Energieconcept techniek

ROMANIC TURBINE/POMPCOMBINATIE MET ENERGIEBUFFER De Watermachine Stadsblokken is een waterkrachtcentrale en zal als waterbuffer gaan fungeren voor de binnenstad van Arnhem en primair voor het Stadhuis en het Provinciehuis. Als het aanbod aan duurzame energie laag is maar de vraag hoog, zal er water uit de buffer door de turbine stromen waardoor elektriciteit opgewekt kan worden om wél te kunnen voldoen aan de vraag. Echter als het aanbod aan duurzame energie hoog en ongebruikt is, en de vraag laag, zal met de restenergie water uit de Rijn omhoog gepompt worden om op te slaan in de waterbuffer. Dit waterbuffer is als het ware opgeslagen energie die ingezet kan worden als de vraag hoog is.

lage vraag / hoog aanbod pompen

hoge vraag / laag aanbod energiewinning

Als gevolg van het toenemend aandeel duurzame energie (vooral uit zon en wind) zal het aanbod aan energie op het elektriciteitsnet steeds sterker gaan fluctueren. Geregeld krijgt elektriciteit een negatieve prijs om afname ervan te bevorderen. Anderzijds is er ook sprake van dagelijkse pieken in verbruik van elektriciteit in de ochtend en vroeg in de avond.

Voornamelijk bij utilitaire gebouwen als een stadhuis of provinciehuis is de fluctuatie in het aanbod energie sterk aanwezig. Er is hier sprake van een grote mate van afhankelijkheid van duurzame energie, meer dan de meeste huishoudens in de oude binnenstad. Juist daarom vormen deze twee functies, aangevuld met de Eusebiuskerk -die zo’n centrale rol speelt in de beleving van de binnenstad- de perfecte doelgroep voor dit energieconcept.

Door deze buffer is het mogelijk de pieken en de dalen in de vraag en aanbod van energie in Arnhem op te vangen. In opdracht van de Provincie Gelderland is onderzoek gedaan naar de kansen van deze pomp/turbinecombinatie.15,16 Geconcludeerd werd dat het concept potentie heeft. Dit heeft echter nog niet geleid tot investeringen of uitvoering.

INNOVATIE Het ontwikkelen en toepassen van nieuwe technologieën in een publiek-private context blijkt niet eenvoudig, wordt ook duidelijk uit een rapport van Erasmus Universiteit Rotterdam, Erasmus School of Social and Behavioural Sciences en Departement Bestuurskunde & Sociologie.17 Het blijkt lastig te zijn om overheidsinstanties te verleiden om nieuwe nog-niet bewezen technologie (‘non-proven technology’) toe te passen voor het uitvoeren van hun taken. De redenen voor deze aarzelingen vloeien voort uit risicomijdend gedrag, formele, juridische voorschriften voor technologietoepassing en het ontbreken van urgentie.

De urgentie moet daarom wellicht uit een externe hoek komen buiten de waterschappen. In dit geval komt de urgentie uit Stadsblokken zelf. Vanuit de urgentie het gebied te revitaliseren ontstaat de mogelijkheid om innovatie van waterschappen met sociale en recreatieve stadsontwikkeling te integreren en combineren.

toenemend aandeel duurzame energie aanbod duurzame energie zal sterker fluctueren vraag en aanbod van duurzame energie heeft dagelijkse pieken die niet evenredig benut worden

15 Royal Haskoning DHV. (2016, december). Onderzoek potentie energie uit waterkracht in Provincie Gelderland. 16 Royal Haskoning DHV. (2016, november). Aanvullende werkzaamheden. 17 DMEC. (2018, december). DMEC-EINDRAPPORT_FINAL.

TECHNIEK In tegenstelling tot traditionele technologieën hebben deze rotoren geen bladen maar grote ‘lobben’. De twee ‘rotorlobben’ zijn geplaatst in een caisson ter grootte van een container. Een klein drukverschil tussen twee waterlopen brengt deze lobben in beweging. Zo wordt energie opgewekt. Niet uit de snelheid van stromend water maar uit het drukverschil tussen 2 waterlichamen (het zogenoemde hydrostatische principe). Zowel de rotoren als het caisson zijn gemaakt van beton waardoor de productiekosten en de onderhoudskosten uitzonderlijk laag zijn. De rotorlobben kunnen worden stilgezet en aangedreven.

Voordelen: - Multifunctionaliteit: energie opwekken, water pompen, watergangen veilig afsluiten en waterstromen beheersen. - Efficiënt opwekken van energie uit water met een lage snelheid (laag verval). - Relatief lage aanlegkosten en zeer onderhoudsvriendelijk.17

SMART POLDER (IF TECHNOLOGY) Het werklandschap zal 100% procent zelfvoorzienend zijn. Een secundair energiesysteem -het Smart Poldersysteem- draagt hieraan bij en zorgt voor verwarming en verkoeling van het werklandschap. Zowel de multifunctionele ruimtes in het entreegebouw, als de kantoren en de controlekamer (en in mindere mate de turbinehallen) moeten geklimatiseerd worden. Dit wordt mogelijk gemaakt door warmte uit oppervlaktewater te onttrekken. In de zomer wordt warmte uit de baai onttrokken en opgeslagen in een Warmte en Koude Opslagsysteem (WKO). Deze warmte zal vervolgens in de winter weer worden opgepompt om met behulp van een warmtepomp te worden opgewaardeerd voor het verwarmen van de gebouwen én het tapwater. Door het opslaan van de hoge temperaturen (meer dan 20°C) uit het warmere baaiwater heeft de installatie een beter rendement dat traditionele bodemenergiesystemen.18

Na een gesprek met IF-Technology19, werd duidelijk dat energieopwekken uit de Rijn in Stadsblokken daadwerkelijk potentie heeft. Dit gesprek gaf inspiratie en draagvlak om ook het SmartPolder systeem in te passen in het ontwerp. Deze twee systemen zijn complementair aan elkaar en voegen zelfs een functie toe. ENERGIECONCEPT KOPPELEN AAN PUBLIEKE FUNCTIE De Smart Polder kan uitstekend gekoppeld worden aan een publieke functie. Dit heeft te maken met de goede kwaliteit van het water dat uit na de warmteafgifte in de uitgiftepolder stroomt. De uitgiftepolder is gemonitord water met uitsluitend gezond vitaal water, waar geen botulisme in kan ontstaan. Hierdoor is het uitermate geschikt voor recreatief gebruik. In de polder kan ‘s zomers gezwommen worden en hij kan ‘s winters als schaatsbaan ingezet worden. Het energieconcept maakt het mogelijk dat het terrein jaarrond kleinschalig gebruikt kan worden.

18 STOWA 2017-33. (2017). Thermische energie uit oppervlaktewater. 19 IF Technology - Biemond, H. - Senior Concept Developer. 20 IF Technology. (2020, 10 augustus). Energie uit de stadsgracht.

20 IF Technology.nl/SmartPolder

POLDER BAAI

5. INRICHTING NIEUW WERKLANDSCHAP

De menging van industriële functies met publiek-sociale functies.

Aan de industriële functies, gebouwen en polder worden publieksociale functies gekoppeld. Het wordt duidelijk wat de intenties zijn en hoe het ensemble van gebouwen en landschap met elkaar samenwerken. Ook wordt uitgelegd hoe het bestaande industriële erfgoed geherwaardeerd wordt, door het productief in te zetten.

65