Cursus Projectanalyse Schone Energie

1. Projectanalyse Kleinschalige Waterkracht Cursus Projectanalyse Schone Energie Run-of-River Kleinschalig Waterkrachtproject, Canada Fotocredit: SNC-Lavalin © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

2. Doelstellingen • Herhalen basiskennis Kleinschalige Waterkrachtcentrales • Behandelen hoofdpunten Projectanalyse Kleinschalige Waterkracht • Introductie RETScreen® Projectmodel Kleinschalige Waterkracht © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

3. Waarin voorzien kleinschalige waterkrachtcentrales? • Elektriciteit voor • Centrale netwerken • Geïsoleerde Netwerken • Autonome elektriciteits- voorziening …maar ook… • Betrouwbaarheid • Hele lage bedrijfskosten • Verminderde invloed voor prijsschommelingen Fotocredit: Robin Hughes/ PNS © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

4. Beschrijving kleinschalige waterkrachtcentrales Reservoir Verval (m) Stuw-dam en spilsluis Krachtcentrale Vuilrooster Elektrische Regeling Drukpijp Verbinding met elektriciteitsnet Verdeelstation Debiet (m3/s) Generator uitlaat Turbine Vermogen in kW ≈7 x Verval xDebiet Waterinlaat

5. “Kleinschalige” Waterkrachtprojecten • “Kleinschalig” is niet universeel gedefinieerd • Grootte van project niet alleen gerelateerd aan elektrisch vermogen, maar ook aan hoge of lage verval Typisch Vermogen RETScreen®Debiet RETScreen® Buisdiameter Micro < 100 kW < 0,4 m3/s < 0,3 m Mini 100 to 1.000kW 0,4 to 12,8 m3/s 0,3 to 0,8 m Klein 1 to 50 MW > 12,8 m3/s > 0,8 m © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

6. Soorten Kleinschalige Waterkrachtprojecten • Soort netwerk • Centraal netwerk • Geïsoleerd netwerk of autonoom • Soorten civiele werken • “Run-of-river” • Geen wateropslag • Vermogen varieert met beschikbaar debiet in rivier: lager gegarandeerd vermogen • Reservoir • Hoger gegarandeerd vermogen, jaar rond • Normaal aanzienlijke dam nodig 17,6-MW Run-of-River Waterkrachtproject, Massachusetts, VS Fotocredit: PG&E National Energy Group/Low Impact Hydropower Institute 4,3-MW Run-of-River Waterkracht Project,Oregon, VS Fotocredit: Frontier Technology/ Low Impact Hydropower Institute © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

7. Componenten: Civiele werken • Bepaalt normaalgesproken 60% van de initiële kosten van de installatie • Scheidingsdam of stuw • Simpel geconstrueerde lage dam voor run-of-river • Beton, hout, metselwerk • Alleen kosten voor dam kunnen het project al onhaal- baar maken • Water doorgang • Inlaat met vuilrooster en sluisdeur; uitlaat bij uitgang • Gegraven kanaal, ondergrondse tunnel en/of drukpijp • Kleppen/sluisdeur bij in-uitgang turbine voor onderhoud • Krachtcentrale • Gebouw voor turbine, mechanische en elektrische installatie Fotocredit: Ottawa Engineering © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

8. Componenten: Turbine • Op schaal verkleinde versie van grootschalige waterkrachtturbines • Rendement van 90% mogelijk • Bij run-of-river is debiet tamelijk wisselend • Turbine moet goed functioneren bij een range van debieten, of meerdere turbines moeten worden gebruikt • Reactie: Francis, propeller met vaste hoek, Kaplan • Voor toepassingen met lage tot gemiddelde verval • Turbines die geheel onder water staan die gebruik maken van waterdruk en kinetische energie • Impuls: Pelton, Turgo, Crossflow • Voor toepassing met hoge verval • Gebruikt kinetische energie van een straal water met hoge snelheid Pelton Turbine Fotocredit: PO Sjöman Hydrotech Consulting Francis Turbine Fotocredit: PO Sjöman Hydrotech Consulting

9. Componenten:Elektrische en overige onderdelen • Generator • Inductie • Moet in contact staan met andere generatoren • Gebruikt om grote netwerken te voeden met elektriciteit • Synchroon • Kan geïsoleerd van andere generatoren functioneren • Voor autonome toepassing en geïsoleerde netwerken • Overige onderdelen • Snelheidsregelaar om snelheid turbine & generator gelijk te maken • Kleppen, elektronische regelingen, beveiliging • Transformator © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

10. Wereldwijde potentie waterkracht • Er valt meer regen op de continenten dan er verdampt • Voor evenwicht, moet de regen door rivieren naar de oceanen stromen Technisch potentieel(TWh/year) % Ontwikkeld Afrika 1.150 3 Zuid-Azië en Midden Oosten 2.280 8 China 1.920 6 Vroegere Sovjet Unie 3.830 6 Noord-Amerika 970 55 Zuid-Amerika 3.190 11 Centraal-Amerika 350 9 Europa 1.070 45 Australazië 200 19 Bron: Renewable Energy: Sources for Fuels and Electricity, 1993, Island Press. © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

11. Locatie waterkracht • Erg plaatsafhankelijk: een geschikte rivier is nodig! • Hoogteverschil over een relatief korte afstand (verval) • Acceptabele variatie in debiet over tijd: debiet-tijdsduurkromme • Rest-debiet reduceert debiet beschikbaar voor kracht • Bepalen van debiet-tijdsduurkromme gebaseerd op • Metingen van debiet over tijd • Grootte van afvoer boven de locatie, specifieke “run-off” en de vorm van de debiet-tijdsduurkromme Debiet-tijdsduurkromme Debiet (m3/s) Percentage tijd debiet >= (%) © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

12. Kosten Kleinschalige Waterkrachtcentrales • 75% van de kosten zijn locatie gebonden • Hoge initiële kosten • Maar civiele werken en apparatuur kunnen > 50 jaar mee • Hele lage bedrijfs- en onderhoudskosten • Een deeltijdoperator is normaal voldoende • Periodiek onderhoud van grote onderdelen vereist externe bedrijven • Projecten met hoge verval zijn meestal goedkoper • Normale range: $ 1.200 tot $ 6.000 per geïnstalleerde kW Fotocredit: Ottawa Engineering © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

13. Aandachtspunten bij kleinschalige waterkrachtprojecten • Houd kosten laag door eenvoudig ontwerp en praktische,gemakkelijk te bouwen civiele infrastructuur • Bestaande dammen en civiele infrastructuur kunnen worden gebruikt • Ontwikkelduur 2 tot 5 jaar • Studies over aanbod en milieueffecten: vergunningen • Vier fasen in engineering: • Verkenningsstudies / hydraulische studies • Pré-haalbaarheidsstudie • Haalbaarheidsstudie • Systeemplanning en projectontwerp Fotocredit: Ottawa Engineering © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

14. Milieueffecten Kleinschalige Waterkracht • Kleinschalige ontwikkeling van waterkracht kan verandering brengen in: • Visstand • Landschapsschoon • Gebruik voor verkeer en recreatie • Impact en eisen aan evaluatie van milieueffecten hangen af van locatie en type project: • Run-of-river bij bestaande dam: relatief klein • Run-of-river bij niet ontwikkelde locatie: dam/stuw/aftakkingconstructie • Projecten met wateropslag: meer effecten die toenemen met de schaal van het project © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

15. Voorbeelden: Slowakije, Canada en VS Centrale Netwerken, Kleinschalige Waterkrachtcentrales • Run-of-river projecten zullen netwerk voeden wanneer er debiet is • In eigendom van energiebedrijven of van onafhankelijke energieproducenten met langlopende koopcontracten Kleine waterkrachtcentrale,zuidoosten VS Fotocredit: CHI Energy 2,3-MW, 2 Turbine, Jasenie, Slowakije Kleine waterkrachtcentrale, Newfoundland, Canada Fotocredit: Emil Bedi (Foundation for Alternative Energy)/ Inforse Fotocredit: CHI Energy © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

16. Voorbeelden: VS en ChinaGeïsoleerd netwerk; Kleinschalig Waterkrachtcentrale • Afgelegen nederzettingen • Afgelegen bewoners en industrie Kleine Waterkrachtgeneratoren, China Fotocredit: International Network on Small Hydro Power • Hogere prijs betaald voor elektriciteit • Run-of-river projecten hebben normaal additionele capaciteit nodig en kunnen meer debiet verwerken dan nodig voor vraag King Cove 800 kW Kleine Waterkrachtcentrale,Stad met 700 mensen Fotocredit: Duane Hippe/ NREL Pix © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

17. RETScreen®Kleinschalige Waterkrachtmodel • Wereldwijde analyse van energieproductie, kosten over de levensduur en afname van emissie van broeikasgassen • Centraal netwerk, geïsoleerd netwerk en autonome centrale • Een enkele microturbine tot meerdere kleine turbines • “Formules” voor kostprijsberekening • Nog niet meegenomen: • Seizoenvariatie in de belasting van geïsoleerde netwerken • Variatie in verval bij projecten met opslag (gebruiker moet gemiddelde waarde invoeren) © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

18. RETScreen®Energieberekening Kleinschalige Waterkracht Belasting-tijdsduurkromme Debiet-Tijdsduur Kromme Berekening rendementskromme turbine Berekening capaciteit installatie Berekening vermogen-tijdsduur kromme Berekening beschikbare duurzame energie Zie Elektronisch Handboek Analyse Schone Energieprojecten: RETScreen® Engineering en Cases Hoofdstuk Projectanalyse Kleinschalige Waterkrachtprojecten Berekening geleverde duurzame energie (geïsoleerd netwerk en autonoom) Berekening gelever-de duurzame energie (centraal netwerk

19. Voorbeeldvalidatie van het RETScreen®Project model voor Kleinschalige Waterkracht • Rendement Turbine • Vergeleken met data van fabrikant van een geïnstalleerde 7 MW GEC Alsthom Francis turbine • Capaciteit en opbrengst centrale • Vergeleken met HydrA bij een Schotse locatie • Alle resultaten binnen 6,5% 100% 80% Fabrikant RETScreen 60% Rendement (%) 40% Rendementskromme waterkrachtturbine 20% RETScreen versus fabrikant 0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Percentage van nominaal debiet • Formules voor kostprijsberekening • Vergeleken met RETScreen®, binnen 11% van een gedetailleerde kostenraming voor een 6 MW project in Newfoundland © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

20. Conclusies • Kleinschalige waterkrachtprojecten (tot 50 MW) kunnen elektriciteit leveren aan centrale of geïsoleerde netwerken en autonome energievoorzieningen • Run-of-river projecten • Lagere kosten & minder milieueffecten • Maar backup vermogen is nodig bij geïsoleerde netwerken • Initiële kosten hoog en voor 75% locatie gebonden • RETScreen® maakt schatting van vermogen, gegarandeerd vermogen, opbrengst en kosten gebaseerd op kenmerken locatie zoals debiet-tijdsduurkromme en verval • RETScreen®kan de kosten van een pré-haalbaarheidsstudie aanzienlijk verlagen © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.

21. Vragen? Module Analyse Kleinschalige Waterkrachtprojecten RETScreen® Internationale cursus voor Analyse Schone Energieprojecten Voor meer informatie bezoek de RETScreen Website op www.retscreen.net © Minister van Natuurlijke Hulpbronnen Canada 2001 – 2006.