energie opwekking uit de Oceaan
-
Upload
deeltijd-aardrijkskunde -
Category
Documents
-
view
219 -
download
0
description
Transcript of energie opwekking uit de Oceaan
[1]
ENERGIE UIT DE OCEAAN
De groene energie van de toekomst?Inleiding
De wereld bestaat voor het grootste gedeelte uit water. Tegenwoordig ontdekken we steeds meer mogelijkheden van deze grote watermassa’s op onze planeet. De mogelijkheid om energie op te wekken met de bestaande stromingen en krachten in de oceaan zijn allemaal heel recent en staan aan het begin van hun ontwikkeling. Doordat deze manier van energieopwekking vrij nieuw is zijn er erg veel varianten die op elkaar lijken maar allemaal net anders zijn. In dit stuk zal ik enkele methodes en technieken uiteenzetten, om zo een beeld te schetsen van onze vorderingen om energie uit de oceaan te halen. Om het overzicht te behouden in dit stuk zal ik
me concentreren op twee algemene technieken om schone energie op te wekken. De belangrijkste twee technieken zijn de technieken die gebruik maken van de golfbeweging in de oceaan en de getijden stromingen. Deze twee mogelijkheden zouden in de toekomst misschien wel onze belangrijkste vorm van energiewinning kunnen zijn. In de komende pagina’s zal ik twee technieken uiteen zetten en zal ik proberen te schetsen wat deze technieken opleveren. Tot slot zal ik enkele projecten behandelen die inmiddels gestart zijn om energie te winnen uit de oceaan. Vooral in het technische gedeelte ben ik genoodzaakt video’s te gebruiken ter ondersteuning.
De oceanen op deze aarde zijn
een enorme bron van energie. Hoe krijgen
we deze energie eruit?
[2]
De Mogelijkheden.
De technieken voor het winnen
van energie uit de oceaan zijn vrij nieuw. Er wordt op steeds grotere
schaal al energie gewonnen uit zon, wind en water. De techniek
van energie uit water is vooralsnog
vooral gericht op Stuwdammen. Landen als Noorwegen halen 99%
van hun energie uit waterkracht. Ook zonne-energie en wind-
energie zijn technieken die komen
uit onuitputbare bronnen, en sinds een aantal jaar is daar ook de
oceaan bij gekomen. De laatste jaren zijn er veel technieken
ontwikkeld die het mogelijk maken
de krachten die de oceaan produceert misschien om te zetten
in bruikbare energie. De oudste van deze technieken maakt gebruik
van de getijdenstroming in de
oceaan. Nieuwere technieken concentreren zich vooral op de
golfbeweging in de oceaan. Voor beide technieken geldt dat ze op
kleine schaal worden toegepast.
Getijdenenergie.Getijdenenergie maakt gebruik
van het hoogte verschil tussen eb en vloed. Eb en vloed wordt
veroorzaakt door de bewegingen tussen de maan en de aarde. Deze
beweging zorgt er voor dat er een
cyclus ontstaat van hoog en laag water. Op open zee is dit verschil
tussen hoog en laag water niet meer dan tientallen centimeters.
afhankelijk van de kustlijn kan het
aan land oplopen tot enkele meters verschil. Al in de middeleeuwen
waren er in Bretagne turbine’s die werkten op de verschillen tussen
Eb en Vloed. Tegenwoordig staat
de enige commerciële turbine nog steeds in Bretagne. Het verschil
aan de kust daar is zeer groot, tot
maximaal dertien meter. Omdat de winning van energie zeer constant
is, namelijk 2 keer per dag, kan er continu geproduceerd worden, dit
komt neer op ongeveer tien uur
per dag. De techniek die gebruikt wordt heet de barrage techniek. Er
wordt een stuk kust met een groot verschil tussen eb en vloed
ingedamd. Door tunnels met
turbines, in de dam loopt met vloed het gedeelte achter de dam
vol. Door de verplaatsing van water worden de turbines aangedreven.
Wanneer het water weer terugtrekt
herhaald zich het hele gebeuren alleen dan in omgekeerde
volgorde. Hiernaast is het kort schematisch weergegeven hoe dit
in zijn werk gaat.
Nadeel van deze afdamming is dat het vrij schadelijk is voor het
omliggende ecosysteem. Om genoeg kracht te ontwikkelen moet
er een complete inham worden
afgesloten. In deze inham wordt het water met vloed opgeslagen en
met eb loopt het door tunnels weer richting zee. Dit geeft een
vertragende werking van eb en
vloed wat niet goed is voor de dieren die gewend zijn om te leven
met een normale eb en vloed. Een ander groot nadeel is dat het
bouwen in water duur is, om dus
een complete energiecentrale op water te bouwen is vooralsnog erg
kostbaar.Een groot voordeel van de
afdammingen is dat de
energiewinning constant is, en goed te voorspellen, dit in
tegenstelling tot zon en wind energie. En naast de constante
vorm is het ook een duurzame
vorm.
BARRAGE TECHNIEK
[3]
Ontwikkelingen
De vorm van indammen kan slechts op een
aantal plaatsen in de wereld worden toegepast. hierdoor wordt er steeds meer onderzoek gedaan
naar de stromingen die gepaard gaan met eb en vloed. Met deze stroming zouden we grote
turbines kunnen laten draaien en daarmee energie
opwekken. Het gaat hierbij om het benutten van de
stroming die ontstaat bij eb en vloed, een groot voordeel hiervan is dat dit op veel meer plaatsen
kan worden toegepast dan de bovengenoemde
barrage techniek. Getijde turbines zoals die worden ontwikkeld door inmiddels vele bedrijven
kunnen vergeleken worden met windmolens. Verschil is dat deze molens gedreven worden door
stromend water in plaats van lucht. Ze kunnen
worden geïnstalleerd in de zee, op plaatsen met hoge getijden verschillen, getijdenstromingen of
op plaatsen met een continue oceaanstroming. Om zo de grote hoeveelheden energie die
langsstromen uit het water te halen.
Een voorbeeld van een systeem wat inmiddels op
een aantal plaatsen wordt gebruikt is "SeaGen".
In Noord-Ierland is een prototype operationeel, dit
prototype maakt gebruik van twee rotoren met
een diameter van 16m. Bij een stroomsnelheid van
2,4m/s ontwikkeld het een vermogen van 1.2MW.
Het systeem is geaccrediteerd door OFGEM als
officiële UK-elektrische centrale. Dit prototype
draait al bijna op volle toeren en heeft in de zomer
van 2009 al enkele honderden mWh geleverd.
(zie filmpje 1 voor de werking)
SeaGen wordt momenteel steeds verder
ontwikkeld en kan in de toekomst ook worden
aangedreven door rotors met een diameter tussen
de 14 en 20 meter. (De omvang is afhankelijk van
de lokale omstandigheden ter plaatse). Het
systeem is enigszins te vergelijken met dat van
een windmolen waarbij elke wiek aangesloten is
op een versnellingsbak die vervolgens weer
richting de generator gaat. Deze turbines hebben
een functie waarmee de rotorbladen beide kanten
op kunnen draaien. Hierdoor kunnen ze met alle
soorten stromingen opereren, dat is dus zowel met
eb als met vloed. Ook kan de hoogte van het
systeem worden aangepast, om zo de meest
krachtige stroom te vinden of om onderhoud te
plegen.
De mogelijkheden die deze vorm van
energieopwekking met zich meebrengt is
onduidelijk. Verschillende grote energiebedrijven
zoals RWE, ESB en NPower zijn druk aan het
investeren in deze manier van energie opwekking.
Zo worden op veel plaatsen in deze wereld testen
gedaan met verschillende varianten van de
“Seagen”. De ontwikkelaars van deze turbines zijn
het er over eens dat deze turbines in 2020
winstgevend kunnen zijn, en voor een halvering
kunnen zorgen van onze co2 reductie.
In Ierland is de vooralsnog enige commerciële
turbine die ieder jaar voor meer dan 1000
huishoudens stroom opwekt.
[4]
GolfenergieEen ander veelbelovend middel is de
opwekking van energie uit de golfbeweging in de oceaan. Nagenoeg ieder groot water heeft een
golfbeweging. Een natuurverschijnsel wat ontstaat door een combinatie van wind en
zwaartekracht. De meeste golven ontstaan
midden op zee waar een storm (vaak een lagedruk gebied) waait. Wind is variabel en kan
dus uit alle richtingen komen, maar uiteindelijk gebeurt er het volgende:
Een wateroppervlak heeft een
oppervlaktespanning. Deze spanning wordt verstoord door wind, dit zorgt voor de vorming
van kleine rimpels. Deze rimpels hebben een top en een dal, op de top heeft de wind hier veel grip
op. De wind blaast deze rimpels omhoog en zo
zullen deze rimpels alleen maar groter worden, dit is het begin van een mooie golf. Nadat de wind
zijn werk heeft gedaan zullen de golven geordend gaan rollen, dit komt door de druk die de
zwaartekracht op hen uitoefent, ze zullen ook
groepjes vormen (sets). Zo rollen ze voort totdat ze bij de kust komen. Door het ondieper worden
van de bodem komt de golf nog verder omhoog en zal uiteindelijk omslaan op de kust. Golven zijn
dus kort samengevat geconcentreerde wind
energie.
Deze golfbeweging bevat veel energie afkomstig
van de wind. Het deinen van het water geeft een mooie mogelijkheid om energie mee te winnen.
Er zijn verschillende manieren om deze beweging om te zetten in energie. Sinds kort is er in
Portugal gestart met het exploiteren van een
“golfboerderij”. Deze boerderij bestaat uit een stuk oceaan waarin lange wormvormige stukken
op de golven drijven. De buizen bestaan uit vier delen die los van elkaar bewegen door middel van
schanieren. In deze schanieren bevinden zich
hydraulische pompen. Wanneer de golfbeweging dus voor beweging zorgt wordt deze vorm van
energie opgeslagen. De schanieren bewegen mee op zowel op en neerwaartse bewegingen maar
ook op zijwaartse bewegingen, zo wordt iedere
beweging dus eigenlijk opgepikt. Één slang heeft de lengte van ongeveer 150 meter. Bijzondere
eigenschap van deze slangen is dat ze automatisch de golfrichting opzoeken. Er kunnen
meerdere slangen met slechts één stroomkabel
vastgemaakt worden.
Voorbeeld van een systeem om de energie uit golfslag te benutten
[5]
Ontwikkelingen
De techniek om energie op te
wekken uit golven is erg nieuw. Vooralsnog is de techniek om de
energie uit de golven te halen nog niet erg rendabel. Hierdoor
is de energie die uit de golven
wordt gehaald nog niet concurrerend genoeg voor de
huidige vorm van energiewinning. Ondanks dit zijn
de ontwikkelaars en
energiemaatschappijen enthousiast over deze vorm van
energiewinning. De opstartkosten van deze projecten
zijn veel lager dan die van
windenergie 20 jaar geleden. Mede doordat dit project in de
kinderschoenen staat is dit dus een veel belovende ontwikkeling.
Kosten voor windenergie zijn in
de loop van de tijd ook met 80% gedaald. Deze projecten hebben
dus zeker potentie. Tegenwoordig levert een
golfboerderij van 30 slangen
energie voor 15 duizend huishoudens. Dat is 500
huishoudens per slang. Van de vele projecten die
gestart zijn om energie uit
golven te halen is het project “Pelamis wave Power” het project
met de beste papieren om ons in tientallen jaren van energie te
voorzien.
Een ander heel recent project om energie uit golven te halen is
het “oyster” project. Dit project lijkt in veel onderdelen op het
pelamis project, ook hier word
gewerkt met hydrolische pompen die zorgen voor opslag van
energie. Het is duidelijk hoe de “oyster” aan zijn naam is
gekomen. Het zijn twee kleppen
die doormiddel van een zuiger aan elkaar zijn verbonden. Één
klep bevind zich op de oceaan bodem en de ander staat daar
haaks op.
in het kort
De generator heeft de naam
‘Pelamis’ meegekregen, naar een zeeslang uit de
tropische oceanen. Deze naam komt voort uit de
beweging die de slang
maakt op de deining van de golven.
Een prototype van deze slang ligt in het water bij de
kust van Orkneys
PELAMIS
[6]
De werking van de Oyster is bijzonder
eenvoudig. Door de eenvoudigheid is deze manier in testen tot nu toe erg succesvol. Oyster is een
eenvoudig mechanisch scharnierende klep aangesloten op de zeebodem, op ongeveer 10m
diepte. Elke passerende golf beweegt de klep.
Grote hydraulische zuigers zorgen voor een hoge waterdruk die word getransporteerd naar de kust
waarin het in een elektrische turbine wordt omgezet. Het grote voordeel van deze techniek is
dat het erg eenvoudig is en dicht bij de kust
werkt, zo is het makkelijk en goedkoop te instaleren. Andere grote voordelen zijn dat het
systeem puur mechanisch is en hierdoor dus
compleet duurzaam is. Het systeem werkt bij
rustige regelmatige golven/deining, hierdoor is er weinig slijtage aan de Oysters systemen waardoor
het onderhoud dus erg goedkoop blijft. Één Oyster systeem heeft een piekvermogen van 300-600kW,
dit maakt dat een tiental Oyster systemen genoeg
is om 3000 huishoudens te voorzien van schone energie uit golfbewegingen.
In November 2009 is het eerste Oyster systeem geplaatst in de zee bij Orkney en
produceert al stroom.
OYSTER
[7]
NAWOORD
Toekomstige energiebron of luchtkasteel?In dit stuk heb ik een aantal vormen van
energiewinning uit de oceaan proberen te behandelen. De technieken die we gebruiken om
de energie die de oceaan produceert te vangen, zijn zo nieuw, dat eigenlijk alle technieken nog in
ontwikkeling zijn. Dit betekent ook dat er weinig
bekend is over de werkingen en de mogelijkheden. Op een zeer beperkt niveau wordt
gebruik gemaakt van de energie die de oceaan ons te bieden heeft. Dit bemoeilijkt het om een
goed gedegen stuk te schrijven met als
onderwerp energiewinning uit golven of uit getijdenstromingen.
Omdat het met de start van dit project een veelbelovende vorm van energiewinning leek te
zijn was mijn opzet om een brede uiteenzetting te
geven over wat de mogelijkheden zijn en wat we allemaal kunnen verwachten van deze nieuwe
vormen van energie. Dit idee bleek voor mij niet
haalbaar. Na veel research en bellen met bedrijven, ben ik tot de conclusie gekomen dat de
oceaan in potentie ongekende energie voorraden heeft, maar dat de technieken om deze energie
bruikbaar te maken te jong zijn om hier uitvoerig
op in te kunnen gaan. De technieken worden goed uitgelegd in de verschillende filmpjes op de
website maar zijn te complex om uitvoerig te beschrijven.
Op basis van het aantal investeerders en
projecten die betrekking hebben op energiewinning uit golven en getijdenstromingen
kunnen we stellen dat het een vorm van energiewinning is waar we in de toekomst zeker
meer van gaan horen. Tot die tijd? geniet van de
waterkr8.
[8]
Bronvermelding• http://sync.nl/schone-energie-uit-de-golven-op-zee/
• http://www.gizmag.com/oyster-hydro-electric-wave-energy-device/13461/
• http://www.tbm.tudelft.nl/live/pagina.jsp?id=7f4cdf38-4d23-4814-b150-6d5f148e42ec&lang=nl
• http://www.yourrenewablenews.com/crucial+phase+of+oyster
+installation+completed_37921.html• http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_power
• http://www.aquamarinepower.com/technologies/• http://www.pelamiswave.com/
• http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/nl/
Annapolis_Royal_Generating_Station• http://www.oceanenergycouncil.com/index.php/Tidal-Energy/Tidal-
Energy.html• http://www.hier.nu/klimaatnieuws/duurzame+energie/2/883/Noord-
Ierse_werf_bouwt_grootste_generator_voor_getijdenenergie.html
• http://www.darvill.clara.net/altenerg/tidal.htm• www.marineturbines.com
• http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/nl/Tidal_power• http://www.oceanrenewable.com/
BRON
VERM
ELDI
NG