Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Waterkrachtcentrale stuwt Borgharen
Bron: Technisch Weekblad, 6 maart 2010.
Naar verwachting zal het Bosscherveld bij Maastricht de locatie worden van een nieuwe waterkrachtcentrale. De centrale zal een vermogen hebben van 11 MW in het Bosscherveld, naast de stuw van Borgharen.
Een consortium van de bedrijven Abra, International Hydro, Greenchoice, en World Improvement Money hebben op 23 februari 2010 de bouw van de waterkrachtcentrale bekend gemaakt.
De waterkrachtcentrale zal met een geschatte jaarproductie van 46 miljoen kWh in de energieconsumptie van 13.000 huishoudens kunnen voorzien. De bouwkosten bedragen 42 miljoen euro.
Volgens directeur Alex Schoep is zijn bedrijf International Hydro in afsluitende onderhandelingen met Rijkswaterstaat over het visgeleidingssysteem en de vistrappen. Na deze gesprekken kan een bouwvergunning worden aangevraagd. International Hydro heeft in totaal zes waterkrachtcentrales in exploitatie, hiervan staan er drie in Duitsland en drie in Frankrijk. Verder heeft International Hydro er nog drie in aanbouw. Alex Schoep meent dat Nederland nog weinig ervaring heeft met waterkracht. Volgens hem worden in Frankrijk en Duitsland veel sneller de benodigde vergunningen afgegeven.
Al lange tijd zijn er ideeën om het 4,5 meter hoge verval in de Maas aan te wenden voor de opwekking van electriciteit. Zo wilde ook energiebedrijf Esssent op precies dezelfde plek een waterkrachtcentrale bouwen. Na de afschaffing van de ecotax besloot Essent de plannen niet te realiseren. Hierna koos ingenieur Anton van der Boom, werkzaam bij Abra, ervoor om de draad weer op te pakken. Abra is een van de vier bedrijven in het huidige consortium.
In Nederland bestaat slechts 0,2 procent van de electriciteit uit energie afkomstig van waterkracht. Data van Rijkswaterstaat tonen echter aan dat waterkracht potentiëel in tien procent van de benodigde electriciteit in ons land kan voorzien.
Vragen en opdrachten
Het genoemde vermogen van de centrale is het piekvermogen.
a) Bereken hoeveel uur per jaar de centrale werkt, als je uitgaat van zijn piekvermogen.
b) Geef twee redenen, waarom de centrale niet het hele jaar op vol vermogen kan werken.
In het artikel staat het hoogteverschil gegeven. Ga er van uit dat de energie van dit hoogteverschil gebruikt wordt met een rendement van 90%.
c) Bereken hoeveel water bij piekvermogen door de centrale moet stromen.
Zoeken op internet leverde de informatie dat het maximale debiet van de centrale 300 m3/s bedraagt.
d) Komt dit overeen met de uitkomst van vraag C?
Uitwerking vraag (a)
De geschatte jaarproductie is 46 miljoen kWh, terwijl het piekvermogen 11 MW is. Het aantal uur dat de centrale op piekvermogen moet draaien om de jaarproductie te bepalen is dan te berekenen met:
E = P*t
t = E / P = 46 * 106 (kW) / 11 * 103 (kW) = 4,2 * 103 s
Dit komt overeen met 174 dagen.
Uitwerking vraag (b)
- De Maas stroom niet altijd even hard.
- De Maas heeft in de zomer minder water.
- De centrale ligt ook wel eens stil wegens onderhoud.
Uitwerking vraag (c)
Het uitgaande vermogen is 11 MW en het rendement van de centrale is 90%. Dan moet het ingaande vermogen gelijk zijn aan:
11/0,40 = 12,2 MW
Dus per seconde is dit een zwaarte-energie van 12,2 MJ. Het hoogte verschil in de centrale is gegeven in het artikel, namelijk 4,5 m. De massa van de hoeveelheid water die per seconde door de centrale moet stromen is dan:
Ez = m*g*h
m = Ez / (g*h) = 12,2 * 106 / (9,81 * 4,5) = 276 * 103 kg
Dit komt overeen met 276 m3.
Uitwerking vraag (d)
De twee getallen komen aardig overeen.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
