Klimaatverandering door invloed van koolstofdioxide-, stikstof- en andere fijnstofuitstoot. Een schreeuw om verandering, een energietransitie. Naast een gastvrij ook een gasvrij Nederland. Op zoek naar alternatieve energiebronnen. Natuurlijk, groen, duurzaam.

Overal poppen de windmolenparken en zonnepanelenvelden op. Zonnepanelen zijn een voorbeeld van een recente ontwikkeling, windmolens daarentegen zijn net zo oud als de weg naar Kralingen. Maar hoe zit het met de voorloper van de windmolen? Op plaatsen waar het verval of stroming niet voldoende was om een waterrad aan te drijven moest een andere oplossing gezocht worden. In wezen waren de eerste windmolens watermolens, geplaatst op een centrale paal waarbij het rad vervangen was door wieken.

In dit blog lees je hoe het zit het met het opwekken van energie middels waterkracht in Nederland. Waar gebeurt het al, waar zit potentie en welke dilemma’s komen erbij kijken?

Van Tesla tot Kaplan en Voith

Een waterkrachtcentrale of hydraulische centrale is een elektriciteitscentrale die stromend of neerstortend water gebruikt om een turbine in beweging te brengen. Waterkrachtcentrales bevinden zich op stromen en rivieren, met al dan niet een kunstmatige dam.

Het verval¹ en het debiet² van de stroom zijn bepalend voor de werking. De eerste effectieve elektrische centrale op wisselspanning zoals de wereld ze nu kent, op de Niagarawatervallen in de Verenigde Staten, is bedacht en gebouwd door de Servische uitvinder Nikola Tesla en ingehuldigd in 1896.

In 1912 verkreeg Victor Kaplan zijn eerste patent voor een rotor met verstelbare schoepen. In 1922 introduceerde Johann Matthäus Voith een Kaplanturbine met een vermogen van 1,100 PK (ongeveer 800 kW), deze was voor het gebruik op rivieren. In 1925 ging een eenheid van 8 MW open in de waterkrachtcentrale Lila Edet in Zweden.

¹ Het verval is het absolute hoogteverschil tussen twee willekeurige punten van een watergang, bijvoorbeeld bij een sluis, een stuw of een watermolen.
² Het debiet is de hoeveelheid water die per tijdseenheid door een bepaald punt in de rivier stroomt.

Stuwensemble Nederrijn en Lek

Eeuwen geleden al gebruikten onze voorouders de kracht van stromend water in de watermolens. Elektriciteit kan opgewekt worden met behulp van water. In bergachtige streken treft men daarom vaak waterkrachtcentrales aan die de zogenaamde ‘witte steenkool’ opwekken. In ons land is onvoldoende hoogteverschil en voor een stuwdam is Nederland te vlak. In 1958 is stuwcomplex Hagestein in rivier de Lek geopend. Het natuurlijk verloop van de rivier was in droge tijden, dus bij lage waterstand, onvoldoende om de binnenvaart constante en goede vaarwegen te kunnen bieden. Dat is de uiteindelijke reden dat stuwensemble Nederrijn en Lek is aangelegd. Met behulp van de stuwen Hagestein, Amerongen en Driel is het mogelijk om alle rivieren en kanalen die boven de lijn Arnhem – Amsterdam liggen, van voldoende water te voorzien. Naast dit voordeel voor de scheepvaart bieden de stuwen ook grote mogelijkheden voor de drinkwatervoorziening. Voor dat laatste doel wordt de hoeveelheid water dat bij de Pannerdense Kop via de IJssel naar het grootste zoetwaterbekken van ons Nederlandse drinkwater stroomt, het IJsselmeer, geregeld.

Oudste waterkrachtcentrale van Nederland

Het bijzondere aan de stuw in Hagestein, inmiddels een Rijksmonument, is dat deze is uitgevoerd met een Kaplanturbine in de middenpijler. De oudste waterkrachtcentrale van Nederland. De centrale met een vermogen van 1.8 MW kan in een jaar met gemiddelde rivierenafvoeren 5 GWh produceren. Toen was dat nog voldoende om een stad als Arnhem te voorzien van straat- en huisverlichting. Deze mini-centrale was in gebruik van 1961 tot 1974. Daarna werd hij weer gesloten wegens technische problemen. De besturing van de mechaniek functioneerde niet meer en vernieuwing werd te kostbaar geacht. Totdat men erachter kwam dat de in 1959 gevonden gasbel onder het land van boer Boon in Slochteren leeg raakte. De energieprijzen rezen de pan uit. Rijkswaterstaat heeft midden jaren tachtig 2.5 miljoen gulden uitgegeven om alle onderdelen van de waterkrachtcentrale te controleren en repareren. In 2005 is de centrale stilgezet voor onderhoud, maar om diverse redenen niet meer opgestart. Tot 2020 liet Energie-coöperatie e-Lekstroom U.A. van zich horen om de waterkrachtcentrale te herstarten. Verwachte investering om de bestaande installatie om te bouwen naar een visvriendelijke was 6.5 miljoen Euro.

Waterkrachtcentrale Maurik

In het Reformatorisch Dagblad van 20 februari 1984 is te lezen dat uit onderzoek naar de haalbaarheid van een waterkrachtcentrale in de Rijn bij Maurik is gebleken dat dit zowel technisch als economisch haalbaar is. Een tweede waterkrachtcentrale bij de derde stuw in de Nederrijn bij Driel zit er volgens Provinciale Gelderse Energie Maatschappij (PGEM) niet in. Het project is weliswaar technisch haalbaar, maar economisch niet. Tegenover een investering van ongeveer 40 miljoen gulden zou in Driel een jaaropbrengst van 12 GWh elektriciteit staan, hetgeen neerkomt op een stroomprijs per kWh van meer dan twintig cent. Verwacht werd dat de waterkrachtcentrale bij Maurik per jaar 30 GWh zou kunnen produceren. Dit komt ongeveer overeen met het elektriciteitsverbruik van 10.000 huishoudens. De totale kosten van de bouw werd geschat op 54 miljoen gulden; een prijs van circa twaalf cent per kWh. Deze prijs was gelijk aan de prijs van een kWh die een kolencentrale levert. De waterkrachtcentrale, bestaande uit vier Kaplanturbines, is eind jaren tachtig door de PGEM (overgegaan in Nuon, het huidige Vattenfal) gebouwd direct ten zuiden van het stuwcomplex Amerongen. Overigens is het daadwerkelijke vermogen 10 MW. Jaarlijks produceert de centrale gemiddeld 22 GWh elektriciteit. Dat is genoeg voor ongeveer 7.000 huishoudens.

Meer waterkrachtcentrales

Naast stuwcomplex Amerongen zijn de stuwcomplexen Linne (vermogen 11.5 MW) en Lith (vermogen 14 MW) in de Maas ook voorzien van een waterkrachtcentrale. Met de schreeuw om meer natuurlijke, groene, duurzame energie rijst de vraag of Hagestein en Driel niet ook met een waterkrachtcentrale uitgevoerd dienen te worden. De huidige gasprijzen zorgen er voor dat het lijkt dat bij een kosten-batenanalyse de investering dubbel en dwars terug gewonnen wordt. Verschil is wel dat Hagestein gemiddeld een groter verval kent dan Driel. Door de wateraanvoer in de Lek en de wisselende waterstand door invloed van het getij op zee kan deze oplopen tot zo’n drie meter. In Driel is deze gemiddeld 1.10 meter. Bij hoog water gaan de stuwen helemaal open. Op die momenten, gemiddeld 25 dagen in Hagestein en 75 dagen per jaar in Driel, kan de turbine geen stroom leveren. Ondanks dat blijft bewonersgroep Hevea Initiatief van mening dat ook een waterkrachtcentrale in Driel loont. En soms is het geen kwestie van kosten-baten, maar van visvriendelijkheid. In het Limburgse Borgharen stagneren plannen voor een waterkrachtcentrale omdat er geen ruimte is voor een vereiste vistrap.

Innovatieland

Nederland Waterland, maar toch een beperkt aantal waterkrachtcentrales. Het lijkt er op dat Nederland te plat is om op heel veel meer plekken waterkrachtcentrales te realiseren. De hoge realisatie- en onderhoudskosten en de storingsgevoelige turbines tegen de dan toch beperkte elektriciteitsopwekking maken het minder interessant. Ook studies naar turbines tussen kribben en op open rivieren leveren nog geen gewenste resultaten. Maar zouden we wanneer we een gasvrij Nederland willen niet alle zeilen bij dienen te zetten? Naast Waterland is Nederland ook Innovatieland. Wij roepen de politiek op om initiatieven en onderzoeken bij elkaar te brengen en te investeren in doorontwikkeling van turbines. Zodat deze in de toekomst nog vis-vriendelijker zijn, meer rendement hebben en minder storingsgevoelig zijn.