De industrie innoveert en toont grote interesse
De industrie ontwikkelt nieuwe concepten voor het pompturbinesysteem van Delta21. Er is veel belangstelling vanuit zowel de onderzoeks-, advies- als de pompturbinesector voor de stroomopslagfunctie in het Energieopslagmeer en voor de toepassing van hun “low-head – high-volume” type pompturbines. Deze belangstelling vanuit Nederland is logisch, want in onze polders staan al meer dan 3600 gemalen en sinds Leeghwater heeft Nederland een zeer lange traditie met dit type pompen.. Zowel Pentair/NijhuisPompen, IHC als Fish Flow zien, naast Delta21, grote toepassingsmogelijkheden in en buiten Nederland voor hun dit soort pompturbinesystemen.
Ook Europa ziet kansen onder andere met het Alpheus project. Dit project, waar ook 10 Europese universiteiten aan meedoen, zoekt naar een efficiency verbetering van pompturbinesystemen.
Niet alleen Europa, ook wereldwijd.
Royal Haskoning DHV ontwerpt met succes wereldwijd veel pomp- en turbinesystemen voor laaggelegen gebieden, met name in een aantal Aziatische landen. Royal Haskoning DHV voorziet als gevolg van de snelle inklinking van de bodem en de zeespiegelrijzing grote mogelijkheden voor pompturbinesystemen. In de vruchtbare laaggelegen delta’s en grote steden aan zee komen steeds meer gebieden onder de zoutwaterspiegel en wordt het ook daar ”pompen of verzuipen”.
Efficiency en visvriendelijkheid
Een efficiency van 85% van pompen en turbines is een vaak gehanteerde standaard grens, de meeste pompleveranciers kunnen dat wel garanderen. De ambitie van de leveranciers is echter om de efficiency van zowel de pomp- als de turbinefunctie verder op te krikken naar wellicht 90%. Daarnaast hebben alle pompturbineleveranciers de laatste decennia veel onderzoek en praktijkproeven gedaan naar de visvriendelijkheid van deze pompturbinesystemen, soms samen met Rijkswaterstaat. Er zijn inmiddels veel waardevolle ontwerpregels voor pompturbines ontwikkeld. Als deze eisen worden aangehouden, kunnen deze leveranciers ook een zeer geringe visschade garanderen.
Uniek concept binnen Delta21
Het unieke van Delta21 is dat de pompfunctie gecombineerd wordt met de turbinefunctie. Dat verhoogt de betrouwbaarheid niet alléén aanzienlijk, maar zo wordt het systeem ook meteen dagelijks benut, in plaats van eens per 5 jaar. Binnen het Delta21 plan zijn de pompen met een opgesteld vermogen van 1,8 GWe nodig voor de waterveiligheid om het overtollige rivierwater naar zee af te voeren tijdens extreme waterveiligheidssituaties. Gelukkig komen deze extreme situaties zelden voor.
Pompen en turbines in één constructie zijn in een aantal seconden om te keren, zodat ze ook goed kunnen dienen bij korte pieken en dalen in de stroomvoorziening. Dit past uitstekend in de toenemende toepassing van weersafhankelijke energiesystemen.
Lage faalkans
Omdat het pompsysteem moet functioneren tijdens extreme situaties is een lage faalkans cruciaal voor de betrouwbaarheid. Voor deze Delta21 toepassing zijn minimaal 200 pompturbines van 5-9 MW nodig. Bij dagelijks gebruik wordt de faalkans per pomp al zeer gering. Verder worden in het ontwerp minstens 3 reservepompturbines voorzien, die dienen voor jaarlijks onderhoud en voor reserve. Door het grote aantal pompen echter wordt de faalkans van het hele systeem lager dan eens per 10 miljoen jaar.
De zekerheid van de stroomvoorziening tijdens noodsituaties cruciaal en zal daarom voldoende robuust en betrouwbaar moeten zijn (“redundancy”).
Onderzoek en innovatie
Ruben Ansorena Ruiz en Yordi Paasman kozen in 2020 dit thema voor hun afstudeerwerk. Ruben doet zijn promotie inmiddels bij Alpheus en Yordi past zijn kennis toe in de offshore bij Ballast Nedam. Loïc Jacquemin, eveneens van TU Delft heeft samen met Royal Haskoning DHV een zeer innovatief pompturbinesysteem ontworpen, gebruik makend van de pompturbinetechnologie van Pentair. Binnenkort zal hij afstuderen en in de volgende nieuwsbrief zullen wij zeker hieraan aandacht besteden. Een eerste idee van zijn onderzoek kunnen wij echter al laten zien.
Ook FishFlow Innovations toont interesse voor het Delta21 concept en adviseert om hun vijzelpompturbine concept mee te nemen in de afweging van pompturbinesystemen. Inmiddels ligt er een compleet schetsontwerp van FishFlow Innovations voor de toepassing in het Energieopslagmeer van Delta21. Fish Flow Innovations claimt niet alléén een hoge efficiency, maar ook een eenvoudiger civiel technisch systeem met lagere onderhouds- en aanlegkosten en bovendien een volledig visvriendelijk systeem.
Een innovatief ontwerp van FishFlow Innovations voor het Energieopslagmeer van Delta21
“Great expectations”
Er is dus een brede belangstelling vanuit het bedrijfsleven en dus zijn er keuzemogelijkheden en is er een gezonde concurrentie. We rekenen erop dat er volop kansen zijn voor een verdere vergelijking en optimalisatie van pompturbinesystemen. Alle betrokken (pomp)partijen steunen het door Delta21 ontwikkelde concept en bieden een zeer betrouwbaar systeem. Zij zien ook allemaal grote kansen voor export van dit typisch Nederlandse product.
Wij gaan door met onderzoek op TUDelft en met de leveranciers om alle aangeboden systemen verder op haalbaarheid te onderzoeken om daaruit het meest optimale en betrouwbare ontwerp te kiezen. Vervolgens kan het meest geschikte pompturbineconcept dan door een onafhankelijk bureau worden gevalideerd en kan het definitieve ontwerpproces beginnen. Het zal straks de aanbiedende partijen helpen om sneller keuzes te maken en met scherpe aanbiedingen te komen.
