Pagina's

vrijdag 10 december 2010

Is getijdenenergie een vergeten hernieuwbare energiebron?


Getijdenenergie is energie die wordt gewonnen door gebruik te maken van het verschil waterhoogte tussen eb en vloed. Eigenlijk wordt getijdenenergie al gebruikt sinds de middeleeuwen aan de hand van watermolen die aangedreven werden door het opkomen of terugtrekkende zeewater tijdens het omwisselen van eb naar vloed of omgekeerd. Maar uiteraard waren er veel meer watermolens die aangedreven worden door het water uit een rivier dan dat er ooit geweest zijn die hiervoor het zeewater gebruikten. Maar het idee dat het mogelijk is om energie uit de getijden op zee te gaan halen is ons al een hele tijd gekend. Toen in de middeleeuwen gebruikte men mechanische overbrengen om de kinetische energie van het stromende water te gaan opvangen en over te gaan brengen naar een andere toepassing. Daar kon men dan deze kinetische energie gaan gebruiken voor een nuttige toepassing. Maar op de dag van vandaag is men niet meer zo geïnteresseerd in de kinetische energie die men kan opvangen uit stromend water. Maar de kinetische energie wil men nu gaan opvangen om deze om te zetten in elektrische energie. De waterwielen van toen kunnen ons dus nu niet meer van dienst zijn. Voor deze toepassing gebruikt men momenteel propeller-achtige turbines die kunnen werken bij een lage stijghoogte. Dergelijke turbines zijn sterk gelijkaardig aan diegene die momenteel ook gebruik worden bij waterkrachtcentrales waarbij er maar een relatief klein hoogteverschil is tussen de wateroppervlaktes langs beide kanten.



Het hoogteverschil tussen eb en vloed is in de diepe water in het midden van de oceanen en zeeën slechts zo'n 0,5 meter, wat onvoldoende is om er een waterkracht te plaatsen. Maar aan de kust kan het soms erg verschillend zijn. Om sommige locaties in de wereld kan het hoogteverschil tussen eb en vloed soms erg groot worden. Een voorbeeld van zo'n locatie is aan de monding van de Rance bij Saint-Malo in Frankrijk, door is het hoogteverschil gemiddeld 8,5 meter en maximaal wel tot 13,5 meter. En dus is het daar wel mogelijk om een waterkrachtcentrale te gaan inzetten. Het hoogteverschil komst dus door het verschil van de getijden. De getijden ofwel dus de verticale waterbeweging van het zeewater treedt op onder invloed van de zwaartekracht van de maan voor zo'n 68% en onder invloed van de zwaartekracht van de zon voor zo'n 32%. Deze interacties zorgen ervoor dat, in het algemeen, twee maal per dag hoog ( en laag ) tij optreedt aan de kustlijnen. Maar het is niet overal zo dat dit twee maal per dag gebeurt, bijvoorbeeld in Pensacola in Florida is het maar één maal per dag eb en vloed. Deze 'afwijking' is het gevolg van een reeks interacties waaronder de vorm van de baan, de corioliskracht en nog vele andere complexe factoren. Maar het is dus enkel op de locaties waar het hoogte verschil voldoende groot is, ongeveer meer van 5 meter, dat het aantrekkelijk is om een waterkrachtcentrale te gaan inzetten om energie te gaan opwekken uit het hoogteverschil van de getijden.

Bij een getijdencentrale is het dus in de meeste gevallen dan zo dat er twee turbines, of een omkeerbare turbine wordt gebruikt. Dit zorgt ervoor dat er zowel energie kan opgewekt kan worden tijdens het vullen en het leeglopen van het bassin. Er wordt nooit gebruik gemaakt van het ogenblikkelijke vullen van het bassin want bij deze manier van vullen is het onpraktisch om er elektriciteit bij te gaan opwekken. In tegenstelling daarvan wordt het bassin gevuld tijdens de periode dat het oppervlak van de zeespiegel zich op zijn maximum of zijn minimum bevindt. Op deze manier maakt men op een optimale manier gebruik van het hoogteverschil. Een factor die waarschijnlijk getijdencentrales bij velen een stuk interessanter maakt is het feit dat deze voor twee verschillende doeleinden gebruikt kunnen worden, namelijk langs de ene kant uiteraard voor energieopwekking. Maar wanneer men een dergelijke getijdencentrale gaat uitrusten met pompen, kan men die ook gebruiken als een pompcentrale voor energieopslag.

Pompcentrales zijn momenteel de meest en bijna enige techniek die ingezet wordt om energie in grote hoeveelheden te gaan opslaan voor later gebruik. Maar voor men een pompcentrale gaat bouwen, moet men eerst een geschikte locatie ter beschikking hebben waar er twee grote bassins, met daartussen een voldoende groot hoogteverschil kunnen aangelegd worden. Men voelt direct al aan dat dergelijke locaties niet overal voor het rapen liggen. Maar bij een getijdencentrale zijn vele van deze vereisten al aanwezig. Want een getijdencentrale bestaat in het algemeen uit langs de ene kant de zee of oceaan, en met aan de andere kant een afgesloten bassin. Hoe grote dit bassin, hoe meer energie men kan opwekken. Want aangezien hoe groter het volume zeewater die men kan gaan gebruiken, hoe meer energie men kan gaan opwekken. Maar dit volume kent wel een gelimiteerde factor, namelijk het hoogteverschil wordt bepaald door het verschil tussen eb en vloed. Dus om een groot volume te kunnen gebruiken, is het enige wat gedaan kan wordt de oppervlakte van het bassin zo groot mogelijk maken. Bij een getijdencentrale die men ook als pompcentrale gebruikt, zou men dan wanneer er een overschot aan elektriciteit is op het net, deze elektriciteit gaan gebruiken om water van het bassin in de zee of van de zee in het bassin te gaan pompen. Dit zorgt dat het hoogteverschil tussen het bassin en de zee extra vergroot kan worden. Op deze manier kan men de energie gaan opslaan en dan later gaan terugvorderen wanneer er een tekort aan energie is op het net.

Momenteel is er slechts één enkele getijdencentrale op de wereld die elektriciteit gaat gaan opwekken uit het hoogteverschil tussen de getijden. Deze centrale bevindt zich aan de monding van de Rance in Frankrijk. Deze heeft een capaciteit van 240 megawatt en is al in dienst sinds 1967. Deze centrale diende eigenlijk als demonstratieproject voor het aanmoedigen van de bouw van gelijkaardige centrales. Maar uiteindelijk werd nergens het voorbeeld ervan gevolgd. Dit is vrij eigenaardig want dit project van aan de La Rance is erg succesvol verlopen, alle wetenschappelijke studie hebben al aangetoond dat ook op andere locatie een gelijkaardig of groter succes behaald kan worden. En in vergelijking met andere hernieuwbare energiebronnen heeft getijdenenergie het voordeel dat deze cel cyclussen kent en dus de productie erg goed te voorspellen is in grootte en in de tijd. Maar doordat er niet zo overdreven veel locaties uiterst geschikt zijn voor het inzetten van een getijdencentrale verliest deze technologie heel wat van zijn populariteit. Men verwijt deze technologie vaak dat dit geen globale oplossing is voor het energie- en klimaatprobleem.

Maar in Puget Sound, een zeearm van de Stille Oceaan, in het noordenwesten van de Verenigde Staten is men ook begonnen met plannen te maken van het verschil in de getijden om elektriciteit te gaan opwekken. En de locale elektriciteitsmaatschappij hoopt om binnen drie jaar een installatie opgebouwd te hebben die elektriciteit gaat gaan opwekken en deze op het net gaat gaan zetten. Het is wel nog maar een proefproject en dus is de schaal ervan nog maar beperkt in grootte. Er komen twee turbines met een totale capaciteit van 500 kilowatt. Maar doordat de energieproductie van deze turbines niet constant is zal de gemiddelde productiecapaciteit zo'n 50 kilowatt gaan bedragen. Maar dit project vloeit uit de toenemende interesse in getijdenenergie. In de VS is het potentieel voor de energie-capaciteit relatief groot, rond de 9 gigawatt. Een dergelijke capaciteit is voldoende om ongeveer 5% van de huishoudens in de VS te voorzien van elektriciteit. Hernieuwbare energie kent momenteel een opmars in de VS en het gaat er dan vooral over windenergie en over zonne-energie. Maar getijdenenergie wordt er vaak vergeten en dit is niet alleen in de VS het geval maar ook elders ter wereld. Maar toch krijgt getijdenenergie er nog een kans in de VS. Met dit proefproject is het de bedoeling om deze technologie eens te gaan uitproberen. Eigenlijk is dit ergens een beetje dubbel werk aangezien de centrale in Frankrijk aan de monding van La Rance, in eerste instantie daarvoor gebouwd geweest is meer dan 40 jaar geleden.

Geschreven door Emile Glorieux, bron [scientificamerican]

Geen opmerkingen:

Een reactie posten

Klik rechts onder het commentaar-kader op "Aanmelden via e-mail" indien u via mail op de hoogte wilt blijven van de nieuwe reacties op deze post.