The goal of this research is to assess technical and economic feasibility of hydropower at the weir-complex of Driel. A local initiative opting to improve the environment gained interest in the idea and asked Arcadis NL for help. The weir complex at Driel lays in a key position in the Dutch river Delta and regulates the flow to the IJssel and Nederrijn, both important parts of the flood protection and important shipping routes. In the Nederrijn 2 other hydro-power plants have been built at weirs. Driel was considered as well, but at the time could not be made feasible due to the low head difference at Driel. Developments in low-head hydro-power have given new possibilities and reason for reassessment. First the location has been analysed, in particular the flow situation. Except for the low head difference, the location lends itself well for a hydroelectric plant. The crux of the research is therefore in making the most of the available head. 4 variants have been worked out: a copy of the downstream hydro-power plant of Maurik as a reference, several variations on low head Kaplan turbines and an Archimedes screw have been assessed. A special variation of the Kaplan is the Venturi enhanced Kaplan, which uses part of the discharge to increase the head difference over the turbine. To estimate the annual production, first a simple approach, assuming a turbine can create a certain head difference, and later a hydraulic model incorporating hydraulic losses and using turbomachinery theory, has been used for the Kaplan design variants. The result of the comparison is that the regular Kaplan variant number 4 with 5 turbines, a combined capacity of 3.160kW and a LCOE of 0,154 € per kWh (using interest rate of 3,3%), has the best economic performance and is therefore recommended for further development. A good second option with a lower initial investment (9,6 million euros versus 20,5 of variant nr. 4) is design variant number 1 with a set of 2 Kaplan turbines having a combined capacity of 1.475kW and a LCOE of 0,161 € per kWh. Despite the regular Kaplan performing better economically, the Venturi Enhanced Kaplan Turbine certainly has potential for low head run of river hydropower and is therefore recommended for further research as well. The increase in power and produced energy gives reason to believe that further optimisation and detailing will lead to a competitive design compared to the regular Kaplan turbines.

Een schutsluis maakt het mogelijk om schepen van het ene naar het andere waterpeil te brengen. Van belang is hierbij dat de krachten op de schepen in de sluis niet te hoog worden. Het vullen en ledigen van een schutsluis gaat gepaard met golf- en stromingsverschijnselen die krachten op schepen uitoefenen. De langskrachten mogen niet te groot worden om het bezwijken van de scheepstrossen te voorkomen. Voor het bepalen van de langskracht op een schip in een schutsluis wordt in Nederland een methode gebruikt die is gebaseerd op het onderscheiden van vijf krachtscomponenten. Deze schematisatie is opgenomen in het rekenprogramma LOCKFILL, dat in de jaren ’80 is ontwikkeld door het Waterloopkundig Laboratorium. Het gaat om de volgende krachtscomponenten:
1. kracht als gevolg van translatiegolven
2. kracht als gevolg van impulsafname
3. kracht als gevolg van wrijving
4. kracht als gevolg van straalwerking
5. kracht als gevolg van dichtheidsverschillen
De sommatie van de krachtscomponenten levert een totaalkracht op een schip.Een schutsluis maakt het mogelijk om schepen van het ene naar het andere waterpeil te brengen. Van belang is hierbij dat de krachten op de schepen in de sluis niet te hoog worden. Het vullen en ledigen van een schutsluis gaat gepaard met golf- en stromingsverschijnselen die krachten op schepen uitoefenen. De langskrachten mogen niet te groot worden om het bezwijken van de scheepstrossen te voorkomen. Voor het bepalen van de langskracht op een schip in een schutsluis wordt in Nederland een methode gebruikt die is gebaseerd op het onderscheiden van vijf krachtscomponenten. Deze schematisatie is opgenomen in het rekenprogramma LOCKFILL, dat in de jaren ’80 is ontwikkeld door het Waterloopkundig Laboratorium. Het gaat om de volgende krachtscomponenten: 1. kracht als gevolg van translatiegolven 2. kracht als gevolg van impulsafname 3. kracht als gevolg van wrijving 4. kracht als gevolg van straalwerking 5. kracht als gevolg van dichtheidsverschillen De sommatie van de krachtscomponenten levert een totaalkracht op een schip. Onsystematische waarnemingen bij echte sluizen wijzen er op dat schepen vaak in sluizen liggen zonder de trossen vast te maken. Deze schepen hebben dan geen problemen van langskrachten. Dit kan erop wijzen dat huidige rekenmethoden zoals LOCKFILL onnodig conservatief zijn. In dit onderzoek is de wiskundige modellering van LOCKFILL in kaart gebracht. Hieruit blijkt dat de krachtscomponenten als gevolg van impulsafname, wrijving en straalwerking niet onnodig conservatief zijn. Of dit ook geldt voor de krachtscomponenten als gevolg van translatiegolven en dichtheidsverschillen moet in vervolgonderzoek worden onderzocht. Verder is in dit rapport een alternatieve schematisatie ontwikkeld voor het bepalen van de krachtscomponenten als gevolg van impulsafname en wrijving. Door de toegenomen mogelijkheden van numeriek rekenen kan de langskracht nauwkeuriger bepaald worden dan in LOCKFILL. Wat dit betekent voor de ontwerppraktijkmoet middels praktijkmetingen worden gevalideerd.

Onsystematische waarnemingen bij echte sluizen wijzen er op dat schepen vaak in sluizen liggen zonder de trossen vast te maken. Deze schepen hebben dan geen problemen van langskrachten. Dit kan erop wijzen dat huidige rekenmethoden zoals LOCKFILL onnodig conservatief zijn.
In dit onderzoek is de wiskundige modellering van LOCKFILL in kaart gebracht. Hieruit blijkt dat de krachtscomponenten als gevolg van impulsafname, wrijving en straalwerking niet onnodig conservatief zijn. Of dit ook geldt voor de krachtscomponenten als gevolg van translatiegolven en dichtheidsverschillen moet in vervolgonderzoek worden onderzocht.

Verder is in dit rapport een alternatieve schematisatie ontwikkeld voor het bepalen van de krachtscomponenten als gevolg van impulsafname en wrijving. Door de toegenomen mogelijkheden van numeriek rekenen kan de langskracht nauwkeuriger bepaald worden dan in LOCKFILL. Wat dit betekent voor de ontwerppraktijkmoet middels praktijkmetingen worden gevalideerd.