Energie uit water

Hier onder worden de belangrijkste pijlers van EWA en haar leden beschreven: conventionele waterkracht, getijdenstroming, getijdenbassins, golfenergie, osmose energie, aquatische biomassa en Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC). De teksten en potentielen zijn overgenomen uit de Deltares inspiratieatlas voor Energie uit Water die in de Mediatheek kan worden gedownload.

Laagverval Waterkracht

Tussen het punt waar het water via de rivieren ons land binnenstroomt en waar het in zee uitstroomt, zit een verval. Voor de Rijn is dat ongeveer 10 meter en voor de Maas 45 meter. Om - onder andere de bevaarbaarheid te kunnen blijven garanderen – zijn er op diverse plaatsen in het Nederlandse rivierennetwerk stuwen en sluizen aangelegd. Dat gegeven biedt kansen voor energieopwekking zonder het landschap en/of de rivieren extra aan te tasten. De productie van elektriciteit uit afstromend water is afhankelijk van het verval en
de hoeveelheid water dat door de rivier wordt afgevoerd. Gegeven het gemiddelde debiet dat door Rijn, Maas en overige rivieren wordt afgevoerd, en gegeven het verval dat het afstromende water overbrugt, is de potentiële voorraad 11 PJ (3 TWh) per jaar. Lees hier verder over waterkracht in Nederland.

Getijdenstroming
Het getij is één van de belangrijkste drijvende krachten voor de stroming van water. Zolang het water stijgt en daalt - en dat is eigenlijk voortdurend het geval - is er sprake van stroming van het water. Stromend water kan op vrij eenvoudige manier omgezet worden in
elektrische energie. De werking van een waterstromingsturbine is vergelijkbaar met de
werking van een windmolen. Voor Nederland zijn de Noordzee rond de Waddeneilanden en de delta het meest relevant. Voor een eerste schatting wordt de Nederlandse kustlijn benaderd wordt door een rechte lijn van 250 kilometer lang, en een gemiddelde diepte van
de Noordzee van circa 20 meter. Bij een gemiddelde stroomsnelheid van 1 m/s levert dat een totale potentiële energievoorraad op ter grootte van 79 PJ (= 22 TWh).

Getijdenbassins
Het potentiële vermogen bij energiewinning uit getijverschil wordt bepaald door het watervolume dat door het getij verplaatst wordt, het getijdenverloop en het getijverschil tussen het in- en uitstroompunt. Langs de kust neemt het getijverschil vanaf Vlissingen in noordelijke richting af van vier meter tot circa een meter rond Den Helder. Hier bevindt zich een minimum, waarna het getijverschil richting Duitsland weer toeneemt tot circa anderhalve meter. Om het hydraulisch verval van getijden te benutten voor energieopwekking is een bassin nodig. Dit bassin kan van nature aanwezig zijn in de vorm van een estuarium of inham, of het kan kunstmatig worden gecreëerd. De totale potentiële energievoorraad is naar schatting 85 PJ (24 TWh).
Golfenergie
Zoals we windmolenparken in zee aanleggen, kunnen we ook golfenergie-installaties in zee aanleggen, al dan niet in de buurt van de reeds bestaande windmolenparken. Combinaties zouden natuurlijk hele mooie synergievoordelen bieden. Theoretisch beschikken de aankomende golven in het Nederland over een vermogen van 1700 MW (17.000 auto’s). Dat komt op jaarbasis overeen met een energievoorraad ter grootte van circa 15 TWh (54 PJ). Dat is voldoende voor ongeveer 900.000 huishoudens per jaar. In Nederland werkt het bedrijf Ecofys aan de Wave Rotor.

Osmose Energie
Jaarlijks stroomt gemiddeld 89.600 miljoen m3 zoet water de Noordzee in. Dat betekent dat er iedere seconde vanuit Nederland ongeveer 3000 m3 zoet water de zee in stroomt. Het theoretisch aanwezige osmotische drukverschil tussen zoet- en zoutwater ligt rond de 25 bar. Het potentiële vermogen ligt daarmee op 7000 MW, overeenkomend met een jaarlijkse energievoorraad ter grootte van circa 60 TWh, ca. 220 PJ. Ter indicatie: de bij benadering 7,2 miljoen Nederlandse huishoudens verbruiken in totaal tussen de 400 en 500 PJ per jaar. Bij volledige benutting van deze voorraad zou in de hel. van de vraag voorzien kunnen worden! Zie Wetsus en REDstack voor onderzoek dat in Nederland plaats vindt.

Aquatische Biomassa
Algen en wieren hebben een veel hogere primaire productie dan landgewassen en zijn uitermate geschikt als basis voor biobrandstof. Er is en wordt veel onderzoek uitgevoerd om een productiesysteem voor algen te
ontwerpen waarbij de hoeveelheid gewonnen energie opweegt tegen de geïnvesteerde energie voor de groei. De productie van biodiesel uit algen wordt nog nergens commercieel uitgevoerd, maar er worden wel op grote schaal proefprojecten uitgevoerd. De meeste proefprojecten vinden plaats op land in open rondstromende systemen (zogenaamde ‘raceway ponds’) of in buisvormige bioreactoren. Er worden ook experimenten uitgevoerd met algenkweek in drijvende bassins en met de kweek van wieren rond windmolenparken.

Thermische Energie uit de Zee
Uit een inventarisatie in Nederland blijkt dat de totale oppervlakte meren en plassen circa 500 km2 bedraagt. De overige binnenlandse wateren zoals het IJssel- en Markermeer, het Rijn/Maas-estuarium en de rivieren hebben een oppervlakte van meer dan 2000 km2.
Daarnaast beslaat de Noordzee een oppervlakte van 57.000 km2. De aanwezige warmte en/of koude in het water kan in beginsel geheel benut worden. Uiteraard is het onvoorstelbaar dat dat ook gebeurt. Slechts een heel klein deel van Noordzee, dat dicht bij de kust ligt, ligt
binnen bereik voor verwarmingsinstallaties en  oelinstallaties voor huizen en gebouwen. Voor de binnenlandse wateren geldt dat zij relatief dicht bij bebouwing liggen en dat deze dus voor een groot deel thermisch te benutten zijn. Wanneer ongeveer 1000 km2 van de totale wateroppervlakte ingezet kan worden voor energiewinning, ligt het technisch potentieel op circa 20 PJ per jaar (5 à 6 TWh).