Blog

Keep up to date with the latest news

Is kernenergie de oplossing tegen dunkelflaute?

windenergie dunkelflaute

“Dunkelflaute” is het originele prachtige woord voor het probleem van de toekomst. Een toekomst waarin we voor onze energievoorziening grotendeels afhankelijk zijn geworden van wind en zon. Want wat te doen als de zon niet schijnt en de wind niet waait?

Voor ons land is dat probleem nog heel ver weg want op dit moment voorzien zon en wind nog maar voor 4 % in ons totale energiegebruik.

Onze nationale kernenergielobby ziet in het probleem echter juist een geweldige kans om kernenergie te promoten.

Ook de partijen onder aanvoering van Wilders, Eerdmans en Baudet zien alle heil in kernenergie en met hun gezamenlijke 28 zetels in de tweede kamer vertegenwoordigen zij toch bijna 19 % van het volk. Samen met VVD en CDA zelfs een kleine meerderheid van 77 zetels.

Zouden al die volgelingen die gevoelig zijn voor de kernenergielobby weten waar het over gaat?

Het zou interessant zijn als in de reclamebrochure van NucleairNederland een kleine berekening was opgenomen over het aantal centrales dat daarvoor nodig is en hoe ze de kernenergie willen inzetten tegen de dunkelflautes.

8 dagen per jaar

Daartoe moet je eerst weten hoeveel dagen dunkelflaute er maximaal overbrugd moeten worden als wij zover zijn dat we van het gas en de olie af zijn en zowel Putin als Shell vaarwel hebben gezegd en geheel onze eigen boontjes met eigen wind en zon willen doppen. Uit verschillende studies blijkt dat dit voor Nederland zonder offshore wind, maximaal 8 dagen zijn. Met de te voorziene bijdrage van offshore wind zou dit maximaal 5 dagen zijn. Dit betekent dat er indien nodig, ergens vrij direct een wachtende energievoorraad moet kunnen worden aangesproken van 1,5 – 2 % van het jaarlijkse gebruik.

Links:

KNMI over dunkelflaute
Wikipedia over dunkelflaute
Onderzoek naar dunkelflaute

In andere landen kan men in zo’n geval de energie uit waterkrachtcentrales gebruiken. Vooral als de reservoirs door het oppompen steeds vol gehouden worden, biedt dat in veel gevallen voldoende buffering. Wij hebben geen bergen en moeten iets anders bedenken.

In mijn vorige artikel beredeneerde ik volgens een zeer optimistisch scenario dat de behoefte aan groene stroom na de transitie 254 TWh zou worden zodat er voor een dunkelflaute 5 TWh nodig is ter overbrugging. (2% van 254 TWh). Als we er in een somber scenario vanuit gaan dat de ons omringende landen met een totale productie van 265 TWh/j hydro-elektrische energie dit gat niet kunnen vullen of dat dit te duur zou zijn, moeten we zelf ergens een centrale kunnen aanzetten die in 8 dagen tijd 5TWh ofwel 5 miljoen MWh kan leveren.

De jaarproductie van kernenergiecentrales is gebaseerd op een hoge capaciteitsfactor dwz het aantal uren van het jaar op het totale jaar dat de productie met de maximale capaciteit verloopt. Hoewel NucleairNederland rekent met 90% wijst de praktijk gebaseerd op alle 441 werkzame centrales in de wereld eerder in de richting van 74%.

7 kernreactoren nodig

Laten we echter aannemen dat er gedurende die 8 dagen geen reparaties nodig zijn en dat we zelfs met 100 % mogen rekenen. Een reactor van 500 MW kan dan in die 8 dagen 24 x 8x 500 = 96.000 MWh produceren. Om aan de 5 miljoen MWh te komen zouden we dus 52 van die reactoren nodig hebben en die even snel aan moeten kunnen zetten, om ze de rest van het jaar te laten staan niksen. Dat is uiteraard niet haalbaar.

Nucleair Nederland denkt daarom dat we de energie tijdens de dunkelflaute uit een buffer van waterstof zouden moeten betrekken. De kernreactoren zouden dan mooi het hele jaar op een laag pitje kunnen draaien om via elektrolyse een buffervat met waterstof te vullen. Men neemt aan dat de waterstof per bestaande gasleiding naar een bestemming aan land vervoerd kan worden. Ergens moeten we dan waterstof opslaan en als dat zonder kunstgrepen onder normale atmosferische druk moet gebeuren dan is daar een volume van 2,3 miljard m3 voor nodig. Dat is nog wel even een dingetje want het totale volume van de Nederlandse zoutcavernes bedraagt helaas slechts 1 miljoen m3.

Een ander klein probleem is natuurlijk dat we dan van waterstof wel eerst weer elektriciteit moeten maken. De combinatie van elektrolyse en brandstofcellen om van stroom via waterstof weer stroom te maken gaat helaas gepaard met verliezen. Op z’n gunstigst geeft dat een verlies van 55%. De kerncentrales moeten daarom 2,2 keer meer stroom produceren om dat te compenseren.

Gaan we er van uit dat er hooguit 2 dunkelflautes van 8 dagen per jaar voorkomen dan moeten de centrales 2 x 5TWh x 2,2 = 22 TWh per jaar produceren. Bij een realistische capaciteitsfactor van 0,72 zijn hiervoor 7 centrales van 500 MW nodig. Bij een investeringsprijs van 7 miljoen per MW capaciteit moeten we dan 24,5 miljard investeren.

Waar dan?

Het is ook nog wel een dingetje waar die 7 centrales dan moeten gaan staan. Er moet het hele jaar door voldoende koelwater beschikbaar zijn en er moeten niet te veel bezwaarmakers komen. Het zou mooi zijn als de 7 kernreactoren lekker dicht bij een stad gebouwd konden worden zodat de kolossale warmteverliezen niet de rivieren gaan opwarmen maar dat er nuttig gebruik van de warmte kan worden gemaakt voor stadsverwarming. Het gaat dan zeker om 66 TWh warmte per jaar en dat is alleen in de 5 koudste maanden 9 TWh en equivalent aan 1 miljard m3 aardgas. Genoeg om 0,8 miljoen woningen (twee keer zo veel als in Amsterdam) te verwarmen. Helaas voor NucleairNederland zal het niet meevallen om 7 kernreactoren in de buurt van 0,8 miljoen woningen geplaatst te krijgen, tenzij natuurlijk alle volgelingen van Eerdmans, Baudet en Wilders gezellig bij elkaar in een speciaal voor hen nieuw gebouwde grote stad verzameld worden om daar te gaan wonen.

Of de investering van 24,5 miljard veel is, hangt er natuurlijk van af wat de alternatieven zijn.

Eén alternatief is dat we de benodigde energie voor de waterstofbuffer met grote windturbines op zee gaan maken. Voor een productie van 22 TWh per jaar hebben we dan 500 turbines van 10 MW per stuk nodig. Dat vraagt een investering van € 6,1 miljard en is dus een stuk goedkoper.

De vergelijking gaat echter niet helemaal op want Nucleair Nederland meent dat kerncentrales 60 tot 80 jaar meegaan, terwijl voor windturbines eerder met 25 jaar gerekend wordt.

Een levensduur tussen 60 en 80 jaar is een erg optimistisch aantal jaren gezien het gemiddelde tussen 20 en 40 jaar van de reeds bestaande reactoren.

Bovendien stellen zij dat die centrales binnen 8 jaar gerealiseerd kunnen worden, terwijl dat voor windenergie al binnen drie jaar zou kunnen. In werkelijkheid vergt de bouw van kerncentrales zonder rekening te houden met bezwaarprocedures eerde 15 jaar en moet er over het geleende bedrag vanwege het hoge afbreukrisico een relatief hoge rente betaald worden. Bij 3 % rente over het volle bedrag van 24,5 miljard gedurende 15 jaar is dat alleen al €11 miljard voordat er iets staat.

In beide gevallen blijven we ook nog zitten met de noodzaak van kostbare elektrolyse apparatuur en brandstofcellen om via waterstof van stroom weer naar stroom te gaan en blijft er behoefte aan een gigantisch grote opslag.

Sneller en goedkoper

In plaats van de enorme grote opslag van waterstof, is de energie ook op te slaan in de vorm van vloeibaar ammoniak. Dit heeft een energiedichtheid van 5 kWh/l zodat er voor één periode met dunkelflaute en ongeveer 7 TWh energieproductie 1,4 miljoen m3 opslag nodig is. Een dergelijke opslag van vloeibaar gas gebeurt al jaren door Vopak in tanks van 180.000 m3 zodat we met 8 volle tanks per dunkelflaute toe kunnen. Dergelijke tanks met een doorsnee van 100 meter zijn niets bijzonders.

Het is ook denkbaar dat zowel de elektrolyse als de omzetting in de brandstofcellen verloopt met behulp van de Solid Oxygen Electrolytic cell resp. de Solid Oxygen Fluid Cell. Dit zijn hypermoderne systemen in ontwikkeling die binnen afzienbare tijd marktrijp zijn.

Het gehele windpark zou kunnen worden verdeeld rondom een stuk of 15 eilandjes op de Doggersbank met elk een stuk of 33 turbines en een grote opslagtank in combinatie met de FOEC en FOFC apparatuur.

Dergelijke eilandjes kunnen tevens dienen als hub’s voor de kabels van de overige honderden turbines op zee. Het is een plan waar de grote energiebedrijven zoals TenneT al enige tijd voor pleiten.

De 15 eilandjes van 1 km2 beslaan slechts een piepklein deel van de 25000 km2 grote Doggersbank en indien de oevers op de juiste manier als kunstmatig rif worden ingericht kan zich daar een rijk marien ecosysteem op ontwikkelen, dat als kraamkamer voor vis , garnalen en schelpdieren kan gaan functioneren.

Vloeibaar ammoniak zal in de toekomst de belangrijkste energiedrager zijn om grotere afstanden in de wereld te overbruggen. Vanuit zonovergoten woestijnen en winderige vlaktes van de wereld kunnen scheepsladingen vol vloeibaar ammoniak gedistribueerd worden. Deze energietransporten zullen in de plaats van de olietankers komen. Het duurzaam verkregen ammoniak zal ook de kunstmestfabrieken op de wereld gaan vervangen en zelfs kan het de energiedrager voor het scheepverkeer worden. De eilandjes kunnen daartoe met bunkerhavens en nog wat extra opslagtanks voorzien worden, zodat hier een zeer flexibele energie infrastructuur ontstaat, waarmee je alle kanten op kunt. Veilige opslag en transport van vloeibaar ammoniak is niet nieuw en technologisch uit ontwikkeld. Alleen de schaal zal enorm toenemen.

Het lijkt mij een goed plan, dat ook zeker gesteund zal worden door Denemarken en het Verenigd Koninkrijk. NucleairNederland kan er wat mij betreft beter het zwijgen toe doen.

Han Blok

Bron: Duurzaam Nieuws