‘Gascentrales zijn nog zo gek niet’

Pieter Boussemaere staat stil bij de grilligheid van de elektriciteitsvraag en de invloed daarvan op onze energieproductie.

“In volle klimaatcrisis nieuwe gascentrales bouwen? Dat slaat nergens op.”

Uitspraken als deze grijpen naar de keel, of beter: naar de buik. Want nu de meeste mensen (eindelijk) begrijpen dat we zo snel mogelijk van fossiele brandstoffen af moeten, wil de federale regering twee moderne gascentrales bijbouwen. Knettergek. Toch?

De klassieke instabiele elektriciteitsvraag

In tegenstelling tot wat velen denken is de centrale vraag naar elektriciteit niet constant. Zo is er ’s nachts minder elektriciteit nodig dan overdag. En overdag is er een kleine piekvraag in de ochtend en een grote piekvraag omstreeks kwart na zes ’s avonds. Dan duwen we massaal op de aanknop van onze microgolfovens, kookplaten, vaatwassers, enzovoort.

Deze grilligheid van de elektriciteitsvraag verklaart mee waarom momenteel amper drie landen ter wereld meer dan de helft van hun elektriciteitsproductie uit kernenergie halen: Oekraïne (51%), Slovakije (53%) en Frankrijk (70%). Kernreactoren zijn immers gebouwd om de klok rond te leveren, voornamelijk omdat ze anders chronisch verlieslatend zijn. Daardoor is deze technologie minder geschikt om grote pieken en dalen op te vangen gedurende een dag: ’s nachts produceren ze vaak te veel (weinig vraag) elektriciteit en overdag te weinig (veel vraag). Dat vormde altijd al een ernstig probleem eenmaal het aandeel kernenergie de 50% benaderde.

Daarom voerde België 40 jaar geleden het goedkope nachttarief in (hopend op meer nachtelijk elektriciteitsverbruik) en bouwde het de spaarbekkencentrale van Coo die de overtollige, nachtelijke kernenergie gebruikte om water naar boven te pompen. Frankrijk deed iets gelijkaardigs, onder meer door een deal met de Zwitsers te sluiten. De Zwitsers kopen de goedkope nachtelijke Franse overschotten op en gebruiken het om water naar hoger gelegen reservoirs te pompen. Overdag valt het water terug naar beneden, waarna tot 85% van de oorspronkelijke elektriciteit terug naar Frankrijk kan. Zo kunnen de Fransen hun kernreactoren optimaal benutten en verdienen de Zwitsers een aardig centje bij.

Maar de huidige energietransitie zet deze klassieke gang van zaken op zijn kop.

De eendcurve

De doorgedreven elektrificatie van onze samenleving en de sterke groei van variabele hernieuwbare energie zorgt de laatste jaren immers voor een groeiende nood aan flexibiliteit. Met andere woorden: onze elektriciteitsvraag en -productie maken steeds grotere bokkensprongen.

De zogenaamde ‘eendcurve’ (duck curve) van de Amerikaanse staat California is daar het meest eenvoudige voorbeeld van. Doordat steeds meer bedrijven en gezinnen zonnepanelen installeren is er overdag steeds minder vraag naar centraal opgewekte elektriciteit. Daardoor ontstaat een grafiek die steeds meer lijkt op het silhouet van een eend.

Concreet moeten de grote elektriciteitscentrales overdag steeds vaker afschakelen om overbelasting van het elektriciteitsnet te vermijden. Maar vanaf pakweg vijf uur ’s avonds is er dan weer nood aan een pijlsnelle opschaling van de centrale elektriciteitsproductie omdat de zon dan minder energie levert enerzijds, en omdat je elke avond sowieso een piekvraag naar elektriciteit krijgt anderzijds.

In principe kunnen kernreactoren hiermee omgaan. Zo gebruikt Frankrijk momenteel 40 procent van zijn nucleaire vloot om vraagschommelingen gedeeltelijk op te vangen. Sommige Franse reactoren hebben zelfs de theoretische capaciteit om tweemaal per dag hun stroomproductie op te schalen van 20 naar 100 procent in pakweg dertig minuten. En de Belgische reactoren kunnen in theorie per brandstofcyclus (18 maanden) 30 keer tot de helft van hun vermogen tijdelijk afschakelen. Maar, zoals gezegd, een dergelijke flexibiliteit zie je in de praktijk zelden of nooit omdat kerncentrales anders chronisch verlieslatend worden. En kernreactoren geregeld voor dagen, weken of maanden stilleggen, bijvoorbeeld tijdens zonnige lente- en zomermaanden, is sowieso financiële zelfmoord én het is technisch niet evident.

Momenteel kunnen enkel gascentrales die massale flexibiliteit op een betaalbare manier leveren. En binnenkort zullen daar bijvoorbeeld ook batterijen voor ingeschakeld worden. Dat zal hard nodig zijn, want naarmate de energietransitie zich doorzet zal de nood aan flexibiliteit alleen maar toenemen.

CO₂-uitstoot

Gascentrales, zelfs als ze enkel worden ingezet op piekmomenten, hebben als grote nadeel dat ze draaien op een fossiele brandstof en dus bijdragen aan de klimaatopwarming. Nodeloos extra gascentrales bijbouwen is dus uit den boze. Toch is het tegelijk handig om voldoende gascentrales achter de hand te hebben want zoals het er nu naar uitziet vormen ze weldegelijk een belangrijk onderdeel van onze toekomstige elektriciteitsvoorziening. Bestaande gascentrales kunnen later immers makkelijk draaien op groen synthetisch gas (en biogas). Dat is een soort zelfgemaakt, klimaatneutraal ‘aardgas’, op basis van groene waterstof. Het grote voordeel van synthetisch gas is dat je ze beetje bij beetje kunt bijmengen en dat je de bestaande gascentrale en bijbehorende infrastructuur niet hoeft om te bouwen.

Synthetisch gas heeft echter als nadeel dat er veel energie verloren gaat om het te maken. Daarom denken sommigen dat we die groene waterstof beter rechtstreeks zouden verbranden om er elektriciteit mee te maken. Dat is efficiënter. Maar dan moet een gascentrale en de bijbehorende infrastructuur wél worden omgebouwd. Welke van deze, of andere, waterstofopties het in de toekomst zal halen is momenteel koffiedik kijken. De markt zal het uitwijzen.

Groene waterstof

De laatste jaren investeren steeds meer landen en regio’s in de productie van groene waterstof. Voor landen met een overschot aan hernieuwbare energie, zoals Groot-Brittannië (wind) of Australië (zon) wordt dit binnenkort wellicht zelfs een belangrijke bron van inkomsten.

De vraag is alleen: wanneer is binnenkort? De meeste waarnemers verwachten dat groene waterstof pas ten vroegste vanaf 2035/2040 in voldoende grote volumes beschikbaar zal zijn om een verschil te maken. Bovendien leeft de verwachting dat landen als België en Duitsland minstens 2/3^e van hun benodigde waterstof uit het buitenland (UK, Australië, Noord-Afrika, …) zullen moeten halen.

Dat zal geld kosten. Zeker. Maar het totale plaatje zal voor Europa nog steeds goedkoper zijn dan het huidige energiesysteem gebaseerd op fossiele brandstoffen. Bovendien zal Europa ook minder afhankelijk zijn van een beperkt aantal energieleveranciers (bijna 40% van de Europese import van fossiele brandstoffen komt nu bijvoorbeeld uit Rusland). Zowat overal ter wereld is er immers een overschot aan hernieuwbare energie, wat de goedkoopste manier is om groene waterstof te produceren.

Conclusie

(Gas)centrales die op (afgeleiden van) waterstof draaien zijn een cruciale schakel van onze toekomstige elektriciteitsvoorziening. We zullen ze goed kunnen gebruiken. Kernenergie heeft in zijn huidige vorm weinig slagkracht in dit nieuwe systeem. Nieuwe kernreactoren bouwen vergt immers (te) veel tijd (in westen moet je voor de effectieve bouwtijd zowat 15 jaar rekenen), en ze zijn duur en dus weinig flexibel waardoor je ze moeilijk kunt combineren met hernieuwbare energie.

Want geef je voorrang aan hernieuwbaar, dan moeten de kerncentrales moduleren en worden ze chronisch verlieslatend. Geef je voorrang aan kernenergie, dan duwen die hernieuwbaar uit de markt en worden díe chronisch verlieslatend. Voorrang aan beide kan niet, gezien de steeds grotere vraag aan flexibele stroomopwekking waardoor er een technologie moet inbinden. Hernieuwbaar en veel kern combineren leidt m.a.w. tot een nodeloos dure oplossing, en mogelijks zelfs tot klimaatvertraging gezien de afname van investeringsbereidheid.

Alle Europese scenario’s gaan er dan ook vanuit dat het aandeel kernenergie omstreeks 2050 eerder beperkt zal zijn en dat prioritair inzetten op hernieuwbare energie, aangevuld met energieopslag en back-upcentrales op basis van (afgeleiden van) groene waterstof, de snelste en goedkoopste manier is om onze elektriciteitsvoorziening te verduurzamen.

Pieter Boussemaere is Auteur & docent Klimaat en Wereldgeschiedenis aan VIVES