Effecten van koelwater op het zoute aquatische milieu

Effecten van koelwater op het zoute aquatische milieu

Hartholt, J.G.
Jager, Z.

Kabuta, S.H.
De Vlas, J.
Duijts, H.
Janssen, L.L.F.
Vethaak, A.D.
Coppoolse, J.

Rijkswaterstaat

Koelwater

2004-12-01

De projectgroep Koelwater van de Commissie Integraal Waterbeheer heeft als opdracht een nieuwe beoordelingssystematiek voor warmtelozingen op te stellen. Ter onderbouwing van de op te stellen systematiek is de studie “Effecten van koelwater op het zoute aquatische milieu” uitgevoerd tezamen met een effectenstudie voor de zoete wateren. Onder het zoute aquatische milieu wordt in elk geval de Noordzeekust, de Waddenzee, de Oosterschelde en de brakke estuaria Eems en Westerschelde verstaan. Doelstelling van de studie is het samenvatten van literatuurgegevens over ecologische effecten van het gebruik van zout oppervlaktewater voor koeling van industriële processen. Het gaat daarbij niet alleen om de effecten op het aquatische milieu van de warmtelozing, maar ook om de effecten van de onttrekking. Concrete vragen voor de studie zijn: “Kan worden aangegeven wat de effecten zijn van overschrijdingen van de bestaande koelwaternormen, zoals lozen warmer dan 30 ºC, op het aquatische milieu?” en “Wat zijn de effecten van wateronttrekking ten behoeve van koeling?”. De resultaten van de studie zijn zoveel mogelijk gebaseerd op wetenschappelijke literatuur. Aan de uitkomsten van de literatuurstudie is een “visie op toetsingscriteria voor koelwatergebruik” toegevoegd. Dit omdat toetsingscriteria voor koelwatergebruik aan de hand van de literatuurgegevens moeilijk te formuleren zijn. In de studie is niet ingegaan op de consequenties van de bevindingen voor de lozers van warmte. Dit komt aan de orde in de CIW rapportage over de nieuwe beoordelingssystematiek. Wat zijn de effecten van onttrekking van koelwater? Een veel toegepaste techniek om overtollige warmte af te voeren die vrij komt bij de opwekking van elektriciteit en bij industriële processen is doorstroomkoeling. Doorstroomgekoelde elektriciteitscentrales hebben 40 tot 60 m3/s nodig per 1.000 MWe opgesteld vermogen. In Nederland zijn bijvoorbeeld de Eemscentrale en de Borssele centrale aan de Westerschelde grote doorstroomgekoelde elektriciteitscentrales. Grote doorstroomgekoelde elektriciteitscentrales in estuaria en aan de kust zuigen grote aantallen kleine organismen, vislarven en jonge of kleine vis met een lengte tot 12 cm in. Voor de Eemscentrale is de inzuiging geschat op 12 á 18 miljoen vissen per jaar en voor de Borssele centrale op 100 miljoen vissen per jaar. Verschillende soorten vis worden ingezogen, zo zuigt de Eemscentrale op jaarbasis zo’n 40 verschillende soorten in. Een groot deel van de ingezogen vissen overleeft de beschadigingen van de koelwaterzeven niet. De organismen die door de zeven heengaan, kunnen door schade tijdens het doorvoeren door de centrale sterven. Dit zijn de kleinste organismen en het betreft onder meer fytoplankton, zoöplankton inclusief vislarven, kreeftachtigen en vissen kleiner dan 4 cm. Het gaat om grotere aantallen dan de ingezogen jonge vissen. Zo bedraagt het geschatte ingezogen gewicht aan garnalen in de Eemscentrale 67 ton in 1996. Vanwege de inzuigingssterfte veroorzaakt door grote elektriciteitscentrales bestaat er het risico dat de ecosysteemfuncties van de estuaria en de Noordzeekust worden aangetast. Per vissoort en per onttrekkingslocatie verschilt dit risico en met een tweetal voorbeelden wordt dit duidelijk gemaakt. De Eemscentrale bijvoorbeeld onttrekt veel minder dan 1% van de Noordzeepopulatie jonge haring. Hiervoor geldt dat de opgetelde effecten van meerdere centrales het risico van ecosysteemeffecten vergroten. Wanneer de inlaat van koelwater van een centrale op de plek van een trekroute van een soort ligt die vanwege z’n grootte ook als volwassen vis wordt ingezogen, kan een relatief groot aandeel van een populatie ingezogen worden. De inlaat van de Eems-centrale bijvoorbeeld ligt op de plaats van de trekroute van de driedoornige stekelbaars in de Eems en geschat is dat ongeveer 14% van de relevante deelpopulatie van de Eems wordt ingezogen. Wat zijn de effecten van warmwaterlozingen? Van de organismen die in water leven zijn vissen over het algemeen het minst tolerant voor hoge water temperaturen. Met name benthische soorten zoals platvissen worden in het traject van 25-28 ºC direct bedreigd met sterfte. Haringachtigen al bij 22 ºC. In de zone waar het geloosde water deze temperaturen heeft, kunnen de gevoelige soorten niet overleven wanneer ze niet kunnen wegzwemmen. Van een elektriciteitscentrale die 50 m3/s met temperatuurverschil van 7 graden loost zal de pluim met opgewarmd water enkele vierkante kilometers groot zijn en zich dicht bij de kust bevinden. Door werking van getijde, wind en golven vindt er menging en daarmee afvoer van warmte plaats. Afhankelijk van de lozingslocatie bestaat een koelwaterpluim uit een relatief dunne gestratificeerde laag opgewarmd water die aan het oppervlak drijft. Wanneer zo’n pluim vanwege de temperatuursprong goed herkenbaar is voor vissen en niet te groot is, kunnen vissen de pluim ontwijken. Visie op toetsingscriteria voor koelwatergebruik Voor een beoordelingssystematiek voor warmtelozingen zijn toetsingscriteria nodig. Het voorstel is om de volgende drie toetsingscriteria op te nemen in de nieuwe beoordelingssystematiek: • Onttrekking: Bij onttrekking gaat het om de schade aan organismen die de koelwaterketen zijn ingezogen. • Mengzone: Dit is het gebied bij het lozingspunt waar de waterkwaliteitsdoelstelling niet geldt. • Opwarming: Hier gaat het om het opwarmen van het oppervlaktewater op watersysteemniveau. Wat houden deze drie toetsingscriteria in: Het is niet wenselijk om een onttrekking van koelwater te situeren op een locatie waar veel vislarven (paaigebieden) en juveniele vis voorkomen. Aanbevolen wordt om concrete criteria te ontwikkelen waarmee aangegeven wordt wanneer sprake is van aantasting van het gezond functioneren van het ecosysteem. Door een maximum grootte van de mengzone te definiëren is het mogelijk om de hoeveelheid geloosde warmte te beperken. Voorgesteld wordt om in analogie met de “Immissietoets voor stoffen” voor de temperatuur op de rand van de mengzone het “ernstig risiconiveau” (ER) te nemen. Het voorstel is om uit te gaan van 25 ºC als ER. De mengzone mag geen belemmering zijn voor migratie van vissen. Het voorstel is om de mengzone niet groter te laten zijn dan een bepaald percentage van de natte dwarsdoorsnede van een geul in een estuarium. Voor de Noordzeekust is het voorstel om geen eisen aan de grootte van de mengzone te stellen. Voor die locaties geldt uiteraard dat wel eisen aan de onttrekking worden gesteld. De onttrekking van koelwater leidt tot directe sterfte terwijl het lozen van warmte over het algemeen niet tot directe sterfte leidt. Daarom is het van belang dat criteria voor warmtelozingen niet leiden tot onnodige en onacceptabele extra onttrekkingssterfte. Naast een criterium voor de mengzone kan ook een maximum aan de opwarming van een watersysteem worden gesteld.

koelwater
effectenstudie
diffusie
warmtelozing
onttrekking
ecologie

TLE250200
KBR00
TKJ1000

http://resolver.tudelft.nl/uuid:527c3648-dabf-4401-ae27-87adc76ba737

Rijkswaterstaat, RIKZ

Rapportnr.: 2004.043

Hydraulic Engineering Reports

report

(c) Rijkswaterstaat