Haalbaarheidsstudie PAC met laag reservoirpeil

Abstract

In dit afstudeerwerk is een globaal ontwerp opgesteld voor een PAC met laag reservoirpeil (zie de bijlagen 2, 11 en 12, uitvoering in bijlagen 20 en 22), Deze variant van pompaccumulatie biedt een oplossing voor twee belangrijke problemen van 'normale' PAC's: bij bezwijken van de dijk is er geen direct gevaar voor de omgeving en problemen met horizonvervuiling treden ook niet meer op. Een PAC met laag reservoirpeil brengt echter wel enige specifieke problemen met zich mee: er treden grotere kweldebieten op dan bij 'normale' PAC's en de bouw is gecompliceerder. Allereerst is globaal vastgesteld hoe groot de PAC met laag reservoirpeil moet worden. Uitgaande van het onderzoek dat in de eerste helft van de jaren tachtig is uitgevoerd, onder andere naar aanleiding van het Plan Lievense, is vastgesteld dat het ontwerp een garantievermogen van 1500 MW en een energie-inhoud van 30 GWh moet krijgen. Met behulp van verschillende vuistregels Is een globale dijkdoorsnede vastgesteld. Met de zo verkregen parameters is een grondbalans opgezet, waarmee bij een gekozen valhoogte en een gekozen waterdiepte een kruinbreedte werd gevonden. De evenwichtseis in de grondbalans was dat er geen aan- of afvoer van zand nodig mocht zijn. De in te voeren waterdiepte volgde uit een onderzoek naar mogelijke projectlocaties. Gekozen is voor een locatie op de coördinaten 52°30'NB, 4°1TOL (circa 16 km ten westen van IJmuiden), Op deze locatie bleek een PAC goed in te passen, mits de totale doorsnede niet groter zou zijn dan circa 8 km. De waterdiepte op de projectlocatie is iets minder dan 18 m (er is gerekend met een diepte bij LLW van 17,75 m). De grondbalans liet zien dat de kruin 720 m breed moet worden. Het grootste deel van de kruin ligt op LLW+7 m, langs de buitenrand is een zeewering geprojecteerd met een kruin op LLW+10 m. De totale diameter komt uit op 7520 m. Uit diverse bronnen werd vernomen dat met name de kwel een belangrijk probleem zou zijn, vandaar dat eerst dit probleem in kaart is gebracht, alvorens het ontwerp uit te werken. Dit is gedaan door met twee analytische modellen de boven- en ondergrens van de te verwachten kweldebieten te bepalen. Deze begrenzingen bleken sterk afhankelijk te zijn van de geohydrologische gegevens op de projectlocatie. Voor een standaardwaarde voor zand van k = 10 m/dag en een va/hoogte van 60 m werd de bovengrens vastgesteld op 2,6 miljoen m3/dag, de ondergrens op circa 1 miljoen m3/dag. Met behulp van het EEM-pakket MSEEP is het te verwachten kweldebiet geschat op 1,2 miljoen m3/dag, Het kwelprobleem bleek minder ernstig dan verwacht, omdat met een afdichting van het buitentalud van de dijk kon worden volstaan om tot deze schatting te komen. Vervolgens is onderzocht of de dijk onder alle bedrijfsomstandigheden veilig is, Dit is gedaan met behulp van het EEM-pakket PLAXIS, Met dit programma zijn niet-stationaire berekeningen gemaakt, om de invloed van snelle pel/wissellingen op de dijkstabiliteit te bepalen (tijdens de pompfase kan de waterstand op het bekken met 0,8 m/uur dalen). Uit het onderzoek kwam naar voren dat de dijk onder deze omstandigheden veilig blijft. Ook is gekeken naar de uitvoering van de dijk, Allereerst wordt een smalle dijk gebouwd, die later de zeewering gaat vormen, Het bekken wordt zo beschut, waardoor de werkomstandigheden veel beter worden, wat de productiviteit ten goede komt. Vervolgens wordt het bekken op diepte gebracht en wordt met het vrijkomende materiaal de dijk opgeworpen. Gedurende de werkzaamheden in het bekken is er een open verbinding met zee, zodat schepen in en uit het bekken kunnen varen, Met de bouw van de dijk is ongeveer 6,5 jaar gemoeid. Tevens is een globaal ontwerp gemaakt voor de harde kunstwerken, Dit is gedaan in samenhang met de gekozen uitvoeringsmethode. De uitvoeringsmethode voor de harde kunstwerken is globaal als volgt: in een bouwdok worden caissons voor de turbinebehuizingen gebouwd. Deze caissons worden drijvend uit het dok gesleept, waarna ze in het bekken worden afgezonken en afgebouwd. In het dok worden dan de drukleidingcaissons gebouwd, Ook deze warden uit het dok gesleept afgezonken en afgebouwd, In het dok, dat op de locatie van de in-uitlaatwerken in de dijk ligt warden vervolgens de in-uitlaatwerken gebouwd, De bouw van de harde kunstwerken duurt ongeveer 7,5 jaar, Met alleen een dijk, een bekken en harde kunstwerken is de PAC nog niet gereed, Er zijn nog diverse andere kunstwerken nodig voor een veilige en rendabele exploitatie, Deze werken zijn verzameld onder de noemer 'bijkomende werken', Zo zijn er op vele locaties talud- en bodembeschermingen en –afdichtingen noodzakelijk, moeten er maatregelen warden getroffen om de veiligheid van mens en machine te waarborgen en moeten er voorzieningen worden aangelegd om de bouw en de exploitatie van de PAC mogelijk te maken (haven, opslagterreinen, etcetera), Aan deze bijkomende werken is in dit afstudeerproject weinig aandacht besteed, De totale bouwtijd van de PAC is ongeveer 9,5 jaar, Tenslotte is een kart onderzoek gedaan naar de te verwachten rentabiliteit van de PAC, Met de aanleg van de PAC met laag reservoirpeil is volgens een zeer grove schatting ongeveer 6,1 miljard gulden gemoeid (prijspeil 1985), De baten uit de verhuur verkoop van de circa 1000 ha grond, die op de kruin van de dijk ontstaat blijken van cruciaal belang om de PAC rendabel te maken, De baten-kostenverhouding blijkt nauwelijks boven de 1,0 uit te komen, wat aangeeft dat kleine tegenvallers al kunnen betekenen dat de PAC niet rendabel is, Wel moet warden opgemerkt dat de schatting aan de conservatieve kant is, De belangrijkste conclusie van dit afstudeerproject is dat de PAC met laag reservoirpeil technisch mogelijk is, maar dat de rentabiliteit van een dergelijk project twijfelachtig is, Wel is duidelijk geworden dat het ontwerp op diverse punten kan warden geoptimaliseerd, waardoor de kosten flink lager kunnen uitvallen, Een van de belangrijkste groepen parameters, de geohydrologische eigenschappen van de bodem op de projectlocatie, is een grote onbekende in dit afstudeerproject. Er moet zeker onderzoek worden gedaan naar deze eigenschappen, als wordt besloten de PAC met laag reservoirpeil nader te onderzoeken.