Waterstroom

duurzaam Getij-energie

W ie bij Den Oever de Afsluitdijk oprijdt en goed naar rechts kijkt, ziet naast de tweede sluis een blauwe container staan. De container is met kabels verbonden aan een waterturbine. Het Noord-Hollandse bedrijf Tocardo ontwikkelde en installeerde de turbine. Scheepsbouwkundig ingenieur en operationeel directeur Pieter de Haas (33) en algemeen directeur Hans van Breugel (51) tonen de constructie.


De mannen staan op een stalen loopbrug tussen twee kademuren. Achter hen raast het verkeer met 100 kilometer per uur van Noord-Holland naar Friesland. Onder hen stroomt het water met 12 kilometer per uur van het IJsselmeer naar de Waddenzee. Boven het water hangt een eivormige, vier meter lange, rode turbine met twee witte rotorbladen. “De eerste commerciële getijturbine”, zegt De Haas. Na jaren ontwerpen en testen met een prototype heeft Tocardo nu een fabrieksmodel beschikbaar.

Een bundel kabels loopt van de turbine naar de container op de kade. In deze container zit elektronica die de stroom uit de generator omzet in 50 hertz wisselspanning, die direct het Nederlandse elektriciteitsnet in kan. Twee keer drie uur per dag, als het eb is op het Wad, zullen de sluizen openstaan en zal Tocardo zo’n 45 kilowatt aan het Nederlandse net gaan leveren. Er kunnen zo’n 45 zuinige wasmachines op draaien. Per jaar kan de turbine 100.000 kilowattuur leveren, het verbruik van een straat met 30 huizen.

Rijkswaterstaat moet alleen nog een kabel onder de weg doortrekken om de minicentrale op het Nederlandse net aan te sluiten. Als dat over enkele weken zo ver is, zal elektriciteitsbedrijf Nuon een deel van de stroom van Tocardo afnemen tegen 6 cent per kilowattuur, de huidige marktprijs van elektriciteit. Waterleidingbedrijf Hoord-Holland neemt een kwart af tegen een hogere prijs en Tocardo zoekt nog meer sponsoren.

De hele installatie kostte een half miljoen euro, zegt Van Breugel. De kosten voor een kilowattuur schat hij op 45 eurocent. Een kilowattuur uit een kolencentrale, die een stad in plaats van een straat kan voorzien, kost zo’n 6 cent.

De turbine in de Afsluitdijk levert dus een heel kleine hoeveelheid heel dure elektriciteit. Vraag is daarom: zal getij-energie ooit een serieus alternatief voor elektriciteit uit fossiele bronnen worden? Van Breugel twijfelt er niet aan. “Dit is slechts een eerste stap. Met grootschalige productie is een kostprijs van 10 cent per kilowattuur mogelijk.” Als de olieprijs, en daarmee de kolen- en gasprijs blijft doorstijgen, komt het moment dat de kostprijs van getij-energie onder die van fossiel duikt. Als producenten van elektriciteit uit fossiele bronnen dan ook nog eens voor vervuiling gaan betalen, onder meer via CO2-emissierechten, komt dat moment eerder.

“Nog drie tot vijf jaar”, zegt Van Breugel optimistisch wanneer hij terugloopt naar het kantoor van Tocardo aan de voet van de Afsluitdijk. Aan de andere kant van de weg staat een windturbine op een hoge mast. “Wij profiteren van de leercurve die bij windturbines is doorlopen. Waar de windindustrie een paar decennia over heeft gedaan, kunnen wij in een paar jaar.” Een getijturbine is eigenlijk een windturbine onder water, vult De Haas aan. Alleen kunnen de wieken veel korter zijn, omdat water een veel hogere dichtheid heeft dan lucht.

Van Breugel kocht Tocardo in 1999. Als oud-stuurman op een sleepboot kent hij de enorme krachten van het water. Na jaren in de olie- en gasindustrie begon hij in 1994 samen met Fred Gardner Teamwork Technology een bedrijf in duurzame technologie. Gardner is de technicus, Van Breugel de zakelijke man. Het bedrijf zoekt duurzame technologie om het commercieel te ontwikkelen binnen een aparte BV en die BV vervolgens te verkopen. Het eerste succes was de Achimedes Wave Swing (AWS), een onderwaterboei die oceaangolven omzet in elektriciteit. In februari van dit jaar verkocht Teamwork Technology AWS aan Shell Technology Ventures (STV), een participatiefonds van Shell. Teamwork Technology ontwikkelde en verkocht ook een windturbinebedrijf en is actief in biobrandstoffen.

De kosten zijn altijd het vertrekpunt van Teamwork, zegt Van Breugel. Het bedrijf krijgt regelmatig technologieën en patenten aangeboden. “We gaan altijd direct rekenen. Als we niet onder een kwartje per kilowattuur komen, beginnen we er niet aan. Dat mis ik vaak bij uitvinders, die zijn technologisch gedreven. Wij zijn commercieel gedreven.”

Dit lijkt een detail, maar het is een totaal andere aanpak, legt De Haas uit. “Als we voor de optimale techniek waren gegaan, dan hadden we een turbine ontwikkeld met een venturi, een trechtervormige buis, een tandwielkast en verstelbare bladen. Dan haal je een hoger rendement. Dat hebben wij juist allemaal uit het ontwerp gesloopt. Het gaat erom zo simpel en robuust mogelijk te ontwerpen. Zowel de installatie- als de onderhoudskosten moeten zo laag mogelijk zijn. We streven naar een turbine die tien jaar onderhoudsvrij is.”

Als Tocardo turbines in serie kan produceren, is een met fossiele energie concurrerende prijs dus in zicht. Resteert de vraag of er voldoende eb- en vloedstromingen zijn, die geschikt zijn voor deze vorm van energie, om zoden aan de dijk te zetten?

Door de aantrekkingskracht van de aarde en maan verplaatsen grote hoeveelheden water zich dagelijks twee keer over de aarde. Midden op de oceaan levert dit verschillen op van enkele decimeters, maar bij trechtervormige inhammen in kusten of tussen eilanden kunnen de verschillen oplopen tot vele meters en de stroomsnelheden tot vele kilometers per uur. Op dit soort plekken is energie te winnen uit de verschillen tussen eb en vloed. Bij Saint-Malo in Normandië bijvoorbeeld staat sinds 1966 de grootste getijcentrale ter wereld. Met 24 turbines van 10 megawatt is deze elektriciteitscentrale in output vergelijkbaar met een middelgrote kolen- of gasgestookte centrale. Een kolen- of gascentrale kan 24 uur per dag op volle kracht draaien, een getijcentrale haalt dat niet. In de uren rond het keren van het tij zal de centrale niet veel opleveren. Daar staat tegenover dat het tij, in tegenstelling tot wind en zon, exact te voorspellen is.





Waterkwaliteit


In Nederland is er een aantal plekken waar het hard genoeg stroomt om elektriciteit op te wekken: het Marsdiep tussen Texel en Den Helder, de wateren tussen een aantal waddeneilanden, rond de Tweede Maasvlakte en in de Zeeuwse delta. Energiebedrijf Delta kondigde in juli plannen aan voor de Grevelingen. Het in 1971 van de Noordzee afgesloten Grevelingenmeer moet hiervoor zijn getijden terugkrijgen. Rijkswaterstaat zou de Brouwersdam weer deels willen openmaken om de waterkwaliteit in de Grevelingen te verbeteren. Zo’n 100 turbines zouden de energie van de waterstromen vier keer per dag in elektriciteit kunnen omzetten.


Het ligt het meest voor de hand de caissons van het noordelijke deel van de dam te vervangen door caissons met doorlaatopeningen met turbines, zegt Jan Maas, manager van de afdeling techniek en innovatie. 100 Turbines van 0,5 tot 1 megawatt kunnen dan gemiddeld ruim acht uur per dag op vollast draaien. De totale jaarproductie wordt hiermee 150 tot 300 gigawattuur, het verbruik van 40.000 tot 80.000 huishoudens – het windpark van Nuon en Shell op de Noordzee leverde vorig jaar 330 gigawattuur. Een gasgestookte elektriciteitscentrale levert bijna tien keer zo veel. Een niet onbelangrijk detail: alle jachthavens aan de Grevelingen zullen hun vaste steigers moeten vervangen door drijfsteigers.

De totale potentie van alle opties in Nederland is maximaal 500 megawatt, de capaciteit van één grote kolen- of gascentrale. Daarmee zou getij-energie een paar procent van de Nederlandse elektriciteitsvoorziening voor haar rekening kunnen nemen. De echte mogelijkheden liggen echter buiten Nederland. In de rest van Europa, onder meer in de Straat van Gibraltar en in de Noorse fjorden is meer dan 16 gigawatt (16.000 megawatt, ruim 30 kolen- of gascentrales) op te wekken.

De Britse regering heeft onlangs een oud plan nieuw leven in geblazen: elektriciteit winnen uit het verschil tussen eb en vloed in het kanaal van Bristol aan de westkust. Hiervoor moet een dam van 16 kilometer in de riviermond van de Severn worden gebouwd. Het getijverschil van 15 meter wordt dan door sluizen doorgelaten en stroomt via turbines terug. Ruim 200 turbines moeten dan in 5 procent van de elektriciteitsbehoefte van Groot-Brittannië voorzien. De geschatte kosten: 14 miljard pond (20 miljard euro).

In het noorden van Schotland, tussen het Britse eiland en de Schotse eilanden, liggen de grootste mogelijkheden om elektriciteit op te wekken zonder het bouwen van een dam. Doordat de eilanden in combinatie met kust en bodem een trechter vormen stroomt het water daar met 9 knopen, 15 kilometer per uur. De Pentland Firth, waardoor twee keer per dag een deel van de Noordzee in de Atlantische Oceaan stroomt, noemt men daarom ook wel hettidal energy powerhousevanEuropa.

De Schotse regering wil hier een getijcentrale bouwen. Ironisch genoeg onder meer om werkgelegenheid te creëren ter vervanging van het werk dat een grote kernenergiecentrale in de noordelijke stad Dounreay leverde. Deze centrale wordt op dit moment ontmanteld. In juni is hier een proefproject gestart. Er worden 16 turbines met een diameter van 10 meter geïnstalleerd. De uiteindelijke getijcentrale zou bestaan uit duizenden turbines verankerd aan de zeebodem tussen het Schotse vasteland en de Orkney-eilanden. Tocardo zou hier graag een deel van leveren en heeft al een kantoor geopend in de haven van Wick in Noord-Schotland. Voor deze toepassing heeft het bedrijf veel grotere turbines ontworpen. Deze offshoreturbines krijgen een diameter van 10 meter. Een kostprijs van minder dan een dubbeltje per kilowattuur is dan haalbaar, aldus Van Breugel.

Hij kijkt nog eens naar de driekwart eeuw oude Stevin sluizen aan het begin van de Afsluitdijk. “Een prachtig stuk techniek voor de twintiger jaren van de vorige eeuw.” Het liefst zou hij opnieuw een staaltje Hollands glorie op innovatiegebied laten zien: alle 25 sluizen volhangen met turbines, 15 sluizen aan deze kant en 10 aan de Friese kant. Het wachten is op subsidie. Wind- en zonne-energie worden gesubsidieerd door de Nederlandse Stimulering Duurzame Energievoorziening (SDE), de opvolger van de MEP-regeling. Van Breugel lobbyt in Den Haag om ook getijenergie daarin te krijgen. De Afsluitdijk zou dan een paar duizend huizen van elektriciteit kunnen voorzien.





 mark van baal