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.

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?

Duitsers beducht voor nieuwe kerncentrale “knapp 200 Kilometer von der deutschen Grenze”. Borssele dus…

Afgelopen weekend heeft de Duitse regering besloten de nog werkende kerncentrales in Duitsland vervroegd te stoppen. Maar de plannen van RWE om haar productiecapaciteit op de Duitse markt te verhogen gaan vrolijk door. In Nederland.

GroenLinks en PvdA stemmen vóór nieuwe kerncentrale

De bouw van de kolencentrale van RWE in Nederland gaat zonder problemen. En op kernenergiegebied wil het inmiddels ook lekker lukken. RWE was bezig op twee fronten. Achter de schermen, dat wel: het probeerde zowel via Delta (voor de helft eigenaar van Borssele) als via de nog-altijd-niet-afgeronde-want-door-de-rechter-verboden deal met Essent een vergunning te krijgen voor de bouw van een tweede kerncentrale bij Borssele. Nu gaat dat links- of rechtsom gebeuren want RWE investeert in Delta en met dat geld koopt Delta de andere helft van Borssele. 2 Vergunningen in 1 hand –> altijd prijs! Omdat er maar één koper is, zal de prijs die gemeenten en provincies krijgen voor haar aandeel in Borssele laag zijn. Maar ze zijn het in ieder geval nu kwijt. Dat moet Groen-Links en PvdA-wethouders met dit belang in de portefeuille toch een goed gevoel geven. Hebben ze niet voor niets als aandeelhouder de vergunningsaanvraag gesteund!

Te dicht bij

Duitsers vinden eigenlijk dat Borssele te dicht bij hun grens ligt – zeker de nog te bouwen centrale. Zij mogen dat vinden, zij zijn of worden de eigenaar. Nederland stelt alleen de grond en de omgeving beschikbaar… zodat een Frans bedrijf met oost-Europese werknemers straks een kerncentrale voor de Duitse industrie kan neerzetten die ze zelf niet op hun grondgebied willen. Volgens minister Verhagen is dit in het grootste belang voor onze energiezekerheid (“omdat Nederland dan minder afhankelijk wordt van energie uit het buitenland”).

Verhagen & feiten – geen gelukkige combinatie

Even de feiten: Nederland is sinds oktober 2009 zelfs vaak netto exporteur van elektriciteit en Nederland zal de komende decennia voor Duitsland een belangrijke exporteur van elektriciteit blijven.

Maar ja, dat zijn maar feiten. Verhagen gaat feitloos door met regeren.

De data-verzadigde ruimte – een poging tot definitie

Location data, neo-geo, geotagging, location-aware, geoweb, geocoding – er zijn allemaal mooie begrippen om aan te geven dat we de plek van een (iPhone-) gebruiker kennen. Maar in het interactieve proces van een gebruiker met veranderende wensen en behoeften die zich beweegt in een data-verzadigde ruimte lijkt het datamodel ingewikkelder te worden.
Veel van deze termen gaan uit van informatie die wordt aangeboden via kaarten. Maar als je abstraheert van kaarten als interface (want daar heb je uiteindelijk kaartlees-kennis van de gebruiker voor nodig) dan wordt het een slag ingewikkelder.
Met andere woorden, hoe kan je een gebruiker zonder een kaart- of foto-overlay-interface informeren. Stel je voor: een zeilboot zeilt bij afgaand tij schuin op een zandbank aan. Als je geen kaart hebt, hoe kan je het proces van detectie en waarschuwen definieren? Stel je voor: een applicatie meldt zich met de mededeling dat een schrijver waar je vier boeken van hebt in het huis aan de linkerkant gewoond heeft. Welke mechanisme werkt hier en hoe zouden we dat kunnen benoemen.

Laat ik een poging wagen.

Deel 1 – locatieve data

Locatieve data zijn data van een (vaste) entiteit A die een bewegende entiteit B wordt aangeboden zodra de ruimte van kenmerk X waarin B zich beweegt een match vormen met de kenmerk Y van A.

Dat moment vindt plaats als de dynamische geo-tag van B met radius R van het kenmerk X de (statische) geo-tag van A raakt of als het kenmerk X van B actief wordt en A zich binnen de ruimte van kenmerk X bevindt.

Voorbeelden:
A1 is een restaurant met kenmerk terras aan het water
B1 is wandelaar onderweg van G naar H met kenmerk dorst
B1 heeft aangegeven dorst te hebben. De ruimte van dat kenmerk is een radius van 1 kilometer rond B1 op de route G naar H vanaf het punt waar hij zich bevindt tot H. Zodra A1 in die ruimte komt, wordt locatieve data van A1 naar B1 gestuurd.

Ax zijn alle entiteiten met kenmerk eerste-hulp
B2 is een motorfietser met kenmerk licht letsel
B2 heeft aangegeven letsel te hebben. De ruimte van dat kenmerk is een radius van 100 kilometer rond B2. Alle Ax in die ruimte genereren locatieve data en sturen dat naar B2.

Deze locatieve data zijn de gegevens die een applicatie gebruikt om de gebruiker te informeren.