Duurzame energie

De Haakse Zeedijk (DHZ) leent zich uitstekend voor vele vormen van opwekking en opslag van duurzame energie. Zo biedt de dijk en de daarachter liggende bekkens veel ruimte voor het plaatsen van windmolens. Het schuine talud van de dijk is ook prima te benutten voor zonnepanelen. Verder is het dagelijks in- en uitlaten van water in en uit de bekkens uitstekend te combineren met het opwekken en opslaan van getijdenenergie. Met energiemeren is de opslag van energie verder uit te breiden. Daarnaast leveren de golfdempers elektrische energie.

Windparken
Op de Noordzee worden in toenemend tempo licenties uitgegeven voor vestiging van windparken. Grotendeels bevinden de locaties zich zeewaarts, dus ten westen van DHZ, maar voor een deel ook in het traject van de nieuwe dijk. De dijk, het achterliggend zandpakket en de binnenmeren lenen zich goed om windturbines op te plaatsen. Op de kosten van plaatsing van de windturbines kan aanzienlijk worden bespaard door ze hier te plaatsen in plaats van in open zee. Daarom verdient het aanbeveling de exacte locaties van toekomstige windturbines af te stemmen op de plannen voor DHZ.

Bron afbeelding: Ministerie van Economische Zaken en Klimaat

Getijdenenergie
De bekkens van DHZ kunnen in de eerstkomende decennia bij eb lozen op zee. Maar bij een doorgaande zeespiegelstijging zal steeds meer en uiteindelijk uitsluitend moeten worden gepompt. De pompcapaciteit is berekend op een maximale rivierafvoer. Van Maas en Rijn bedraagt die op termijn gezamenlijk ruim 22.000 m3/s. Dank zij de bufferwerking van de bekkens kan de capaciteit van de pompen in de zeedijk van DHZ worden beperkt op ca. 7.500 m3/s.
Het zou inefficiënt zijn om deze pompcapaciteit alleen in te zetten tijdens de zeldzame periode van maximale rivierafvoer (1 x per 100 jaar). In het concept van DHZ worden de pompen optimaal (in principe dagelijks en op maximale capaciteit) ingezet door ze niet alleen als pomp, maar tevens als turbine dienst te laten doen.
Om de bekkens continu te verversen is inlaat nodig van vers zeewater. Zeewater wordt overdag via de pompen, die dan als turbine werken, in het bekken ingelaten tot een bekkenpeil van ca. +0,2m NAP. Daarbij wordt energie aan het elektriciteitsnet geleverd. In de nacht, als er voldoende (door windmolens opgewekte) energie aanwezig is wordt het bekken via dezelfde pompen (nu als pomp werkend) geloosd op zee tot het gewenste bekkenniveau van ca. – 0,2m NAP is bereikt. Op deze wijze wordt in het bekken een beperkte getijwerking verkregen. Bij grote rivieraanvoer wordt de zeewaterinlaat verkleind en bij zeer grote rivieraanvoer tot nul gereduceerd.
Het op te wekken elektrisch vermogen verloopt lineair met het hoogteverschil tussen zee en bekken: bij een verondersteld hoogteverschil van 1 m is 75 MW aan elektrisch vermogen op te wekken, bij 2 m 150 MW, steeds bij een doorlaat van 7.500 m3/s. Hoe groter de zeespiegelverhoging hoe groter het elektrisch vermogen. Overigens kan deze vorm van energieopwekking ook bij een aanvankelijk geringe zeespiegelstijging gebruikt worden: tijdens vloed wordt water vanuit zee in de bekkens gelaten en tijdens eb andersom, beide onder opwekking van elektrische energie.

Strikt genomen heet deze laatste vorm van energie “getijdenenergie” en kan de eerste vorm, bij zeespiegelstijging, beter “energieopslag” genoemd worden, immers tijdens uitpompen van het water uit het bekken wordt een (energie)buffer aangelegd waarvan later gebruik wordt gemaakt tijdens het inlaten van zeewater.

Golfenergie
De werking van de drijvende golfdempers berust hierop dat ze hoge golven zover reduceren dat deze golven tot minder zandafslag leiden. Dat betekent dat ze bij lage tot gemiddelde golfhoogte de golven niet behoeven te dempen. Praktisch betekent dat dat de golfdempers in dat geval evenwijdig aan de golven worden gelegd. Hun dempende werking is dan minimaal. Maar de beweging van de golfdempers verandert hierdoor wel: lagen ze vrijwel stil als ze schuin op de golftoppen liggend, hun dempende werking uitvoeren, als ze evenwijdig aan de golven worden geplaatst gaan de golfdempers om hun langsas schommelen. Van deze beweging kan gebruik gemaakt worden om elektrische energie op te wekken.

Energieopslag in valmeren of stuwmeren
Naast de hierboven beschreven mogelijkheid van energieopslag in de bekkens is bij een overschot aan duurzame energie (veel wind, veel zon) deze energie ook worden opgeslagen in zogeheten energiemeren. In het geval van DHZ zijn dat (optioneel) drie kunstmatige omdijkte meren welke in de drie bekkens zijn gesitueerd. Er zijn in principe 2 soorten energiemeren mogelijk, valmeren en stuwmeren:

Valmeren:
Hierbij wordt water met behulp van overtollige duurzame energie uit het kunstmatig meer (donkerblauw in de tekening hiernaast) in de Noordzee gepompt (lichtblauwe pijl) waardoor het waterpeil daalt. Bij een latere energiebehoefte (weinig wind, weinig zon) wordt water uit het bekken in het meer gelaten via waterkrachtturbines die generatoren aandrijven, zie rode pijl vanuit bekken naar valmeer.  Het gemiddeld peil van het energiemeer is lager dan NAP.

Stuwmeren:
De werking hiervan is juist andersom in vergelijking met valmeren. Overtollige duurzame elektrische energie wordt gebruikt om water uit het bekken in het stuwmeer te pompen. Bij een latere energiebehoefte wordt water uit het stuwmeer in de Noordzee gelaten via waterkrachtturbines die generatoren aandrijven.  Het gemiddeld peil van het energiemeer is hoger dan NAP.

Er is onderzoek nodig, met name naar de gesteldheid en doordringbaarheid van de bodem, om vast te stellen welk type energiemeer de voorkeur heeft.

Andere aspecten van duurzame energie en energieopslag
DHZ leent zich ook uitstekend voor de opwekking en opslag van waterstofgas als CO2 vrij energiemedium. Deze activiteiten zouden in een bewoonde omgeving bezwaren kunnen oproepen.

Naast opwekking en opslag van duurzame energie levert ook de aanleg van DHZ een bijdrage aan duurzame energie: de dijk is energiezuinig aan te leggen doordat zandzuigers worden toegepast in plaats van de veel energie onzuinigere sleephopperzuigers. Bovendien kunnen zandzuigers elektrisch worden gevoed, direct vanaf de windparken in zee, terwijl sleephopperzuigers werken op vervuilende diesel- of stookolie.
Ten slotte is het systeem van drijvende golfdempers om daarmee zand naar de kust te brengen volledig CO2 neutraal, immers de zeestroming brengt het zand naar de kust in plaats van dat sleephopperzuigers dat bij zandsuppletie doen.