1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 2010, definitief3.1.2 VoorzuiveringHet ingenomen water kan veel verontreinigingen bevatten. Deze variëren tussendrijvende of zwevende materialen, zoals algen en sediment, en tot op moleculair niveauopgeloste stoffen zoals zouten en nutriënten. Ondanks optimaal vormgegeven engepositioneerde inlaten, komen veel organische en anorganische verontreinigingen viade inlaten binnen. De benodigde voorzuivering hangt samen met de vereistewaterkwaliteit voor de membranen en de lokale waterkwaliteit. Volgens de rapportagevan Ecofys [2007] is de voorzuivering verantwoordelijk voor een derde tot de helft vande kostprijs van energie geproduceerd door PRO en RED.3.1.3 Pompen, kleppen en leidingwerkGeen bottlenecks.3.1.4 <strong>Energy</strong> Recovery DevicesGeen bottlenecks.3.1.5 MembraanmodulesDe membraanmodule in een Reverse Osmosis drinkwaterinstallatie lijkt op het eerstegezicht goed vertaalbaar naar de membraanopstelling voor PRO. Dit is echter niet hetgeval. Er zijn twee duidelijke verschillen tussen een gangbare RO module en een PROmodule. De meest gebruikte RO module bevat opgerolde membraan-vellen (spiralwoundflat sheet module). Het eerste verschil zit in de meest geschiktestromingsrichtingen aan beide zijden van het membraan: deze staan in een RO moduleloodrecht op elkaar, terwijl ze in een PRO module tegengesteld moeten zijn (Zwan et al.2010). Het tweede verschil is dat een RO module drie aansluitingen heeft (voor zoutwater, voor het zoete permeaat en voor het ingedikte zoute water), terwijl een PROmodule vier aansluitingen nodig heeft. Beide bottlenecks worden ondervangen doorholle vezel membranen (hollow-fibre membranen), maar de geschiktheid van dergelijkemembranen in een PRO module is vooralsnog alleen met rekenmodellen aangetoond(Zwan et al., 2010). Uit Ecofys, 2007 blijkt dat het oppervlakte beslag van een blue<strong>Energy</strong> centrale voor het grootste deel bepaald wordt door de membraaninstallatie.Voor PRO en RED zijn schattingen gemaakt die neerkomen op respectievelijk 14.000m 3 en 7000 m 3 voor een 10 MW centrale.3.1.6 MembranenDe theoretische hoeveelheid energie die aanwezig is, wanneer 1 m 3 /s zoet water (puur)gemengd wordt met een oneindige hoeveelheid (puur) zoutwater, is 2,7 MW (0,74kWh/m 3 ). De theoretisch te winnen hoeveelheid energie bij het samenbrengen van 1 m 3zoutwater en 1 m 3 zoet water, is 1,5 MW (0,41 kWh/m 3 ). Diverse verliezen als gevolgvan de voorzuivering, de mengverhouding tussen zoet- en zoutwater, bleeding vanzoet- (en zout-) water, het rendement van de drukwisselaar en de turbine, zullen dewinbare hoeveelheid energie verminderen. De permeabiliteit voor ionen (RED) of zoetwater en zout (PRO) en de vermogensdichtheid van de membranen bepalen samen deenergieopbrengst.PRO membraanmodules zullen doorontwikkeld worden uit bestaande BWROmembranen of NF membranen, die beide al op grote schaal geproduceerd worden.10 van 40 <strong>Belemmeringenscan</strong> <strong>Blue</strong> <strong>Energy</strong> <strong>Nederland</strong>
15 juli 2010, definitiefMomenteel ligt de bruto vermogensdichtheid van PRO-membranen op 5 W/m 2 en voorRED-membranen op ongeveer 1 W/m 2 (Post, 2009). Deze specifieke opbrengst bepaaltsamen met de kostprijs van de membranen een gedeelte van de kWh-prijs.Andere aspecten die invloed hebben op de performance van de membranen zijn:• De gevoeligheid van de vermogensdichtheid voor gradiëntfluctuaties en/offluctuaties uitsluitend in het zoute- dan wel zoete water.• Het optreden van kortsluitstromen aan de rand van RED-membranen.• De lokale verlaging van de zoutgradiënt doordat water door het PRO-membraandiffundeert (Concentratie-polarisatie).• Het vertonen van niet-ideaal gedrag door de membranen.• Eigenschappen van “steunmaterialen“ die de zoutgradiënt en/of hetwatertransport en/of de aangroei/dichtslibbing beïnvloeden.De huidige prijs voor RED-membranen is hoog (orde 200 €/m 2 ) . De markt voor REDmembranen is in vergelijking met de markt voor RO en NF membranen relatief kleinmet een klein aantal membraan-leveranciers wereldwijd. Gegeven het feit dat hetmondiale potentieel enorm groot is, is een evenredig grote potentiële afzetmarktaanwezig. De kans dat de prijzen van RED membranen na verloop van tijd fors zullendalen, is hierdoor reëel. Post (2009) werkt een rekenvoorbeeld uit met een membraanprijsvan 2 €/m 2 . De huidige prijs van BWRO (brackish water reverse osmosis en NF(nanofiltratie) membranen is een stuk lager (orde 2.50 €/m 2 ), maar de ruimte voorverdere prijsdalingen lijkt beperkt.De aangroei van bacteriën en de dichtslibbing door onzuiverheden veroorzaken eenlagere doorlaatbaarheid en lagere performance van de membranen.Schoonmaakprocedures en het toepassen van reinigingsmiddelen zijn hierdoornoodzakelijk. De “intensiteit” van de voorzuivering bepaald hoeveel verontreinigingen bijde membraanmodules terechtkomen en bepaalt daarmee de frequentie vanschoonspoelprocedures en de hoeveelheid schoonmaakmiddelen die gebruikt moetenworden. Ook zorgt snellere vervuiling van de membranen voor een vermindering in decontinuïteit van de elektriciteitsproductie. De milieuvriendelijkheid van deschoonmaakmiddelen behoeft nog ook aandacht omdat deze vaak bestaan uit chloor-,loog- of zuurverbindingen en niet rücksichtslos in het milieu terecht dienen te komen.3.1.7 WateruitlaatDe uitlaat van brak water dient op een dusdanige manier geplaatst te worden datkortsluitstromen tussen deze en de waterinlaten niet, of zeer zeldzaam, op kunnentreden. Afhankelijk van de lokale omstandigheden kan dit wel of niet gerealiseerdworden [zie ook bottleneck waterinlaten]. Hiernaast is het van belang om de uitlaatdusdanig vorm te geven dat de energieverliezen bij het uittreden van het waterminimaal zijn.Wanneer volumes water, in de orde van tientallen tot honderden kubieke meters perseconde, de wateruitlaatbuis verlaten, is de kans aanwezig dat rondom deze uitlaaterosie optreedt. Erosie kan de fundering van een waterkering ondermijnen, zowel bijwaterkerende constructies als bij duinen en dijken.<strong>Belemmeringenscan</strong> <strong>Blue</strong> <strong>Energy</strong> <strong>Nederland</strong> 11 van 40
- Page 1: Belemmeringenscan Blue EnergyNederl
- Page 6 and 7: 1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 20
- Page 8 and 9: 1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 20
- Page 10 and 11: 1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 20
- Page 12 and 13: 1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 20
- Page 14 and 15: 8 van 40 Belemmeringenscan Blue Ene
- Page 18 and 19: 1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 20
- Page 20 and 21: 1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 20
- Page 22 and 23: 1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 20
- Page 25 and 26: 15 juli 2010, definitief4 Betrokken
- Page 27 and 28: 15 juli 2010, definitiefHij zag mog
- Page 29 and 30: 15 juli 2010, definitief5 Innovatie
- Page 31 and 32: 15 juli 2010, definitief6 Advies ov
- Page 33 and 34: 15 juli 2010, definitiefExpertise v
- Page 35 and 36: 15 juli 2010, definitiefExpertise v
- Page 37: 15 juli 2010, definitief7 Aanbeveli
- Page 40: 1202044-005-VEB-0001, 6 augustus 20