DEL029 1230743 JIP Energiebesparing gemalen

Aanleiding van het project

De Unie van Waterschappen (UvW) heeft in het voorjaar van 2010 met het Rijk een Klimaatakkoord getekend. In dit akkoord zijn de ambities van de waterschappen voor klimaat en duurzaamheid vastgelegd. Een onderdeel van dit akkoord betreft de doelstelling om 30% energie-efficiency te behalen in de periode 2005-2020. Onder energie-efficiency wordt hierbij verstaan: energiebesparing en inzet van duurzame energie.
RVO, de Unie van Waterschappen en STOWA hebben recent de meerjaren-afspraken energie-efficiency verbreedt van afvalwaterzuiveringen naar het watersysteem. In het watersysteem liggen nog tal van kansen op het gebied van energie-efficiency ([1]). Van de waterschappen heeft 75% aangegeven nog niet de energie-efficiency van de gemalen te bewaken.

Doel van het project

Het hoofddoel van dit project betreft de ontwikkeling van een toolbox voor nieuwe regelingen van gemalen met het oog op energie- en eventuele kostenbesparing, als alternatief voor de huidige peilgestuurde regelingen. Behalve van de hydraulische eigenschappen van de pompen maakt het nieuwe regelsysteem optimaal gebruik van:
– weersvoorspellingen van regenval,
– voorspellingen van buitenwaterniveaus, bv. getijdenbewegingen,
– bergingscapaciteit in het achterland,
– variaties in de kostprijs van energie, bv. dag- en nachttarieven en / of variabele marktprijzen (APX)
– voorkomen onbalans in vraag en aanbod van elektriciteitsvoorziening t.g.v. een toenemend percentage zon- en windenergie.

Omschrijving van de activiteiten

In dit project gaat het enerzijds om de ontwikkeling van de techniek (sturingsalgoritme) maar anderzijds ook om de implementatie. Dit laatste is meer organisatorisch en procesmatig van aard, maar blijkt in de praktijk van groot belang om een sturingssysteem ook daadwerkelijk van de grond te krijgen. Het project valt daarom uiteen in drie delen:
1. de ontwikkeling van een generieke open source RTC-tools 2.0 versie
2. Flexibiliteit gemalen op energiemarkten
3. de implementatie van het systeem in de vorm van 4 pilots bij 4 waterschappen.
Onderdeel 1. (RTC Tools 2.0) wordt uitgevoerd door een postdoc van TU/e en Deltares, de hoofdontwikkelaar van RTC Tools. Onderdeel 2. (Flexibiliteit Energiemarkt voor waterschappen) wordt uitgevoerd door e-Risk Group. Onderdeel 3. (Pilots) wordt uitgevoerd door Deltares en Nelen & Schuurmans.

Verwachte resultaten

Het resultaat van onderdeel 1. is een open source software module RTC Tools 2.0, die geschikt is voor integratie in de huidige generatie operationele waterbeheersystemen. Deze module is bovendien in 4 uiteenlopende pilots getest, waarin verschillende aspecten (pomptypen, vismigratie, verschillende regelstrategieen en onzekerheden) zijn getest. Het hoofdresultaat van onderdeel 2. is een rapport over de economisch optimale strategie om flexibiliteit in het watersysteem op een energiemarkt beschikbaar te maken, inclusief operationele en juridische eisen voor flex-sturing. e-Risk gaat bovendien een aantal scenario\\\’s ontwikkelen om de indirecte CO2 besparing tgv dergelijke Flex-sturingen te kwantificeren. Onderdeel 3. (Pilots) zijn 4 concrete implementaties van flex-sturingen, die in minimaal 2 varianten (optimaal voor energiegebruik/CO2 en optimaal voor energiekosten) worden vergeleken met de huidige peilsturing.

Innovativiteit

De gangbare sturing van gemalen is een lokale peilgestuurde regeling. De huidige state-of-the-art is een zogenaamde Model-Predictive-Control (MPC) regeling, waarmee geanticipeerd kan worden op toekomstige veranderingen in het systeem (m.n. verwachte neerslag en getijvariatie). MPC regelingen worden tot nu toe slechts incidenteel gebruikt om piekwaterstanden te verlagen. Het vernieuwende van dit project zit vooral in het meenemen van veel meer pompinformatie in de MPC-regeling, zodat het energieverbruik daadwerkelijk geoptimaliseerd en nauwkeurig voorspeld kan worden. Hierdoor wordt het mogelijk om de flexibiliteit te bepalen en de gemalen optimaal op een energiemarkt in te zetten. Deltares heeft ervaring met MPC regelingen, waaronder de sturing van een cascade van waterkrachtcentrales (in de VS en Brazilie) en in het warmtenetwerk van de TU Delft, waarin MPC wordt gebruikt om de inzet van gasketels te minimaliseren.

Valorisatie

Dit project is een noodzakelijk stap om de beschikbare flexibiliteit in het watersysteem aan energiemarkten te kunnen koppelen. Daarmee wordt een volgende stap gezet in de energietransitie, omdat flexibiliteit noodzakelijk is voor verdere verduurzaming van de energiemix. Project draagt verder bij aan de stabiliteit van het electriciteitsnet door de inzet van gemalen te kunnen afstemmen op de energiemarkt, waardoor grote investeringen tbv netverzwaringen uitgesteld of afgesteld kunnen worden. Waterschap Zuiderzeeland heeft al aangegeven op gezette tijden de pers te betrekken bij de voortgang in dit project. Verdere valorisatie vindt plaats dmv voortgangspresentaties, workshops, journal papers, conferentiebijdragen en publicaties in vakbladen. Tenslotte zal de voortgang gepubliceerd worden in Nieuwsbrieven en andere communicatiekanalen van STOWA, Deltares en andere participanten.

Link naar projectresultaten…