Smart Polder Energie uit Waterbeheer

Barry Scholten

10 December 2013

Nederland staat bekend om zijn windmolens. Eeuwenlang werden deze

ingezet om de polders droog te houden en overtollig water weg te pompen.

Tegenwoordig is deze belangrijk functie van waterbeheer meer actueel dan

ooit. Het klimaat verandert, en de extremen nemen toe. Daarnaast liggen er

grote ambities om energie te besparen en het waterbeheer te

verduurzamen.

Vandaag neem ik u mee in een ontwikkelingen die het mogelijk maakt om

aan deze eeuwenoude traditie van peilbeheer een functie toe te voegen,

namelijk die van het opwekken van schone duurzame energie, terwijl het

peilbeheer in stand blijft.

Dit is mogelijk door slim gebruik te maken van combinaties van beschikbare

technieken. Dat betekent dat we vandaag al kunnen starten met het

verduurzamen van ons waterbeheer en te zorgen voor voldoende schoon

water.

Inhoud

• inleiding

• gemaal als energiecentrale

• kansrijke locaties

• Smart polder

• deltatechnologie

Fascinatie voor water en energie

Waar komt smart polder vandaan? Ontwikkeling IF Technology

• Energie uit oppervlaktewater (EOW) IF Technology (sinds ‘95)

• Koppeling positieve effecten van koude lozingen aan

waterkwaliteitsverbetering, Torckdael Wageningen (2010)

• Integratie EOW peilbeheer, Project Vathorst Amstersfoort (2010)

• Ca. 60 projecten met EOW (2013)

Waar komt smart polder vandaan? • In aanraking gekomen met Deltaprogramma via Nederlandse

vereniging voor Energie uit Water (EWA). EWA bevordert de

opwekking en de toepassing van energie uit water en zet zich in

voor haar leden door hun belangen te behartigen.

• Deltaprogramma Rijnmond-Drechtsteden in gesprek gekomen

over klimaatverandering, waterveiligheid en energie.

• “Kansen en de markt” thematafel Water en Energie: Smart Polder

(2013).

• Quick scan van de energie potentie Hoogheemraadschap Delfland

516 GWht aan thermische energie, Wind in ZH ‘11= 550 GWhe.

Gemaal als energie centrale

Energie opslag

(WKO)

Energie uit omgeving

duurzaam

Peilbeheer

&

Schoon water

Warmte pomp

&

Koude vraag

De driehoek van succes:

Energie opslaan in grondwater

De Nederlandse bodem is verzadigd met grondwater van ca. 12°C.

Tot wel 500 meter diepte is het mogelijk om in de aanwezige

zandlagen (aquifers) warmte of koude op te slaan. Hiervoor worden

met een zeker onderlinge afstand 2 drinkwaterbronnen geboord. Het

grondwater word tussen deze bronnen heen en weer gepompt en

doormiddel van een warmtewisselaar wordt er energie toegevoegd of

juist onttrokken.

Energie uit waterbeheer

Met het temperatuurverschil tussen oppervlaktewater in de

verschillende seizoenen en grondwater kan zeer nuttige energie

worden verkregen, opgeslagen en vervolgens worden geleverd aan

gebruikers van koudte en warmte.

•Winter 4°C

•Zomer 20°C

•Grondwater 12°C

Schoon water

• Doorstroming tbv zuurstofopname, zwerfvuil en drijflagen, etc.

• Temperatuurbeïnvloeding om hittestress te voorkomen

• Temperatuurbeïnvloeding om botulisme, blauwalg etc te

voorkomen / verminderen

Schoon water

Het doorstromen van watersystemen heeft veel voordelen:

•Hogere zuustof opname

•Verzamelen zwerfvuil en drijflagen

•Voorkomen problematische

concentraties van nutrienten,

gifstoffen of algen.

Schoon water

In de zomer kan oppervlaktewater met warmte winning enkele

graden worden afgekoeld, wat een positief effect heeft op de

oppervlaktewaterkwaliteit en het hitte-eilandeffect in steden zal

tegengaan.

Waterkwaliteitsverbetering

Met het verpompen en afkoelen van het water wordt (eventueel

actief) extra zuurstof ingebracht met als resultaat, minder kans op

vissterfte en botulisme. Ook kan de vorming van (blauw)algen

worden geremd (adaptatie).

Duurzaam verwarmen

In de zomer kan warmte worden gewonnen uit oppervlaktewater

(20°C) en worden opgeslagen in grondwater voor de winter. Deze

warmte kan in de winter worden opgepompt (18°C) en

opgewaardeerd met een warmtepomp tot ca. 60 °C. Waarmee

huizen verwarmd kunnen worden en tapwater mee kan worden

bereid.

Duurzaam koelen

In de winter kan ook koude uit het oppervlaktewater worden

afgegeven aan het grondwater. Deze koude kan vervolgens in de

zomer worden opgepompt (7°C) om zeer duurzame koeling mee te

leveren aan bijvoorbeeld kantoorgebouwen, ziekenhuizen en

datacenters.

Duurzaam koelen

Met het winnen van koude en kan ook een gemaal ijsvrij worden

gehouden. Hiermee kan de inzetbaarheid ook bij extreme

omstandigheden worden vergroot (adaptatie).

Kansrijke locaties

• Bestaande gemalen in bebouwde omgeving

• Geplande verplaatsing van gemalen (meekoppelen)

• Lokale knelpunten met een waterkwaliteit probleem (stilstaand

water, hitte stress, blauwalgen, vissterfte, botulisme, ed.)

• Stedelijke/agrarische gebieden met een waterkwantiteit probleem

(verdroging of te veel water, waar het verpompen van water voor

energie kan bijdragen aan peilbeheer).

• (Bouw) ontwikkelingen in de nabijheid van water (nieuwbouw,

renovatie)

Kansrijke locaties HHS Delfland

In samenwerking met HHS Delfland is de energiepotentie van het

beheersgebied in beeld gebracht

Kansrijke locaties HHS Delfland

De energiepotentie van 9 bestaande grootste gemalen (van ca. 100)

in totaal 516 GWht aan thermische energie.

In vergelijk: De totale hoeveelheid windenergie in Zuid-Holland die in

2011 is opgewekt (CBS-gegevens) is 550 GWhe.

De energiepotentie van de plassen in het beheergebied Delfland is

ca. 100 TWht warmte en 140 TWht koude.

Gemaal parksluizen

Het gemaal parksluizen kan bij nominaal debiet: 50 GWht koude

leveren. Hiermee levert het gemaal 18 maal meer energie dan dat

het op dit moment gemiddeld verbruikt.

Gemaal parksluizen

De ligging van dit gemaal midden in Rotterdam maakt dat potentiële

afnemers voor deze energie op zeer korte afstanden liggen.

Het Gemaal Parksluizen als duurzame koude centrale zou

bijvoorbeeld de Erasmus Universiteit en/of het Erasmus Medisch

Centrum (binnen straal van 500 m) kunnen koelen.

Doorspoelgemaal grachten van Delft

Het doorspoelgemaal van de grachten van Delft kan een eenvoudig

4 GWht warmte opwekken wat voldoende is voor 400 huishoudens.

De huidige functie van het gemaal is het doorspoelen van de

grachten van Delft om de waterkwaliteit van de grachten te

verbeteren. Hierbij wordt bij het gemaal ook zwerfvuil en drijflagen

verwijderd.

Doorspoelgemaal grachten van Delft

Als het doorspoelgemaal van de grachten van Delft wordt ingezet als

warmte energie gemaal zal het grachtenwater in de zomer niet alleen

worden doorgespoeld maar worden afgekoeld waarmee het zuurstof

gehalte zal toenemen.

Gemaal als energiecentrale

Het resultaat van de winning van warmte of koude is een CO2

neutraal gemaal. Bij het gemaal kan de waterkwaliteit actief worden

verbeterd en gemonitord. De exploitatie van het gemaal kan

vervolgens worden gefinancierd door het vermarkten van de

opgewekte energie door bijvoorbeeld een energiebedrijf.

Smart polder De uitkomst de thematafel Water en Energie is het begrip smart

polder. Met hierin een netwerk van duurzame gemalen en energie

polders met inzicht en controle op het peilbeheer en de

waterkwaliteit.

Smart polder In een netwerk van gemalen is van belang:

• Peilbeheer constant houden (primaire functie wat we als

Nederlanders al eeuwenlang doen)

• Koppeling naar afnemers van energie

• Slim gebruik maken van ICT technologie

o voor goedkope energie (voor verbruik gemaal)

o waterkwantiteit (peil, stroming en afvoer)

o Waterkwaliteit (temperatuur , nutriënten, zuurstof ed.)

Polder mitigatie

Polder mitigatie De stip aan de horzon is een netwerk van intelligente polders op

Nederland schaal. Inzicht in temperatuur, peil en waterkwaliteit

zullen er voor zorgen dat maximaal energie uit waterbeheer kan

worden gehaald in synergie met het duurzaam beheren van onze

watersystemen.

Smart polder als Deltatechnologie We kunnen dus morgen beginnen met het verduurzamen van onze

gemalen en het inrichten van de smartpolder. De smart polder is een

toevoeging aan onze deltatechnologie waarmee Delta’s over de hele

wereld beschermd en nu dus ook verduurzaamd kunnen worden.

Nederland ligt aan een van de grote Delta’s van de wereld. Daarin is

Nederland gewend om te leven met water. Onze kennis van het leven met

water willen wij graag gebruiken om ook internationaal in te zetten, zodat

ook andere landen worden geholpen te profiteren van onze

Deltatechnologie.