Copyright © 2010 R. Harmsen.
Dit is een eigen Nederlandse vertaling van een eerder
door mij
in het Portugees
geschreven artikel.
Vertaling: , origineel: 12–15 juni 2010
Enkele dagen geleden werden verkiezingen gehouden voor het Nederlandse parlement. Het debat ging vooral over de economie: de begroting, het begrotingstekort, de belastingen, de aftrekbaarheid van de hypotheekrente voor de inkomstenbelasting, de staatsuitgaven, bezuinigingen.
Vrijwel niemand had het over energieproductie en de opwarming van de aarde.
In de periode voor een verkiezing hebben alle politieke partijen altijd zendtijd op radio en televisie, volgens een vaste zendtijdverdeling. Sommige partijen kopen daarnaast zelf tijd in de vorm van reclamespotjes.
Vroeg in de ochtend, toen ik nog half sliep, hoorde ik zo'n spotje van de Partij voor de Dieren, waarin lijsttrekker Marianne Thieme zei dat ze het beter vond als we meer zonne-energie zouden gaan gebruiken, in plaats van nieuwe kolencentrales te bouwen.
Ik ben het daarmee eens. Niets is zeker in dit leven. Maar veel wetenschappers menen dat de temperatuurverhoging veroorzaakt moet zijn door het broeikaseffect, dat in de recente geschiedenis sterker is geworden door de uitstoot van kooldioxide. Dit kan ernstige gevolgen hebben, zoals de stijging van het zeeniveau en de overstroming van laaggelegen gebieden.
Daarom vind ik ook dat het gewenst is de uitstoot te verminderen, door een groter deel van de energie die we nodig hebben, op andere wijzen op te wekken dan met behulp van fossiele brandstoffen.
Maar zo eenvoudig ligt het niet. Simpelweg de elektriciteitsproductie met kolen of aardgas vervangen door zonne- of windenergie, dat kan niet de oplossing zijn. De diverse manieren die we kennen om elektriciteit op te wekken, zijn niet uitwisselbaar, doordat ze sterk verschillende eigenschappen hebben.
De eisen die aan een opwekkingswijze van elektriciteit gesteld mogen worden, zijn betrouwbaarheid en doorlopende beschikbaarheid. Omdat het verbruik varieert, moet de productie flexibel en regelbaar zijn. Bovendien moet de prijs redelijk zijn.
De mate waarin de diverse methoden daaraan kunnen voldoen varieert sterk:
| Methode | Regelbaar | Betrouwbaar en voorspelbaar | Voordelig | Dicht bij de verbruiker |
|---|---|---|---|---|
| Kolen | − − (1) | + + | + | + + |
| Kernenergie | − − (1) | + + | + + | + |
| Aardgas | + + (2) | + + | +/− | + + |
| Aardwarmte | + | + + | +/− | +/− |
| Windenergie | − − | − − (3) | − − | + |
| Zonne-energie | − − | +/− (4) | − − | +/− (5) |
| Waterkracht | + + | + | +/− | − (6) |
Bij een elektrische centrale op kolen of op splijtbaar materiaal, wordt de warmte overgebracht op water met als doel daaruit stoom te produceren. Als het water en de metalen onderdelen eenmaal heet zijn, moet de centrale blijven doorgaan met produceren. Opstarten of stilleggen van de installatie kan alleen heel geleidelijk gebeuren, over een tijdsbestek van uren.
Alleen als de machine 24 uur per dag en 7 dagen per week in bedrijf is, kan het maximale rendement worden benut.
Dergelijke centrales zijn geschikt voor het opwekken van de basislast (Engels: base load): de hoeveelheid elektriciteit die steeds nodig is.
Een gasturbine heeft geen water nodig als overdrachtsmedium voor de warmte: de verbrandingsgassen, met een hoge temperatuur en hoge druk, leveren mechanische en vervolgens elektrische energie.
(Er bestaan ook gasturbines die tevens stoom gebruiken, deze heten in het Nederlands STEG-eenheden, ‘stoom en gas’, in het Engels: “CCGT” = combined cycle gas turbine.)
Het elektrisch vermogen van een gasturbine is veel gemakkelijker te regelen dan dat van een kolencentrale. Daarom zijn gasturbines geschikt voor het leveren van middellast en pieklast.
Van de wind weten we niet wanneer die waait, en als het waait weten we niet vooraf hoe hard. Het kan hard waaien op momenten dat er veel behoefte aan elektriciteit is, maar ook terwijl iedereen slaapt. Windenergie is dus niet betrouwbaar en niet voorspelbaar. Deze opwekkingswijze is daarom niet geschikt voor de basislast en evenmin voor de pieklast. Wel kan ze in zekere mate de gasturbines ontlasten.
Van de zon weten we dat die overdag schijnt en ’s nachts niet. Maar op een bewolkte dag schijnt ze minder fel. Zonne-energie is dus slechts tot op zekere hoogte betrouwbaar en voorspelbaar. Deze opwekkingswijze is niet geschikt voor de basislast, maar kan in zekere mate pieklast leveren.
Er zijn veel mogelijkheden voor zonne-energie in de Sahara, maar daar woont bijna niemand. In het zuiden van Spanje en Portugal wonen wat meer mensen.
Met de moderne technologie voor fotovoltaïsche opwekking is benutting van zonne-energie ook mogelijk in noordelijker gebieden, dicht bij bevolkingsconcentraties, bijvoorbeeld in het Roergebied. Wel is daar het rendement lager, zodat de methode minder economisch wordt.
Waterkrachtcentrales zijn mogelijk in landen met voldoende regen en met bergen, bijvoorbeeld in Zwitserland, Brazilië en Noorwegen. Waterkracht is voldoende betrouwbaar en voorspelbaar – het regent wel niet altijd, maar de stuwmeren lossen dat probleem op.
Noorwegen kan op die manier veel elektrische energie opwekken, maar het heeft zelf slechts 5 miljoen inwoners. Gelukkig zijn er hoogspanningskabels tussen Noorwegen en Nederland, en tussen Noorwegen en Denemarken. Meer kabels zijn gepland tussen Noorwegen en Duitsland: NorGer en NORD.LINK. Er is ook een kabel tussen Zweden en Duitsland.
Uit het voorafgaande volgt:
Een elektriciteitsvoorziening alleen op basis van zon en wind is niet mogelijk zonder energieopslag. De reden is dat noch zon noch wind de basislast kunnen leveren. Daarvoor zijn centrales op kolen, olie of splijtbaar materiaal (kernbrandstof) nodig.
Voor de middellast en pieklast blijven ook gasturbines nodig als we geen energieopslaginstallaties van voldoende capaciteit hebben.
Zonder opslag is op de lange termijn de elektriciteitsvoorziening niet gegarandeerd!
Opslag van energie is de enige oplossing!
Er bestaan al opslaginstallaties, maar hun capaciteit is onvoldoende.
Veel waterkrachtcentrales zijn ook in omgekeerde richting te gebruiken: in plaats van dat het water naar beneden valt om elektriciteit op te wekken, kan elektriciteit pompen aandrijven die water omhoog brengen naar het stuwmeer.
Wel is uiteraard het rendement van het pompen, en van het later opnieuw opwekken van elektriciteit, niet gelijk aan 100%! Ook de afstand, die honderden kilometers kan bedragen als de pompcentrale zich bijvoorbeeld in Noorwegen bevindt, veroorzaakt verliezen.
Er zijn ook energieopslagvoorzieningen dichter bij bevolkingsconcentraties: een voorbeeld is de omkeerbare waterkrachtcentrale (1096 MW) van de Société Électrique de l’Our, in Vianden, Luxemburg. Er zijn beschrijvingen in het Duits en Frans.
Er is ook zo'n installatie in Ffestiniog (360 MW) in Wales, Groot-Brittannië.
In 1981 ontwikkelde de Nederlandse ingenieur L.W. Lievense een plan om de Markerwaard, een meer van 700 km2, te benutten voor het opslaan van energie opgewekt door windmolens. Het plan is nooit gerealiseerd.
Nederlandstalige lezers weten waarschijnlijk wel wat de Markerwaard is, maar de Portugeestalige lezers van het oorspronkelijke artikel waar dit de vertaling van is, weten dat vast niet. Er is ook geen Wikipedia-pagina over in die taal. De kans bestaat dat ik ooit nog een Portugees artikel daarover ga schrijven.
Maar ik beloof niks.
| Taal | Titel |
|---|---|
| Nederlands | De regelbaarheid van elektriciteitscentrales – Een quickscan in opdracht van het Ministerie van Economische Zaken; 20 april 2009 |
| Nederlands, Engels | Next Generation Infrastructures (NGInfra Academy) |
| Engels | Intermittent energy source (Wikipedia) |
| Engels | Dispatchable generation (Wikipedia) |
| Engels | Energy storage (Wikipedia) |
| Nederlands | Pompcentrale (Wikipedia) |
| Portugees | Central hidroeléctrica reversível (Wikipedia) |
| Engels | Solutions to intermittency problem of wind and solar |
| Engels | Electricity Transmission Grids |
| Nederlands | Plan Lievense |
| Nederlands | Nederlandse vereniging voor Energie uit Water (EWA) |
| Nederlands | Bureau Lievense |
Copyright © 2010 R. Harmsen.
Dit is een eigen Nederlandse vertaling van een eerder
door mij
in het Portugees
geschreven artikel.
Naschrift 24 oktober 2010: zie ook Minister van milieu.