Getijdenenergie

Getijdenenergie is in de bouwsector geen kleinigheid. Het vergt serieuze civieltechnische ingrepen, vaak op grote schaal, om deze voorspelbare vorm van 'blauwe energie' te temmen. Denk aan het realiseren van dammen, sluizen of substantiële onderwaterconstructies. De betrouwbaarheid is daarbij ongekend: getijden laten zich niet verrassen door windstilte of bewolking; hun ritme staat vast. Juist die voorspelbaarheid maakt het een stabiele factor in de duurzame energiemix, een eigenschap die zonne- en windenergie niet bezitten. Maar om commercieel aantrekkelijk te zijn, moet er wel voldoende 'beweging' in het water zitten, een aanzienlijk getijverschil of een fikse stroming. Kustlijnen met trechtervormige baaien of estuaria, die de energie van het water als het ware bundelen, zijn daarvoor bij uitstek geschikt. Daar wordt het water bij vloed opgesloten en bij eb via turbines terug naar zee gejaagd. Of men plaatst turbines direct in krachtige stromingen, een beetje zoals je windturbines op land ziet, maar dan onder water, waar de energiedrager – water – veel dichter en krachtiger is. Het draait allemaal om het vangen van die natuurlijke, kinetische energie en deze om te zetten in elektriciteit.

De benutting van getijdenenergie, een uiterst voorspelbare vorm van opwekking, manifesteert zich hoofdzakelijk via twee fundamentele benaderingen. Enerzijds zien we de toepassing van grootschalige getijdencentrales, vaak aangeduid als barrages. Dit betreft de constructie van een dam, of een soortgelijke stuwconstructie, die een estuarium of een baai vrijwel volledig afsluit van de open zee.

Binnen zo'n barrage worden specifieke sluizen en turbines geïntegreerd. Bij vloed laat men het zeewater via deze sluizen in het gecreëerde bassin stromen; het waterpeil in het bassin stijgt zodoende mee met het opkomende tij. Zodra het hoogste punt is bereikt, of een significant hoogteverschil met de buitenzee is ontstaan, sluit men de sluizen. Het is wachten dan. Wanneer de eb inzet en het waterpeil aan de zeezijde daalt, ontstaat er een aanzienlijk verval tussen het hoge water in het bassin en het lagere niveau van de open zee. Dit niveauverschil, die potentiële energie, wordt vervolgens benut door het opgesloten water via de turbines terug naar de zee te leiden, waarbij de waterstroom de bladen van de turbines aandrijft en zo elektriciteit genereert. Soms gebeurt dit ook andersom, waarbij bij een opkomende vloed al water door de turbines stroomt.

Een andere, eveneens relevante methode omvat het inzetten van getijdenstroomturbines. Deze turbines, qua concept vergelijkbaar met onderwaterventilatoren, worden direct in sterke getijdenstromen geplaatst. Denk aan zeestraten of riviermondingen waar het water met aanzienlijke snelheid beweegt, zowel bij eb als bij vloed. Hier wordt de kinetische energie van de gestage waterbeweging direct omgezet. Het principe is elegant in zijn eenvoud: de stroming zet de bladen van de onderwaterturbine in beweging, en deze rotatie drijft een generator aan, die op zijn beurt elektriciteit levert aan het net. Er komt geen impounding van water bij kijken; puur de ononderbroken flow van het getijdewater zelf.

Getijdenenergie laat zich hoofdzakelijk in twee principiële systemen vangen. Elk met een eigen aanpak om de energie van de zee te benutten, elk met specifieke constructieve uitdagingen. Enerzijds zijn er de getijdencentrales – vaak aangeduid als barrages of getijdedammen. Deze omvangrijke constructies demmen een baai of estuarium af, creëren een waterbekken, en zetten de potentiële energie van het hoogteverschil tussen hoog- en laagwater om in elektriciteit. Denk aan de Deltawerken, maar dan puur voor energieopwekking. Het is de klassieke methode, afhankelijk van een aanzienlijk getijverschil en grootschalige infrastructuur. Anderzijds kennen we de getijdenstroomturbines. Deze methode verschilt fundamenteel. Hier geen dammen, geen ingesloten watermassa's, maar onderwaterturbines die direct in krachtige getijdenstromingen worden geplaatst. De werking is vergelijkbaar met die van windturbines, maar dan onder water waar de dichtheid van het medium, water, een veel grotere kracht uitoefent. Soms worden ze ook 'tidal stream devices' genoemd. Ze vangen de kinetische energie van het stromende water, vaak in zeestraten of mondingen, en vereisen minder ingrijpende civiele werken aan land. Het is een meer modulaire benadering, vaak geschikter voor locaties waar een barrage niet haalbaar of gewenst is.

Een van de meest tastbare voorbeelden van getijdenenergie vinden we terug in de vorm van een getijdencentrale, specifiek die bij La Rance in Bretagne, Frankrijk. Een imposante dam, meer dan 750 meter lang, doorsnijdt daar de monding van de rivier de Rance. Deze constructie, reeds in 1966 voltooid, hield decennialang het record als grootste ter wereld. Wanneer de vloed opkomt, stroomt het zeewater door openingen de achterliggende estuarium in. Bij eb, zodra het waterpeil aan de zeezijde aanzienlijk daalt, ontstaat een aanzienlijk hoogteverschil. Dan wordt het opgesloten water met veel kracht door 24 turbines terug naar de zee geleid, een schouwspel van techniek dat twee keer per etmaal een constante stroom genereert.

De andere kant van de medaille, de getijdenstroomturbines, manifesteert zich anders. Denk aan een onderwaterlandschap waar robuuste 'windmolens' diep in de zeestroom staan, zoals in de Pentland Firth. Deze zeestraat, tussen het vasteland van Schotland en de Orkney-eilanden, staat bekend om haar sterke getijdenstromen. Projecten als MeyGen demonstreren hoe zware turbines op de zeebodem worden verankerd, soms wel tot 60 meter diep. De constante, voorspelbare stromen – die snelheden van meerdere meters per seconde kunnen bereiken – zetten de grote rotorbladen aan het werk. Zonder dammen of ingesloten watermassa's wordt hier puur de kinetische energie van het stromende water, direct omgezet in schone elektriciteit.

De realisatie van grootschalige getijdenenergieprojecten, of het nu barrages zijn of systemen met getijdenstroomturbines, valt in Nederland onder een uitgebreid stelsel van wet- en regelgeving. Dit is geen sinecure, gezien de impact op het maritieme milieu en de ruimtelijke ordening. Centraal hierin staat de Omgevingswet, die sinds 1 januari 2024 de kapstok vormt voor vrijwel alle projecten die de fysieke leefomgeving raken.

Concreet betekent dit voor getijdenenergie dat vergunningaanvragen, zoals omgevingsvergunningen voor bouwactiviteiten of wateractiviteiten, integraal onder deze wet behandeld worden. De aard en schaal van deze projecten maken doorgaans een Milieueffectrapportage (MER) verplicht. Zo'n rapport brengt de te verwachten aanzienlijke nadelige gevolgen voor het milieu – denk aan ecologische verstoringen, sedimenttransport, of impact op de scheepvaart – nauwgezet in kaart. Het is een cruciale stap. De resultaten van de MER wegen zwaar mee in de besluitvorming over de vergunningverlening, een proces dat zorgvuldigheid en een lange adem vraagt van zowel initiatiefnemers als bevoegde gezagen.

De menselijke fascinatie met de onstuitbare kracht van de getijden is van oudsher. Al in de Middeleeuwen, zeker rond de 11e en 12e eeuw, stonden er in kustgebieden getijdenmolens, voornamelijk in Noord-Frankrijk, Groot-Brittannië, en ook langs de Nederlandse en Belgische kusten. Deze primitieve constructies vingen water bij vloed in een bassin, om het vervolgens bij eb gecontroleerd via een waterrad te laten stromen, waarmee graan werd gemalen. Pure mechanische energie, op kleinschalige, lokale wijze benut.

Eeuwenlang bleef dit het summum van getijdenbenutting. Pas in de 20e eeuw, met de opkomst van elektrische energie en de zoektocht naar alternatieven voor fossiele brandstoffen, kwam getijdenenergie weer serieus op de agenda. Het pionierproject dat de moderne getijdenenergie op de kaart zette, is de in 1966 voltooide centrale bij La Rance in Frankrijk. Deze grootschalige barrage toonde aan dat het technisch haalbaar was om middels turbines de energie van eb en vloed om te zetten in elektriciteit. Een staaltje civiele techniek van de bovenste plank destijds.

De bouwkundige complexiteit en de aanzienlijke ecologische impact van dergelijke grote barrageprojecten, die hele estuaria afsloten, leidden echter tot een verschuiving in het denken. Het besef groeide dat minder ingrijpende methoden noodzakelijk waren, zeker met een toenemende focus op milieubescherming. Dit stimuleerde de ontwikkeling van getijdenstroomtechnologieën vanaf eind 20e, begin 21e eeuw. De gedachte: waarom het water opsluiten als je ook de kinetische energie van de stroming direct kunt benutten? Zo ontstonden de onderwaterturbines, installaties die, vergelijkbaar met windturbines, de kracht van het stromende water omzetten in elektriciteit zonder grootschalige dammen. Deze evolutie markeert een belangrijke stap in de zoektocht naar een duurzame, maar ook ecologisch verantwoorde, benutting van de voorspelbare getijdenkracht.

• https://www.joostdevree.nl/shtmls/getijdencentrale.shtml
• https://www.wtsenergy.com/glossary/tidal-energy/
• https://www.vedantu.com/physics/tidal-energy
• https://bkvenergy.com/learning-center/what-is-tidal-energy/
• https://olino.org/blog/nl/articles/2015/12/28/energie-uit-water/
• https://www.next-kraftwerke.nl/kennis/waterkracht-sde
• https://klimaatplein.nl/getijdencentrales-in-deltawerken-wekken-groene-energie-op/