Past grootschalige zonne-energie in ons elektriciteitssysteem?

Tegenstanders hebben het vaak over de onvoorspelbaarheid en onbetrouwbaarheid van duurzame energieproductie. Het op grote schaal implementeren van wind- en zonne-energie zorgt voor haperingen in de voorziening of op z’n minst voor grote prijsstijgingen, zo wordt beweerd. En bij gebrek aan goede gegevens en in een oud denkraam is het lastig discussiëren.

Gelukkig komt er af en toe een rapport dat in één keer voorziet in een ruime hoeveelheid brandstof voor dergelijke discussies. Dit keer van het Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, onderdeel van het Fraunhofer Gesellschaft – Europa’s grootste onderzoeksbureau, zeg maar de TNO van Duitsland. Zij monitoren de Duitse energiemarkt op het gebied van zonne-energie en zij hebben een pdf met een grote hoeveelheid grafieken uitgegeven.

Solar vs de rest

Waarom is dit belangrijk? In Duitsland is zwaar geïnvesteerd in duurzame energie. Op dit moment wordt er veel energie opgewekt middels zonnepanelen en die hoeveelheid groeit nog steeds: er worden records gebroken. Wat voor gevolgen heeft nu de steeds toenemende hoeveelheid solar voor de rest van de elektriciteitsproductie?

Peter Terium, de Nederlandse Vorstandsvorsitzender van RWE, zeg maar chef bruinkool bij de buren, slaat in een interview met het AD helemaal door. Na Duitsland bang te hebben gemaakt voor nieuwkomers en duurzame energieopwek, is nu Nederland aan de beurt: ‘Energierekening onbetaalbaar voor lage inkomens’ (online excerpt). Welke denkfouten hij maakt is al overtuigend aangetoond door Jan Rotmans, maar het is ook belangrijk te kijken naar de getallen die ten grondslag liggen aan deze verandering.

Hoe groot voorstander je ook bent van duurzame energie, het moet natuurlijk wel passen. Nu is het voor het eerst dat er op deze schaal een dergelijke vorm van duurzame energie wordt ingevoed in het elektriciteitsnet. Kan dat wel, past zonne-energie op grote schaal wel in de huidige elektriciteitssysteem? Zonne-energie kan namelijk, net als windenergie, niet aan- of uitgezet worden als de stroomvraag verandert. Andere vormen van elektriciteitsopwek zijn dan nodig om aan de vraag te blijven voldoen. Het geheel van verschillende vormen van elektriciteitsopwek wordt de brandstofmix genoemd en in die mix heb je grofweg drie verschillende vormen van opwek:

  1. Productie die niet kan worden beheerst maar wel (redelijk) voorspeld: zon/wind;
  2. Productie die uit kostenoverwegingen lastig af te schakelen is: kerncentrales, (bruin)kool;
  3. Productie die makkelijker op- en af te regelen is: gas, waterkracht.
(voor meer informatie zoek op het begrip ‘Merit Order‘)

Traditioneel werd er altijd van uitgegaan dat duurzame energievoorziening een gevaar is voor de stabiliteit van het systeem en dat, als zonne-energie al iets voorstelt, het nooit op grote schaal ingepast kan worden in het systeembalans. Maar de grafieken zijn binnen, en wat blijkt in de praktijk, zonne-energie past prima in het elektriciteitssysteem. En, in combinatie met windenergie, is het een prima bron om de plaats van fossiel-gestookte elektriciteit in te nemen.

1    Zon complementeert wind

Allereerst, zon & wind gaan goed samen, blijkt uit twee grafieken van de Fraunhofer-ingenieurs:

Grafiek 1 - Maandelijkse productie WIND - ZON (jan-mei 2012)

Duidelijk is dat waar wind afneemt van januari tot mei, zon in die periode juist toeneemt. Maar dat zou in een maand toevallig kunnen uitvlakken. Daarom is de volgende grafiek ook van belang.

Grafiek 2 - Simultane productie WIND + ZON (jan - mei 2012)

In deze grafiek zie je dat niet alleen op maand-niveau wind en zon elkaar complementeren, maar op elk moment in tijd (stipjes lijken mij kwartierwaarden). Dus als er meer zonne-energie geproduceerd wordt, neem windproductie af en vice versa. Op elk moment!

Maar goed, dat is alleen zon en wind. Hoe zit dat met zon en wind versus de rest?

2   Zon – prima piekproductie

Past zonne-energie eigenlijk wel in de voorzieningen? Wat voegt het toe?

Grafiek 3 - Conventioneel versus wind & zon (mei 2012)

Hier wordt het echt interessant. Deze grafiek laat alle opgewekte stroom zien in de maand mei (meer maanden zijn in het rapport te vinden). Het grijze gebied (conventioneel opgewekt vermogen) wordt afgevlakt door groen (wind) en geel (zon). De geel/groene pieken dekken de vraag naar stroom overdag. De lager liggende pieken zijn weekends en vakantiedagen. In Duitsland werd vroeger (en in Nederland nog steeds) de piek overdag opgevangen door gascentrales harder te laten draaien. Dat snel veranderen, daar zijn gascentrales goed in, vele malen beter dan (bruin)kolencentrales. Dat opschakelen van een gascentrale kost per eenheid opgewekte stroom wel meer geld maar die flexibiliteit is veel waard voor de balans van het systeem.

Als we kijken naar de breakdown van de brandstofmix zien we inderdaad dat er minder gas (en in Duitsland: minder kolen!) verstookt hoeft te worden:

Grafiek 4 - de brandstofmix (mei 2012)

Ook hier is duidelijk te zien dat nucleair (‘Uran’) en bruinkool (‘BK’) de basislast verzorgen. Het is niet zo dat deze weggedrukt worden door een teveel aan zonne-energie. Gewone kolen (‘HK’) en gas verzorgen een deel van de piek overdag. Deze piek wordt echter keurig afgevlakt door de combinatie wind en, met name, zon.

Het lijkt erop dat gas- en kolencentrales overdag minder hard hoeven te produceren.

Ook op 25 mei 2012?

Maar als dan de zon heel hard schijnt, zoals op 25 mei 2012, levert dat dan een probleem op? We pakken de Fraunhofer-grafieken er weer bij:

Grafiek 5 - Zonneproductie 25 mei 2012

Nee dus. Zelfs de record-productie (22,4 GW) van 25 mei blijft keurig de piek afvlakken.

Mooi-weer conclusie

Het lijkt erop dat de grafieken aangeven dat zonne-energie prima ingepast kan worden in de elektriciteitsproductie, maar nadere analyses en scenario’s zijn natuurlijk hard nodig. Wat gebeurt er met de brandstofmix onder gelijke condities in een aantal jaren achtereen; hoe wordt rekening gehouden met nucleaire fase-out, welke prijseffecten zijn meetbaar, etc. Maar voorlopig lijkt het erop dat er fors minder kolen en gas zijn verbrand dan anders het geval zou zijn geweest. Als Peter Terium dan klaagt over kolen- & gascentrales die minder efficiënt kunnen worden ingezet, dan heeft hij een puntje – zijn centrales staan inderdaad nu vaker uit. Maar als dat zo is, dan lijkt het erop dat die gascentrales minder nodig zijn voor het opvangen van de piekload – deze wordt keurig afgevlakt door zonne-energie. Dus als deze werkeloze centrales meer baseload kunnen produceren, zou deze grootste CO2-producent van Europa wellicht wat bruinkoolcentrales kunnen sluiten. Dat zou pas pure milieuwinst zijn.

Waarden & woorden op de helling

Eén ding is duidelijk. Deze transitie in Duitsland zet onze traditionele waarden (‘zon is onbetrouwbaar en lastig in te passen in het elektriciteitssysteem’) én woorden (‘brandstofmix’, ‘Merit Order’) ook op de helling.

We hebben meer data, nog betere grafieken en nieuwe begrippen nodig om deze fundamentele veranderingen bij te houden, te analyseren en over te publiceren.

Energiewende & de vrije markt

Lezenswaardig artikel (Engels, registratie nodig, gratis, afgelopen jaren geen spam bemerkt) in European Energy Review. Paul Hockenos schrijft in Free to choose, can German consumers remake their energy sector from below? over hoe de liberalisering van de energiemarkt voor consumenten in Duitsland er niet voor gezorgd heeft dat er veel geswitched is. 28 procent van de elektriciteitsklanten is de afgelopen 14 jaar van leverancier veranderd en slechts 18 procent van de gasafnemers. In vergelijking met Nederland: hier is in krap 8 jaar 35% procent van de huishoudens overgestapt. En toch, op een rare manier, werkt de vrijgemaakte markt misschien toch wel.

De grote vier

Duitse consumenten durven niet over te stappen, bang gemaakt door de 4 grote energiereuzen (EoN, RWE, EnBW en Vattenfall) die nog steeds zo’n 80% van de markt in handen hebben. De Duitse overheid heeft nu zelfs extra wetgeving gemaakt om overstappen nog makkelijker te maken. Helaas hebben die regels als vervelende keerzijde dat dat dure processen zijn voor leveranciers om in te voeren en daardoor weer in het voordeel van – jawel – de grote vier. Verder zijn Duitse afnemers hoe-dan-ook wat wars van de Vrije Energie Markt geworden: de voorgespiegelde prijsverlaging bleef uit; energiecowboys lieten onder loze beloften klanten achter met schulden; elke aanbieder heeft een eigen ‘groen’ label bedacht.

Rekommunalisierung

Het rare is dat – zo wordt in het artikel terecht betoogd – de lage overstapgraad niet komt door vermindering aan aanbieders. Sterker nog, door ‘Rekommunalisierung’ (prachtig Duits woord om vaker te gebruiken) komen er nieuwe, publieke aanbieders, zoals de zogenaamde ‘Stadtwerke’ bij:

A surprising development is that Germany’s local public utilities, the Stadtwerke, are still standing – and even thriving – a development few foresaw at the onset of liberalization. In the late 1990s, towns and cities that traditionally owned Stadtwerke started selling them to the Big Four. But in recent years, the trend has reversed and municipalities have bought back shares in the utilities, a process called “Rekommunalisierung”. Since 2007, 44 new local public utilities have been set up and more than 100 private concession contracts for energy distribution networks and service delivery have returned to public hands. Some have divested from nuclear power and developed green energy packages to attract customers.

 

De vrije energiemarkt werkt dan toch?!

Dat is misschien wel het beste nieuws – dat uit de puinhopen van de vrije energiemarkt oude Stadtwerke floreren, nieuwe nutsbedrijven en publieke initiatieven als sfinxen herrijzen om de Energiewende vorm en richting te geven. Duurzamer, degelijk en eerlijker. En daarmee – op de lange termijn – goedkoper.

Data in de mail – werk aan de winkel

De guardian heeft om de zoveel tijd een mooie journalistieke opdracht – maak data mooi inzichtelijk. Dit keer (19 juni 2012) over aandeel duurzame energie. Ik meng mij niet tussen de vormgevers die soms prachtige interactieve oplossingen bedenken. Maar ik heb wel wat getallen op een rijtje gezet.

De getallen (2010) zijn van Eurostat en hebben een andere definitie dan waarmee in Nederland duurzame energie gemeten wordt (en met name duurzaam opgewekt elektrisch vermogen). Dat mag de pret niet drukken.

In deze grafiek staan de werkelijke percentages duurzame energie van Nederland en het gemiddelde van 27 Europese landen en de doelstellingen…

Het Nederlandse lijntje duikt wat schielijk weg. Werk aan de winkel, zou ik zeggen.

Over energie en getallen, altijd lastig.

kommer & kwel

Het Brabants Dagblad had dit weekend een artikel (“Energievoorziening hapert”, geen link; HT2 Henk vdB) over de totale mislukking van de Duitse Energiewende – althans daar kwam het op neer. ‘Onbetaalbare’ stroom, zonnefirma’s failliet, miljarden subsidie door het putje, afgesloten gezinnen, conflicten met burgers. En dan nog het voornaamste knelpunt: geen geld voor uitbreiding stroomnet – waarbij het dagblad vergat te melden dat het Nederlandse TenneT daarvoor verantwoordelijk is. En dan geven die vermaledijde zonnepanelen maar voor 3 procent dekking van de energiebehoefte. Kortom: kommer en kwel daar bij de Oosterburen.

Optimist

Noem mij een optimist maar ik kijk graag naar een paar andere getallen over hetzelfde. Zo kwam het Duitse industrie IWR twee weken geleden met bijzonder nieuws:

Weltrekord: Deutsche Solaranlagen produzieren erstmals Strom mit über 20.000 MW Leistung (nieuws ook in Nederland wijdverbreid opgepikt)

De schatting was in totaal zelfs boven de 22.000 MW. Nu klinkt dat veel, met al die nullen, en als er 0,022 TW had gestaan was het maar de vraag of dat nieuws zoveel nieuwsfeeds, twitteraars en bloggers had opgeleverd.

Wat is nou helemaal 0,022 TW?

Maar is het veel? Ja! Voor Duitsland is dat veel (meer dan 40% van de op dat moment gebruikte stoom). En voor Nederlandse begrippen is het héél veel. Als we de Maximale Nederlandse Systeemvraag als uitgangspunt nemen dan is het veel. Die Duitse zonnepanelen leverden meer dan wij in Nederland zouden kunnen gebruiken. Reken maar na:

De maximale systeemvraag (Tabel 1 uit TenneT Managementsamenvatting Kwaliteits- en Capaciteitsplan 2010 – 2016) stelt voor 2012 een maximale binnenlandse systeemvraag van 20.589 MW. Dat is dus zo’n 1,5 GW minder – zeg maar stroom ter grootte van 2 grote gascentrales of 3 maal Borssele.

Dus als wij alle lampen en apparaten aanzetten, in fabrieken op vol vermogen aluminium, plastic, cement, glas en papier produceren, alle serverfarms maximaal belasten, airco’s voluit zetten, elektrische auto’s opladen … dan nog produceerden op die zonnige dag in mei de zonnepanelen in Duitsland meer.

grootschalig, langjarig, technisch. Voor & door burgers

Ik denk dat die Duitsers de goede kant op gaan. Die denken zoals je moet denken over energievoorziening: grootschalig, langjarig, technisch en met de bevolking en bedrijven als voornaamste investeerders. Dus niet door middel van een in de haast in elkaar geflanste flutsubsidie van 22 miljoen voor zonnepanelen. Daarmee haal je alle momentum uit een langzame maar krachtige Nederlandse Energiewende waar burgers en bedrijven inmiddels al lang rijp voor zijn.

Kernenergie economisch niet interessant, schaliegas geen optie, kolencentrale te duur… wat nu?

Een aantal verschillende berichten de afgelopen maanden geven bijelkaar een bijzonder beeld van de Grote Ontwikkelingen die er op dit moment spelen op het gebied van de Nederlandse elektriciteitsproductie. Laten we er even een paar langslopen.

Kerncentrale – nee dank u

Duidelijk is dat op dit moment niemand zich wil branden aan de ideeën die het kabinet heeft op het gebied van kernenergie. Een tweede centrale bij Borssele komt er op dit moment gewoon niet. Eigenaar Delta durft het gelukkig niet aan, maar ook de grote Duitse (RWE) en Franse energiebedrijven hebben geen belangstelling.

Kolencentrale – jammer dat het niet uit kan

Enkele jaren geleden zag het er naar uit dat er zomaar 4, 5, 6 kolencentrales bijgebouwd zouden gaan worden. Nu niet meer, vandaag is er weer een centrale gesneuveld. Dit keer die in Vlissingen, u weet wel van de ‘environmentally friendly power generation with little or no emission of CO2’, zoals C.GEN deze kolencentrale placht te greenwashen. Nog steeds is de Essent/RWE-centrale bij Eemshaven de enige die nu echt afgebouwd wordt. Liever niet trouwens, want het is economisch niet meer rendabel maar om nu de stekker er uit te halen zou om economische redenen dom zijn: “Tachtig procent van het geld is inmiddels uitgegeven“, zoals de topman al eerder aangaf.

Schaliegas – dat mag dan weer niet

Het wordt ‘m niet, schaliegas in Europa. De meeste landen in Europa hebben er geen zin in, zijn het zelfs aan het verbieden. Ook in Nederland mochten proefboringen niet – in dit geval verboden door de rechter in eerste aanleg. Schaliegas haalt dus in Europa niet, zoals in de V.S. gebeurde, de komende jaren zomaar de gasprijs onderuit.

…en wat doet de olie?

...en wat doet de olie?

dat wordt weer sparen voor gas...

Hoezeer de economische vooruitzichten investeringen in Kern & Kolen niet haalbaar maken, is de prijs van olie op moment van bloggen, 22 februari 2012, dik boven de EUR 120. Dat betekent dat oliegerelateerde gascontracten later dit jaar weer fors duurder worden. Dat is vreemd – waarin zou een energiebedrijf op dit moment dan wel in willen investeren? Die investeringen, die lagen toch al vast, zou je zeggen. En je moet ergens toch de elektriciteit vandaan halen.

Waar moet je dan wel in investeren vandaag? Ik weet wel wat.

Toevallig vandaag is een artikel in Nature Materials verschenen. De auteurs (waaronder een Nederlander van het FOM, jawel) schetsen een theoretisch ontwerpmodel waarbij zonnecellen vele malen efficiënter zijn in het omzetten van licht in elektriciteit. Het is allemaal theoretisch en de praktijk zou het moeten uitwijzen wat er van de claims overblijft, maar ja, als je daar rendementswinst kan halen dan wordt het op een gegeven moment wel heel simpel.

Kijk, daar moet nou geld naartoe. Bijvoorbeeld, ik noem maar wat, de miljoenen die minister Verhagen had klaargelegd om de vergunning van Borssele 2 versneld te gaan begeleiden. Dan zou vandaag een grote stap in energietransitie gedaan zijn. Een fossiele stap naar achteren en een duurzame naar voren.

 

Alleen in Europa – Verhagen en kernenergie

Nu zelfs de Franse Socialisten in een pact met de Groenen zich uitspreken over het versneld afbouwen van de nucleaire centrales, wordt het wel extra bizar dat Nederland in Europa bij monde van vertegenwoordigend minister Verhagen de nucleaire lente blijft prediken. Dit alles onder het leugenachtig mom van leveringszekerheid en dat terwijl Verhagen dan Borssele de speeltuin laat zijn van – binnenkort dus werkloze – Franse kern-ingenieurs (die komen ontwerpen), Oost-Europese vaklui (die komen bouwen) en energiebehoeftige Duitse industriëlen (die komen afnemen).

Het blijft natuurlijk de vraag of het mogelijk is voor de socialisten deze weg te bewandelen – het is een duidelijke stellingname in de presidentsverkiezingen en er zal goed over nagedacht zijn wat dit voor politieke gevolgen heeft. Maar de economische en energie-technische vragen zijn nauwelijks te overzien; vast staat dat het een dure richting is (30% tot 40% duurder volgens Le Figaro) die Frankrijk het lastig maakt aan CO2-doelstellingen te voldoen.

Delta & de kerncentrale – gokken voor gevorderden

Wat kost dat nou, zo’n vergunning voor een kerncentrale … per Zeeuws gezin?
Volgens topman Peter Boerma van energiebedrijf Delta kost een vergunning voor een kerncentrale 220 miljoen euro. Afgezet tegen de kosten van de bouw van een kerncentrale (meer dan 4,5 miljard euro) is dat te overzien maar voor een kleine regionale speler met een beperkte klantenkring als Delta is dat voor de vergunning alleen behoorlijk veel. Zeker omdat Delta dergelijke bedragen (2009: 108 miljoen; 2010: 265 miljoen) de afgelopen twee jaar aan ‘beëindigde’ (lees: mislukte) bedrijfsactiviteiten (bio-diesel, solar-avontuur) heeft moeten afschrijven. Verschil is wel dat het dit keer gaat om ‘zelf-nooit-te-ondernemen’ bedrijfsactiviteiten. De vergunningsaanvraag is namelijk niet echt – zelf een nieuwe kerncentrale bouwen zou een kleine partij als Delta hoe-dan-ook boven het hoofd groeien en energieprijstechnisch is het maar de vraag of investeringen daarvoor in dit tijdsgewricht überhaupt bij elkaar te krijgen zijn – maar om de verwachte meerwaarde bij verkoop.

maar geen cent te veel hoor…
De gedachte is dat Delta veel meer waard is in Europa mét een verkoopbare kerncentralevergunning dan zónder. Er zijn inderdaad scenario’s denkbaar waaronder dat het geval zou kunnen zijn. Evengoed zijn er situaties te bedenken waar die gok niet op gaat – een vergunning kan uiteindelijk niet afgegeven worden, prijzen op de energiemarkt kunnen tegenzitten, nucleaire energie kan het zwaar krijgen in Europese wetgeving, het mag of lukt niet het (gesplitste) Delta te verkopen. Ook aan de andere kant zitten er risico’s vast aan deze gedachtegang: er moet geld uitgetrokken worden om de veiligheid van de bestaande centrale te verbeteren; er worden aan producenten hardere eisen gesteld met betrekking tot investeringen in duurzame productie; beoogde partners (EdF, RWE) lopen toch weg. Het is dus maar zeer de vraag of er gebouwd zou kunnen worden, hoe graag onze minister/vergunningsafgever/vergunningsbeoordelaar/controleur Verhagen dat ook wil.

Typisch Zeeuws gokspel
Kortom er is sprake van een nieuwe ronde in de provinciale Zeeuwse loterij – we pakken uit de beurs van de Zeeuwse huishoudens vele honderden euro’s en kopen daar een lot voor. En of het nu bio-diesel, zonnepanelen of kern-energie is, maakt niet uit; we blijven gokken tot we winnen. Dat moet toch ooit lukken?

schuldig lam

Schuldig!

Voedsel & CO2 – het blijft listig

Wat zou er nou zo slecht zijn aan het op kleine schaal houden van schapen voor het vlees – dus vegetarisch eten door het jaar heen met af & toe een kleine aanvulling van lamsvlees. Van die vrolijke lammetjes die na een seizoen lekker onbespoten & kunstmestloos gras en bloemetjes eten op een goede dag tussen die knieën van een ervaren slachter hun tweede leven als voedsel beginnen? Eerlijk spul: gezond, diervriendelijk, lokaal, biologisch zonder SKAL-gedoe. Kortom, wat zou daar in hemelsnaam mis mee kunnen zijn.

Nou dit:

Het schuldig lam
(source: EWG; ht2: Kevin Drum @ motherjones.com)

We moeten onze carbon footprint maar eens opnieuw uitrekenen…

32 uur 32 minuten 33 seconden – een Nederlands olie feitje

Nederland doet weer mee met de grote jongens (ook al mogen we weer niet naar de G20 (pdfje van Sarko)) – we exporteren ruwe olie!

Hoe zit dat?
Europa’s grootste onshore (op land dus) olieveld, ligt tussen Nederland en Duitsland in, een paar kilometer ten zuiden van Emmen. Bekend van de Amerikaanse ‘ja-knikkers’ (mooie foto’s uit oude schoolboeken!) die vlak na de oorlog olie naar boven pompten en de NAM haar naam gaf (Nederlandse AARDOLIE Maatschappij, kijk ook even op de site voor goede projectinfo). 50 jaar lang ging dat door tot de olie te stroperig werd en de prijs van olie in de jaren negentig geen aanleiding gaf tot verdere winning. Tot vandaag de dag met hoge olieprijzen – de komende jaren in de scenario’s van Shell hoog genoeg om de grote investeringen te rechtvaardigen. Vorige maand heropende Minister Verhagen de geheel vernieuwe site (de fysieke).

Van de naar schatting 1 miljard aanwezig vaten olie is er al een kwart geproduceerd. De komende 25 jaar wordt met nieuwe technieken – lage druk stoominjectie – 100 tot 120 miljoen vaten naar boven gehaald. Nou ja niet echt naar boven gehaald het spul wordt direct naar een Duitse raffinaderij getransporteerd.

Dat is toch wat: europa’s grootste onshore olieveld; vijfentwintig jaar stomen & pompen; miljarden voor de staatskas, miljarden voor Esso & Shell, wat nieuwe werkgelegenheid in een lastige regio.

En toch…

we zijn dan wel ons allerlaatste strategische restje fossiele brandstof kwijt en we hebben in 25 jaar hard werken en niet te vergeten een enorme bel aardgas voor de stoom (130MW installatie) een hoeveelheid olie geproduceerd die op dit moment op wereldschaal voldoende is om de oliedorst te stillen van de komende

32 uur, 32 minuten en 33 seconden!

Simpel vraagje: is dat het waard?