere traag stromend e rivieren zoals bvb de Schelde of de Rijn , maar zeker ook aan sneller stromende rivieren zoals bvb de Inn in Tirol . Hoe sneller de rivier stroomt , hoe interessanter natuurlijk . Omzeggens alle waterlopen komen gelukkig in aanmerking en ook op een kalme zee kan het toegepast worden ! Beschrijving van de gebruikte waterrotor : Het is de bedoeling platgetreden paden te verlaten en te bestuderen of de kinetische energie van water (te beginnen met die in onze waterlopen en in het Belgische stuk van de Noordzee) niet kan gebruikt worden voor grote energieproductie ? Bijna altijd in het verleden werd enkel de potentiële energie van water gebruikt (dmv hoogteverschillen) en bijna nooit de kinetische energie (een waterrad rechtstreeks in de rivier) . Maar er is nog zo’n opvallende eigenaardigheid : Bijna alle waterraderen die ooit gebouwd zijn geworden , zijn ontworpen met een horizontale as . Waterraderen uit het verleden met een verticale as zijn uiterst zeldzaam . Op de horizontale as is gedurende vele eeuwen alle aandacht geconcentreerd geworden . Ik denk dat men vroeger aannam dat waterraderen die gebruik maken van een verticale as om een of andere reden niet zo interessant waren . Maar is dit op de dag van vandaag nog altijd het geval ? Hebben de hedendaagse technische middelen daaraan iets veranderd ? Zie een (nauwelijks te vinden) afbeelding van een waterrad werkend enkel met de kinetische energie van een waterstroom en met een verticale as : http://www.angelfire.com/journal/pondlilymill/graphics.html Bekijk de “horizontal water – powered gristmill” We zien daar een waterrotor uit het verleden . Vergelijk met de klassieke waterraderen werkend met potentiële energie (dmv hoogteverschillen) en met een horizontale as op dezelfde site .
2
Maar waarom werd vroeger in het ontwerp van watermolens de verticale as verlaten ? En is er nu iets veranderd tegen vroeger , waardoor de situatie nu gewijzigd zou zijn ? Als we nadenken over het verleden , dan is het heel duidelijk waarom men niet verder gezocht heeft op waterraderen met verticale as en die enkel gebruik maken van de kinetische energie van rivieren (horizontaal rad in de rivier geplaatst) . Men moest een dergelijk watermolenhuis bovenop de rivier bouwen , en dit was op zich al een riskante onderneming (door het natuurgevaar van de rivier). Vermits men vroeger bijna altijd met hout bouwde (dat uitzette en kon rotten door contact met water) zal dit ontwerp met een verticale as zeker problemen gegeven hebben : Het zware houten waterrad zat volledig in het water ! De zware hoofdas zat er voor de helft in ! Het lager onderaan zat er volledig in ! Denk ook aan het moeilijker onderhoud bij een dergelijk ontwerp . Ook volgens de sterkteleer is het beter een rad met een horizontale as te hebben dan een verticale . Voor dezelfde afmetingen , diameter en breedte , kan men het dan immers lichter bouwen . De opwaartse kracht van het water helpt dit wel gedeeltelijk compenseren bij een rad me t verticale as . Maar de bouw van een rad met verticale as van dezelfde afmetingen zal zeker duurder geweest zijn dan de bouw van een rad met horizontale as , gezien meer materiaal noodzakelijk was . Hierdoor was het ook moeilijk grotere diameters te realiseren , waardoor het ook niet mogelijk was grotere vermogens op te wekken . Maar vooral de ideale vorm van de rotor en schoepen , door onderzoek in een waterbouwkundig labo , was toen nog een groot vraagteken , en lichte en tegelijkertijd sterke materialen bestonden eveneens nog niet . En dan moest men ook nog afrekenen met wisselende waterstanden op de rivier , hetgeen ook wel problemen zal gegeven hebben : Soms was er teveel en soms te weinig water ! Dus mogelijks overstroming en mogelijks geen werking . De lagering van het waterrad kende daarbij vroeger meer verlies door wrijving dan tegenwoordig , nu we gebruik maken van betere lagers . Er was dus toen zeker meer verlies op het geringe geproduceerde vermogen , dan het vandaag het geval zou zijn . Waarschijnlijk was het in die tijd ook veel te vergezocht en vooral veel te onpraktisch om het watermolenhuis drijvend op te stellen met vlotters links en rechts van een reeks achter elkaar opgestelde oppervlaktewaterrotors . Ook om duidelijke redenen : De gewonnen energie diende overgebracht te worden naar bvb een heel zwaar molenwiel . Ook niet zo’n praktisch idee om dergelijke zware zaken drijvend op te stellen . Vroeg of laat zou er zeker eens een lek geweest zijn en zou het drijvende watermolenhuis dan gezonken zijn . Tegenwoordig is het echter mogelijk onzinkbare vlotters te bouwen die bvb volgespoten zijn met schuim . Gewoonlijk werd de energie die gewonnen werd in het watermolenhuis gebruikt in een aangebouwd atelier of fabriekje . Maar overbrenging van deze energie via riemen of tandwielen van een boot of vlot met oppervlaktewaterrotors op de rivier , dus van op een wissende plaats en hoogte , was toen gewoon niet mogelijk met riemen en tandwielen . Nu met elektriciteit in deze tijd , is dit geen enkel probleem meer .
3
Kortom er waren toen inderdaad duidelijke technische en praktische redenen om de kinetische energie van rivieren maar niet of nauwelijks te benutten dmv raderen met verticale as . En er ook niet verder op te studeren . Maar tegenwo ordig ligt dat toch anders . De bezwaren van vroeger zijn nu achterhaald . We kunnen nu dit vraagstuk op een frisse en ongedwongen manier opnieuw bekijken met de hedendaagse technische mogelijkheden ! Maar hoe moeten de waterrotors zelf eruit zien ? Voor waterrotors kunnen we verder bouwen op het onderzoek naar windrotors . Naar windturbines met verticale as is al enig onderzoek gebeurd . In de windenergie sector worden al lang rotoren gebruikt die werken met een verticale as en die onafhankelijk zijn de stroomrichting van de wind . Ze werken dus altijd als er wind is . Er zijn zowel linksdraaiende als rechtsdraaiende uitvoeringen mogelijk . Ze worden daar al regelmatig toegepast om de kinetische energie van wind om te zetten in elektriciteit . Er zijn een aantal mogelijke uitvoeringen mogelijk : Zie bvb : http://www.cdcc.sc.usp.br/escolas/juliano/eolica.html http://strombasiswissen.bei.t-online.de/SB109-wind5.htm http://www.oeko-energie.de/Windkraft.htm waar men de “vertikal Rotor Dolphin” ziet of de “whisper windrose zur vertikalen Montage” Zie ook : http://www.touchedbym.nl/stoepborden/windmill1.html Een zelfde soortgelijk principe moet toch ook mogelijk zijn voor water eveneens met een verticale as waardoor het bijna altijd zal werken van zodra er stroming is en de stromingsrichting van het water geen belang heeft . Deze waterrotoren kunnen gebruikt worden , overal waar oppervlakken stromend water aanwezig zijn . Hoe groter de stroomsnelheid (en dus de kinetische energie) , hoe meer vermogen kan gegenereerd worden met hetzelfde aantal en type van waterrotoren . En hoe meer diepte men ter beschikking heeft , hoe meer vermogen kan gegenereerd worden met langere dieper reikende waterrotoren . En hoe meer oppervlak men ter beschikking heeft , hoe meer rotoren men kan plaatsen , en dus hoe meer vermogen kan gegenereerd worden . Noodzakelijke eenvoudige testen die eerst uitgevoerd dienen te worden : Eerst bepaalt men de ideale rotorvorm in water bij bepaalde stroomsnelheden door testen in een waterbouwkundig labo : Op figuur 2-00
4
heb ik een aantal doorsneden getekend van mogelijke vormen waar ik aan denk voor traag stromend water . De ideale vorm is niet aan mij om te bepalen , maar komt zeker echter aan het licht door een reeks eenvoudige testen in een waterbouwkundig labo , waar men ook bvb Savonius en Darrieus en nog andere rotoren zal uittesten voor water . http://images.google.be/images?q=savonius&ie=UTF-8&oe=UTF-8&hl=nl http://images.google.be/images?hl=nl&lr=&ie=UTF-8&oe=UTF-8&q=Darrieus Deze ideale vorm kan dmv diverse eenvoudige testen bepaald worden . Men bouwt eerst allerlei rotortypes (met verschillend aantal rotorschoepen op een as en met verschillende vorm van de rotorschoepen en met verschillende rotordiameter) , met zelfde lengte , lagering en stroomgenerator en men meet welk type het best presteert in water van bvb 0 tot 3,5 m/s . Zo bepaalt men de ideale meest economische vorm rekening houdend met de kostprijs van het rotortype en de meest economische verhouding diameter/lengte . Dus het aantal rotors per as , en vorm van de rotors , de best gebruikte materialen en bijhorende kostprijs , en de beste verhouding diameter/lengte kan aldus bepaald worden . Daarna bepaalt men de vermogens en type/karakteristieken/merk van de stroomgenerators afhankelijk van de lengte van de rotor . Men komt zo uiteindelijk tot slechts enkele types met lengte rotor (dompeldiepte in water ) : bvb 1/2m , 1m , 1,5m , 2m , 3m , 4m , enz. en bijhorende grootte /vermogen van stroomgenerator (afhankelijk van de waterstroomsnelheid en lengte rotor) . Men bouwt de verschillende lengtes en me n meet de vermogens die gegenereerd worden . Zo zal een stroomgenerator geschikt voor een rotorlengte van 4m theoretisch 4x zoveel vermogen genereren en dus zwaarder gebouwd moeten zijn dan een stroomgenerator passend bij een rotor van 1m . Men kan die rotorlengte van 4m economisch bereiken door bvb 4 standaardlengten van 1m aan elkaar te bevestigen . Dit alles bij dezelfde waterstroomsnelheid . Kortom men bepaalt aldus proefondervindelijk ook bij verschillende te verwachten waterstroomsnelheden de ideaal geschikte combinaties van rotorlengte met de juiste daarbij goed bijpassende stroomgenerator . Deze belangrijke testen zijn noodzakelijk om de haalbaarheid van het project te berekenen uitgaande van de door testen bekomen gegenereerde vermogens en bijhorende kostprijs van de apparatuur . Aldus komt men tot apparatuur die bestaat uit gestandaardiseerde en zo economisch voordelig mogelijke onderdelen . Men zou ook gegevens kunnen verzamelen over de gemiddelde stroomsnelheden op de rivieren verdeeld over de seizoenen en ook schommelend per uur op een dag door de werking van eb en vloed voor de getijde stroomgedeelten . Men zou een proefopstelling kunnen bouwen , bestaande uit één drijvende eenheid waar men oppervlaktewaterrotoren van diverse vorm , diameter en diepte op zou kunnen uittesten en de opbrengsten daarvan in grafiek zetten , in functie van de diverse parameters .
5
Het is ook zeer belangrijk om vast te stellen of er verliezen optreden als de rotoren achter elkaar gemonteerd worden , en wat een ideale tussenafstand is afhankelijk van de diameter en de hoogte . Men zou zo de ideale afmetingen kunnen bepalen evenals het optimale aantal rotoren dat men het meest economisch na elkaar op een drijvende eenheid plaatst . Uiteindelijk zou men door deze testen en de nodige eenvoudige berekeningen snel tot een haalbaarheidsstudie kunnen komen : Als men de te verwachten opbrengst door deze testen redelijk nauwkeurig kan bepalen , en men krijgt tegelijkertijd een idee van de noodzakelijke kosten , dan zal men redelijk snel kunnen bepalen of dit economisch haalbaar is of niet . Ik stel mij voor dat het gebruik van de waterrotor kan onderverdeeld worden in een aantal hoofdgroepen . Bvb een eerste groep die net als de waterraderen drijvend opgesteld wordt en die we oppervlaktewaterrotoren kunnen noemen . Werkingsprincipe en technische uitvoering : (zie figuur 2-01)
Een eerste logische opstelling is de verticale as A met rotor B in het water hangende , met de reductiekast/stroomgenerator D drijvend boven het wateroppervlak . Het drijfvermogen wordt geleverd door de vlotter C . Eventueel kan men iets met een buisframe/net E voorzien om de rotor te beschermen bij droogvallen van de rivier of om de rotor af te schermen van zwemmers , enkel optioneel indien dit nodig zou zijn .Bovenop de bvb cirkelvormige (een andere vorm is ook goed) vlotter C met opening voor de as A , voorzien we een bovenplaat F waarop de reductiekast/stroomgenerator D gemonteerd wordt en waarop ook een aantal standaardkoppelstukken G bevestigd zijn . Hierop past de afstandhouder van de juiste (economische) lengte H (bepaald in het waterbouwkundig labo) voor bevestiging aan andere eenheden . Op figuur 2-02
6
ziet men een bovenaanzicht van een drijvende rotor waarop eens 4 en eens 6 koppelstukken G gemonteerd zijn . Dit zal samenbouw toelaten tot vierkanten en tot gelijkzijdige driehoeken . Op figuur 2-03
7
ziet men 50 dergelijke rotors gemonteerd , gebruik makend van de vierkantvorm , tot een drijvend energieproductiepark . Zie ook figuur 2-19 .
8
Op figuur 2-04
ziet men 50 dergelijke rotors gemonteerd , gebruik makend van de driehoekvorm , tot een drijvend energieproductiepark . Zie ook figuur 2-20 .
9
10
De samenbouw moet niet alleen mechanisch maar ook elektrisch gemakkelijk te realiseren zijn , liefst ook met gestandaardiseerde elementen . Op figuur 2-05
ziet men deze 2 parken geplaatst op een rivier . Ze moeten uiteraard verankerd worden en de elektriciteit moet met kabels naar de wal gebracht worden . Op figuur 2-06
ziet men een logische verdere stap : Vermits men dieper onder het wateroppervlak meer stroomsnelheid heeft , is het zinvol om meerdere standaard rotorelementen met de ideale vorm onder elkaar te monteren . Als een rotorhoogte bvb 1m is kan men 2 , 3 , 4 van deze rotoren onder elkaar monteren om meer vermogen te genereren . Dit zal men waarschijnlijk niet kunnen blijven doen (uit te testen !) en op een bepaald moment is er zeker een noodzaak om ook onderaan af te steunen in een ge leiding om meer stabiliteit te geven . Men kan dan een frame bouwen dat bevestigd is aan de drijvende vlotters en onderaan lagers bevat waar de rotoren in rusten . Als men toch een frame bouwt , kan men zorgen dat men meerdere rotors kan geleiden onderaan . Zie figuur 2-07
11
en figuur 2-08 .
Men ziet daar een drijvende eenheid van 6m op 15m (om de gedachten te vestigen) . Daarop zijn bvb 10 rotoren geplaatst met een tussenafstand van 3m . De getekende rotoren hebben een standaardhoogte van 1m , een diameter van 1,5m en er werden er 4 boven op elkaar gemonteerd .
12
Deze afmetingen zijn bijwijze van voorbeeld , want men kan zeker groter of kleiner bouwen . Zie bvb figuur 2-18.
Zie ook figuur 2-21 .
Daar zijn bvb 3 rotoren getekend op een drijvend oppervlak van 6m x 15m . Diameter 4,4m , tussenafstand 4,7m en hoogte 4 x 1m = 4m .
13
Als de drijvende eenheden bovenaan dicht gelegd worden met een plankenvloer , dan verkrijgt men op die manier aanlegsteigers die ook voor onderhoud en de recreatie interessant kunnen zijn .
14
Zie ook figuur 2-22
en figuur 2-23 .
Zie figuur 2-16
15
waar men meteen ook een jachthaven creëert op die manier . Ze zijn daar getekend op één lijn maar er zijn nog veel andere mogelijkheden (inhammen in E vorm , enz.) . Ook voorwerpen drijvend op of onder het wateroppervlak vormen geen probleem als men de rotoren zou afschermen met netten (indien nodig voor zwemmers en vissen , dit is nog nader te bepalen) . Ook voor de scheepvaart vormt het geen probleem (zie figuur 2-10)
daar de energieproductieparken slechts een deel van de rivier innemen . Op figuur 2-09
16
ziet men een dergelijk energieproductiepark dat daar bestaat uit bvb 5 x 5 = 25 drijvende eenheden van 6m x 15m . Totaalafmetingen park : 75m x 30m . Het vastleggen van de drijvende parken : Een drijvend energiepark mag niet meedrijven met de stroom . Daar moet grote aandacht aan besteed worden , want een meedrijvend park kan grote schade aanrichten aan bvb bruggen en kan zelf ernstig beschadigd worden . Het moet dus op een of andere manier stevig en veilig vastgelegd worden . Dit kan al op enkele eenvoudige manieren : Door ankers in het waterstroom zie figuur 2-11 .
En/of door heipalen/geleidingspalen zie enkele voorbeelden op figuur 2-12 .
17
En door bekabeling naar ankerpunten op het land zie figuur 2-13 .
En liefst moet er ook een 2 of 3-voudige veiligheid zijn . Als bvb 1 anker op een bepaalde plaats zou begeven , moeten er zeker nog 2 of 3 zijn die de taak overnemen . Enz. Verschillen met bestaande systemen , sterke en zwakke punten zowel van het werkingsprincipe als van de technische uitvoering : Er zijn enorme verschillen tussen de huidige toegepaste klassieke systemen ivm waterkracht (getijdecentrales , stuwmeren , watermolens met bovenslags of onderslags waterraderen , omgekeerd gebruikte schroeven van Archimedes , enz. die allemaal van de potentiële energie van het water gebruik maken) en oppervlaktewaterrotoren die van de kinetische energie gebruik maken . De te verwachten opbrengst zal weliswaar minder zijn vergeleken met een klassiek wiel met potentiële energie , maar men kan dit zeker goedmaken doordat men veel meer oppervlaktewaterrotoren kan plaatsen aan een veel mindere kost . Bij de huidige bestaande systemen zijn gewoonlijk kleine tot grote infrastructuurwerken noodzakelijk (burgerlijke bouwkunde zoals noodzakelijke technische gebouwen , allerlei beton en staalwerken , wegenwerken , rioleringswerken , enz .) , die niet alleen gewoonlijk 18
zeer veel kos ten , maar ook ingrijpen in het landschap en dit soms definitief van uitzicht veranderen . Als men daarentegen overgaat tot het uitbouwen van parken van drijvende energieproductieplatforms uitgerust met oppervlaktewaterrotoren op onze rivieren , dan zijn hiervoor nauwelijks of geen infrastructuurwerken noodzakelijk . Dus aanzienlijk minder kosten en ook geen definitief ingrijpen op het landschap . De productiekosten zijn laag , vermits het in wezen zeer eenvoudige machines zijn , bestaande uit heel eenvoudige bewegende rotoren en hun lagers , vlotters en nog enkele andere mechanische en elektrische componenten . Als het stadium van de noodzakelijke ontwikkelingstesten achter de rug is , kan een periode beginnen van productie van steeds grotere aantallen , waarbij ook nog heel wat ontwerpverbeteringen kunnen plaatsgrijpen in de loop der tijd , en waardoor ook een optimaal en goedkoop ontwerp bereikt kan worden .Door productie in grote aantallen en door concurrentie tussen verschillende leveranciers kan de prijs van de drijvende energieproductieplatforms nog aanzienlijk dalen . De stijgende productie van deze nieuwe drijvende energieproductieplatforms en al hun nodige toebehoren zou een zekere positieve bijdrage kunnen leveren voor de werkgelegenheid en een nieuwe bedrijfstak kunnen laten ontstaan in België en in andere landen . Door hun eenvoudige constructie en bediening , zonder complexe besturingsmechanismen , zijn ze ook uiterst geschikt voor gebruik in ontwikkelingslanden . Het visbestand loopt ook geen risico als de rotoren afgeschermd worden door netten (indien echt nodig) , in tegenstelling tot veel huidige systemen waar dit veelal een moeilijk punt is dat veel aandacht vereist . Zwakke punten zullen de mindere opbrengst zijn (waarschijnlijk toch beter dan bij oppervlaktewaterraderen zie voorstel 1) bij traag stromende rivieren en op getijde gedeelten maar vooral de visuele vervuiling van het landschap bij plaatsing van grote aantallen . Teveel van hetzelfde , men raakt erop beu gekeken . Dit laatste is toch ook al beter dan bij oppervlaktewaterraderen zie voorstel 1. Dit laatste punt lijkt me een mogelijk ernstig bezwaar TEGEN : Maar een aantal energieproductieparken met oppervlaktewaterrotoren op welomlijnde plaatsen is zeker nog te doen . En zeker als men het zou combineren met aanlegmogelijkheden . Maar als men onze rivieren ermee volbouwt en men komt ze overal tegen op elke rivier , dan wordt het mogelijks teveel !!! Nietemin zit er zuiver energetisch waarschijnlijk wel wat in . Men hoeft ook geen moeilijke zoektocht te ondernemen naar een beperkt aantal mogelijke geschikte geografische plaatsen met het nodige verval om daar een klassiek systeem toe te passen ivm waterkracht , daar bijna ons volledige waterlopenstelsel geschikt is voor oppervlakterotoren . Maar het wordt natuurlijk wel een studie van een database van stroomsnelheden op onze rivieren , en op de andere Europese rivieren , om te beginnen . Men moet zoeken naar die riviergedeelten met een zo groot mogelijke stroomsnelheid .
19
Een werkelijk enorme troef is de echte flexibiliteit met economische voordelen die ongetwijfeld een eigen dynamiek zal genereren in het bedrijfsleven en in de energiebranche en zelfs voor de inkomsten van de openbare sector . Ik bedoel daar het volgende mee : Vermits deze drijvende parken verplaatsbaar zijn , kunnen zij ook zonder probleem heel snel ergens anders ingezet worden , bvb als een energiewinningvergunning om een bepaald gedeelte van een bepaalde rivier te mogen gebruiken , verstrijkt , of als gunstiger contracten werden afgesloten op andere meer geschikte plaatsen waar een hogere energieopbrengst te verwachten valt . Ook voor de openbare sector is dit uiterst interessant daar om het even wie een energiewinningconcessie mag verhuren op de rivieren , of het nu de federale overheid of de provincie of de gemeenten of wie dan ook is , hiermee probleemloos een nieuwe inkomensbron zal kunnen aangeboord worden . Vermits nadien de site heel gemakkelijk en snel in haar oorspronkelijke toestand kan teruggebracht worden , is er geen hinderpaal voor wisselende contracten . Te verwachten valt dat de concurrentie volop zal spelen en vermits er meer verhuurders dan huurders zullen zijn , zullen de prijzen zich waarschijnlijk stabiliseren op een zeer laag niveau . Dit is zeker het geval daar er ook concurrentie uit het buitenland zal zijn , hetgeen ook interessante perspectieven zal openen . In de Europese Gemeenschap met vrij vervoer van goederen en diensten zou het toch moeten mogelijk zijn dat bvb een Belgische energieproducent een concessie huurt op de Schelde , om daarna bvb een gunstiger concessie te huren op de Rijn in Duitsland om daarna bvb een concessie te huren in Nederland op de Maas . Telkens wordt dan het nodige eigen energieproductiepark verhuisd en aangesloten op deze locaties . Of dat een Belgische of andere energieproducent dmv diverse productieparken in binnen – en buitenland de productiecapaciteit (en de risico’s) spreidt . Of dat een Belgische energieproducent bvb stroom kan leveren aan Duitse klanten dmv een productiepark op een Duitse rivier , gekoppeld aan het Duitse stroomnet . Men omzeilt op deze manier het gebrek aan transportcapaciteit voor stroom doorheen Europa , doordat men gebruik maakt van de goed uitgebouwde nationale netten en de slecht uitgebouwde verbindingen tussen de nationale netten onderling vermijdt . Enz. Becijfering of schatting van de efficiëntie en van de energetische impact : Over het rendement van oppervlaktewaterrotoren bestaat zeer weinig onderzoekswerk en berekeningen . Dit is duidelijk een braakliggend terrein waar nog zeer interessante berekeningen kunnen gebeuren . Het is zeker niet correct , ma ar als benadering zouden we rotoren mogelijks kunnen beschouwen als verticaal opgestelde waterraderen , waardoor we de interessante tabel met vermogen in watt per vierkante meter schoep op de volgende site zouden kunnen gebruiken : http://clients.newel.net/particulier/amader/rouespendent.htm#LES%20ROUES%20AU %20FIL%20DE%20L%20EAU De juiste waarden komen ongetwijfeld aan het licht door testen , maar liggen waarschijnlijk toch ergens in de buurt . Men leest op deze site : Il est donc intéressant d'avoir un grand diamètre car la puissance est proportionnelle au diamètre
Zie bvb figuur 2-18 .
20
WATTS
V= 0.6 m/s
V=1 m/s
V=2 m/s
V=3 m/s
Daar zijn bvb 3 grote rotoren getekend op een drijvend oppervlak van 6m x 15m . Diameter 4,4m , tussenafstand 4,7m en hoogte 4 x 1m = 4m . Een dergelijk ontwerp zou dus intere ssanter zijn . Quand à la vitesse de rotation , elle sera telle que la vitesse linéaire de la circonférence soit environ le 1/3 de la vitesses de l'eau , comme pour la plaque .
Veel zal afhangen van goede rollagers met minimum verlies aan wrijving . Zie dus de interessante tabel over het vermogen in watt per vierkante meter schoep : Stel dat we de rotorvorm hebben met 8 schoepen zie figuur 2-00 rechtsboven .
21
Calcul logiciel 8 aubes
29
137
1100
3700
Calcul logic iel 16 aubes
38
179
1432
4856
Etude 19ème siècle
23
100
800
2700
We berekenen de opbrengst voor de getekende figuren : Het nuttig oppervlak voor figuur 2-08 bedraagt :
10 (rotoropstellingen) x 4 (rotorelementen boven elkaar) x 1m (hoogte rotor) x 0,75m (halve diameter rotor = schoepbreedte) = 30 m² . Het nuttig oppervlak voor figuur 2-18 bedraagt :
22
3 (rotoropstellingen) x 4 (rotorelementen boven elkaar) x 1m (hoogte rotor) x 2,2m (halve diameter rotor = schoepbreedte) = 26,4 m² . Grotere diameters geven dus meer opbrengst maar ze nemen ook meer plaats (nuttig rivieroppervlak) in ! In onze opstelling (koppelbare drijvende eenheden) blijkt figuur 2-08
dus toch interessanter te zijn voor eenzelfde rivieroppervlak !!! Maar de kostprijsanalyse moet ook nog gebeuren !
23
Is een drijvende eenheid met 3 grote rotoren goedkoper dan een met 10 kleinere en hoeveel ? WATTS
V= 0.6 m/s
V=1 m/s
V=2 m/s
V=3 m/s
Vermogen bij rotor met 8 schoepen per m² (aanname)
29
137
1100
3700
870
4110
33000
111000
765,6
3616,8
29040
97680
V= 0.6 m/s
V=1 m/s
V=2 m/s
V=3 m/s
0,870 kW
4,11 kW
33 kW
111 kW
Vermogen drijvend energiepark van 25 eenheden op 30m x 75m 21,75 kW = 2250 m² rivieroppervlak Figuur 2-09 10 rotoren per eenheid
102,75 kW
825 kW
2775 kW
Ontginbaar KINETISCH vermogen dmv drijvende energieparken per 96,7 kW hectare (10000m²) rivieroppervlak
457 kW
3667 kW
12333 kW
Vermogen drijvende eenheid van 6m x 15m figuur 2-08 (30m²) Vermogen drijvende eenheid van 6m x 15m figuur 2-18 (26,4m²) Verdere berekeningen :
KILOWATTS Vermogen drijvende eenheid van 6m x 15m figuur 2-08 (30m²)
Wellicht is de prijs van oppervlaktewaterrotoren vergelijkbaar of zelfs goedkoper dan die van oppervlaktewaterraderen ! (zie voorstel 1) . Nog een interessante variant :
24
Op figuur 2-14
en figuur 2-15
ziet men als voorbeeld een testvlot met vlotters gevuld met lucht en een uitgebouwd frame onderaan . Dmv enkele toevoegsels kan men deze testopstelling laten zakken in het water en terug laten bovendrijven . De werking ziet men verduidelijkt op figuur 2-17 .
25
De raderkast/stroomgenerator moet dan wel waterdicht zijn . Voor duiken moet men de bolkranen B opendraaien . Door de bolkranen B en de terugslagkleppen C komt dan water in de vlotters F . De lucht kan ontsnappen via opengedraaide bolkranen A en slangen met snelkoppeling D die bevestigd zijn aan boeien E . Voor stijgen blaast men perslucht in bvb de rechter snelkoppelingen D . Het water ontsnapt via de linker snelkoppelingen D . Lucht en water kunnen niet ontsnappen via bolkranen B daar de terugslagkleppen C dit verhinderen . Als de zaak terug komt bovendrijven , sluit men de afsluiters B . Conclusie : Oppervlaktewaterraderen en oppervlaktewaterrotoren zijn complementair . De eerste kunnen ingezet worden als er weinig diepte is . Voor de tweede heeft men liefst enige diepte nodig . Ze zouden in theorie ook meer vermogen leveren . Alles hangt af van de stroomsnelheid van de rivieren . De Europese Gemeenschap zou mogelijks wel onderzoek of een testproject willen steune n , denk ik , indien hiervoor een dossier ingediend wordt . Nog een plaatje :
26
27
