Critici vrezen dat een te groot aandeel van variabele hernieuwbare energie in de stroommix het zo goed als onmogelijk maakt om vraag en aanbod van stroom op elk moment goed op mekaar af te stemmen, met storingen of zelfs totale blackouts tot gevolg. Een pas verschenen boek van het IEA, Harnessing Variable Renewables – A Guide to Balancing Challenge, legt uit hoe deze complexe kwestie kan worden geanalyseerd en mogelijk opgelost. Om te zien hoe stroomnetwerken reageren op de input van grote hoeveelheden variabele hernieuwbare energie, zette het IEA het GIVAR-project op (Grid Integration of Variable Renewables). Het boek Harnessing Variable Renewables beschrijft de technieken die momenteel gebruikt worden om vraag een aanbod van stroom op elkaar af te stemmen, stelt een methode voor om netwerken stabiel te houden wanneer de input van variabele hernieuwbare stroom toeneemt en gaat nader in op de lessen die getrokken kunnen worden op acht case-studies.
Hernieuwbaar is niet noodzakelijk variabel
Niet alle hernieuwbare energiebronnen zijn variabel. Verbranding of vergisting van biomassa, geothermische energie en waterkracht uit stuwmeren zijn even flexibel inzetbaar als conventionele centrales op aardgas, kolen en stookolie. Wind- en zonne-energie, getijden- en golfenergie variëren wel in de loop van de dag en van seizoen tot seizoen. Bij variabele hernieuwbare energie is het de kunst om vraag en aanbod van stroom goed op mekaar af te stemmen, maar helemaal onbekend is dat gegeven niet voor stroomproducenten en netwerkbeheerders. Variabiliteit en een mate van onzekerheid hebben altijd deel uitgemaakt van elektriciteitsnetwerken. De stroomvraag fluctueert voortdurend, van minuut tot minuut, van seizoen tot seizoen. Netwerkbeheerders lossen dat fenomeen op met een geheel aan systemen en maatregelen. Ze vullen hun baseload (de basislaststroom) aan met stroom uit midddenlast- of piekcentrales, met stroom uit intergeconnecteerde netwerken, of ze maken gebruik van stroomopslag of flexibele gebruikers die alleen stroom afnemen als hij overvloedig en goedkoop is.
Bij stroomopslag denken we doorgaans aan batterijen, maar in deze context gaat het eerder over
vliegwielen die in gang worden gezet als de stroom goedkoop is en aan stuwmeren, die worden volgepompt als er een overaanbod aan stroom is en turbines aandrijven op een moment dat er stroom nodig is. Een voorbeeld van zo'n centrale is de
spaarbekkencentrale van Electrabel in Coo-Trois Ponts.
Voorspelbaarheid
De stroomvraag mag dan fluctueren doorheen de dag, dankzij decennia van ervaring is ze ook redelijk voorspelbaar geworden, met bij de thuisverbruikers bijvoorbeeld pieken 's morgens en 's avonds. Aan de aanbodkant zijn zonne-energie en getijdenstroom weliswaar variabel, maar tegelijk zeer voorspelbaar. Op getijden kan je je klok gelijk zetten, en op een bewolkte dag produceren zonnepanelen hoogstens 20% minder stroom dan op een niet-bewolkte. Wind en golfslag kunnen in enige mate voorspeld worden door meteorologen, maar blijven relatief onvoorspelbaar.
Zijn de bestaande stroomnetten geschikt om met meer variabele input om te gaan? De conclusie van het IEA is dat er geen eenduidig antwoord is op deze vraag. Er zijn grote verschillen tussen de stroomnetten, in de manier waarop ze worden beheerd. Bovendien verschilt het consumptiepatroon van streek tot streek, en ook de interconnecties met andere (deel)netten. Uit de analyse blijkt ook dat er een groot verschil bestaat tussen wat er in principe nu al technisch mogelijk is en wat er in de praktijk mogelijk is. Het IEA ontwikkelde daarom een manier om een inschatting te maken van hoeveel variabele stroom het net aan kan. De technische capaciteit om met meer variabele stroom om te gaan, verschilt van land tot land, met Japan als minst flexibel gebied (19% variabele input mogelijk door het overaanbod aan constante nucleaire stroom), gevolgd door het Iberische schiereiland (27%), Mexico (29%), de Britse eilanden (31%) het westelijke net van de VS (45%), de gecombineerde netten van Denemarken, Finland, Noorwegen en Zweden (48%) en het meest flexibele netwerk, dat van Denemarken (63%). Behoorlijke cijfers, zeker als je weet dat de technische studie geen rekening hield met de mogelijkheid tot afkoppelen van variabele productie-eenheden zoals windturbines wanneer het te hard waait.
Beperkingen en raadgevingen
Door beperkingen in de capaciteit van het netwerk en door de specifieke structuur van de stroommarkt is het mogelijk dat de netwerken niet zo flexibel zijn als hierboven is aangegeven. De beperkingen doen zich vooral gevoelen in de periferie van de centraal opgevatte netwerken, en dat stelt zowel problemen voor verbruikers in de periferie als voor de aanvoer van stroom uit offshore windparken, per definitie aan de uiteinden van de netwerken gelegen. Het IEA raadt aan om incentives te geven aan stroomproducenten om beter met flexibiliteit om te gaan. Het is ook raadzaam om variabele productie-eenheden geografisch te spreiden, om betere meteorologische voorspellingen te verkrijgen en beter samen te werken met aangrenzende regio's. Nieuwe centrales bijbouwen moet de laatste reddingsboei zijn: eerst moeten de netwerken worden geoptimaliseerd en moet er werk gemaakt worden van meer aanbodgestuurde stroomafname.
De critici van hernieuwbare stroom hebben ongelijk, besluit het IEA-rapport. 'Sommige regio's zijn flexibeler dan andere, maar voor alle regio's geldt dat ze een groter potentieel hebben om variabele hernieuwbare energie te verwerken dan algemeen wordt aangenomen', zegt Richard Jones, directeur van het IEA. Op voorwaarde dat er snel en stevig wordt geïnvesteerd in intelligente netwerkinfrastructuur en dat de marktmechanismen waar nodig beter worden afgestemd op de specifieke eigenschappen van variabele stroom. Als de marktwerking verandert, moeten ook de eigenaars van conventionele centrales waar nodig worden gecompenseerd, want hun centrales brengen mogelijk minder op door de concurrentie met goedkope windkracht, en ze verslijten sneller dan gepland omdat ze vaker worden in- en uitgeschakeld. In een volgende fase wil de IEA de kosten verbonden aan het balanceren van de netwerken gedetailleerder in kaart brengen. De ruwe schattingen over het uitbalanceren van vraag en aanbod lopen uiteen van 1 tot 7 dollar per MWh voor 20 tot 30% windenergie in de totale stroommix.
Transport van hernieuwbare energie over de landsgrenzen heen is vandaag al een feit. Een mooi voorbeeld is de Duitse zonnestroom die momenteel wordt gebruikt om tegemoet te komen aan de Franse piekvraag. Paolo Franki van het IEA legde aan
Euractiv uit hoe dat komt: 'Je moet nu eenmaal vraag een aanbod op mekaar afstemmen, en kernenergie zal nooit de stroom leveren voor de piekuren. Daarom worden grote hoeveelheden zonnestroom uit Duitsland gebruikt om aan de Franse piekvraag te voldoen.'
