Niagara Falls: van toeristische trekpleister tot energiebron

Niagara Falls: van toeristische trekpleister tot energiebron

De Niagara Falls zijn niet alleen een wereldberoemd natuurfenomeen, maar ook een krachtige bron van hernieuwbare energie. De waterkrachtcentrales leveren stroom aan zo’n 100.000 huishoudens. Maar hoe stem je de energieproductie af op een wisselende vraag én internationale afspraken? Ontario Power Generation (OPG) benaderde hiervoor Deltares USA, die op haar beurt Stichting Deltares benaderde, om haar te helpen bij de uitvoering van dit project.

Slim plannen in een complex systeem

Overdag moet er voldoende water stromen om bezoekers van de indrukwekkende watervallen te laten genieten. ’s Nachts en in de winter kan meer water worden afgeleid naar turbines via ondergrondse tunnels. Daarnaast beschikt OPG over een pompopslagcentrale, en de mogelijkheid om tijdelijk water stroomopwaarts vast te houden.

Door veranderingen in de energiemarkt is het belangrijk geworden om steeds preciezer vooruit te plannen hoeveel energie je gaat produceren. Het bestaande simpele model was niet langer toereikend. Stichting Deltares stelde voor om gebruik te maken van RTC-Tools, een platform voor het maken van slimme optimalisatiemodellen, op basis van bestaande kennis en met moderne software. Dit platform kan eenvoudig worden gekoppeld aan Delft-FEWS, het bestaande voorspellingssysteem van OPG. Zo ontstond het Niagara Hydroelectric Production System (NHPS).

“Het systeem bij de Niagara Falls is uitzonderlijk complex,” vertelt Arnejan van Loenen, projectleider bij Stichting Deltares. “Je hebt te maken met internationale afspraken, sterk wisselende afvoeren, opslagcapaciteit, verschillende typen turbines en natuurlijk vraag en aanbod op de elektriciteitsmarkt.”

Energie en balans

Waterkracht is meer dan alleen een bron van hernieuwbare energie. Het speelt ook een sleutelrol in de balans van het elektriciteitsnet, zeker nu het aandeel zon en wind groeit.

“Dat is iets wat we als team ook echt hebben geleerd in dit project,” zegt Van Loenen. “Hydropower blijkt erg geschikt om pieken en dalen in het net op te vangen. Dat maakt het steeds belangrijker voor de energietransitie en de groei in duurzame energie.”

De RTC-Tools-modellen berekenen automatisch de optimale strategie: wanneer moet je water opslaan, wanneer moet je het gebruiken, en met welke turbines kun je op dat moment het beste draaien? Daarbij worden tientallen doelen meegewogen, in volgorde van belangrijkheid – van veiligheid tot energieproductie.

“De modellen gebruiken ‘lexicografische optimalisatie’,” legt Van Loenen uit. “Dat betekent dat we eerst aan de belangrijkste voorwaarden voldoen, zoals veiligheid en minimale stroming over de watervallen. Daarna pas kijken we naar winst of efficiëntie. Dat maakt de uitkomsten goed uitlegbaar en betrouwbaar.”

Brede toepasbaarheid

De eerste versie van NHPS wordt inmiddels gebruikt voor dagelijkse en strategische planningen, maandverwachtingen, onderhoudsplanning en zelfs als input voor ontwerpkeuzes voor nieuwe turbines. De tool houdt daarbij rekening met verwachtingen van afvoer, uitval van apparatuur en regelgeving.

OPG zocht een oplossing die bij al haar waterkrachtcentrales toegepast kan worden: “Als het werkt bij Niagara Falls, een van de meest complexe systemen, dan werkt het overal.”, aldus Kurt Kornelsen, destijds Senior Manager Water Resources manager, momenteel Director Environment and Climate Change.

Vertrouwen en toekomst

De samenwerking met Deltares USA, Stichting Deltares en OPG begon met een voorspellingssysteem en groeide uit tot deze veel grotere opdracht.

Het NHPS-project laat zien hoe ver Deltares-modellen kunnen gaan als het gaat om operationele energieoptimalisatie. Arnejan concludeert: “Ik verwacht dat we dit vaker gaan doen. Voor Deltares USA en OPG, maar ook met andere klanten in Canada en daarbuiten.”