Naar de content

Zit België deze winter in de kou?

Door elektriciteitstekort ligt black-out op de loer

Een foto vanaf onderen van een hoogspanningsmast.
Een foto vanaf onderen van een hoogspanningsmast.
Bert Kaufmann via CC BY 2.0

België vreest de kou. Door drie gesloten kerncentrales worden deze winter bij lage temperaturen delen van het land afgesloten van het elektriciteitsnet. Kan België niet eenvoudig elektriciteit importeren uit omringende landen zoals Nederland, Duitsland en Frankrijk? Voorkomt een groot Europees elektriciteitsnetwerk dit soort problemen? Kennislink dook in de wondere wereld achter het stopcontact.

10 december 2014
Een foto vanaf onderen van een hoogspanningsmast.
Bert Kaufmann via CC BY 2.0

Wanneer het koud is, zet je de verwarming hoger en voordat je het weet heeft het huis een aangename temperatuur. Ondertussen houdt de koelkast biertjes, boter en vlees koud en de vriezer ijsjes en pizza en gaat het licht aan wanneer wij dat willen. “Zo zijn we het al lange tijd gewend, maar om dat mogelijk te maken gebeurt er iedere dag weer ontzettend veel in de wereld achter het stopcontact”, zegt hoogleraar elektriciteitsvoorziening Lou van der Sluis (TU Delft).

Balans

Waarom die wereld zo belangrijk is, wordt deze winter vooral in België voelbaar. Door een elektriciteitstekort dreigt netwerkbeheerder ELIA delen van het land af te sluiten als het heel koud wordt. Terwijl juist dan elektriciteit nodig is om huizen te verwarmen. België leunt al op de import van elektriciteit en nu ook nog eens drie kerncentrales niet werken, is er niet genoeg voor de inwoners.

Vroeger hield vrijwel ieder nationaal elektriciteitsnetwerk op bij de grens. Maar niet alleen de grenzen zijn geopend tussen Europese landen, ook de elektriciteitsnetwerken zijn met elkaar verbonden. Neem België, dat kan im- en exporteren uit omringende landen, waaronder Nederland. Dus rijst de vraag of het niet mogelijk is om onze Zuiderburen te voorzien van extra elektriciteit in koude dagen? Een antwoord op die vraag is nog niet zo eenvoudig. Daarvoor is het nodig om meer te weten over de wereld achter het stopcontact die niet alleen wonderlijk is, maar ook zeer complex.

Deze kabel verbindt de elektriciteitsnetwerken van Nederland en Engeland. De verbinding heeft een capaciteit van duizend megawatt en spanning van 450 kilovolt. De BritNed-kabel ligt sinds 2011 op de zeebodem tussen de Isle of Grain (Engeland) en de Maasvlakte (Nederland). De kabel kostte rond de zeshonderd miljoen euro.

 Carel Kramer / BritNed

“Op het net draait het voortdurend om het vinden van de balans. Er moet evenveel opwekking als afname zijn”, zegt Van der Sluis. Kolencentrales, windmolens en zonnepanelen dienen dus precies zoveel te leveren als alle huishoudens, bedrijven, fabrieken en kantoren gebruiken. Hoe zorg je ervoor dat ieder moment weer die balans klopt en het net stabiel blijft? Dat klinkt als een onwaarschijnlijk lastige klus en dat is het ook.

Draaiplannen

Voortdurend worden planningen gemaakt. “Dat gebeurt bijvoorbeeld op basis van historische gegevens. Op maandagochtend vanaf zes uur neemt de consumptie toe, omdat veel mensen dan opstaan om naar hun werk te gaan. Rond de kerstdagen hebben veel mensen extra lampjes aan en staat de verwarming hoog omdat het koud is. Dat weten we omdat het al jaren zo gaat”, aldus Van der Sluis.

De netbeheerders schatten op de lange termijn in hoeveel elektriciteit geleverd dient te worden. Bovendien maken netbeheerders ook op de middellange termijn en zelfs op de (zeer) korte termijn planningen. “Een maand van te voren gaan ze bijvoorbeeld na of de berekeningen kloppen en of er meer elektriciteit nodig is. Weersvoorspellingen worden daarin natuurlijk ook meegenomen. Die zijn van invloed op het gebruik, maar ook op de opwekking. Waait het hard? Schijnt de zon veel? Dat beïnvloedt zonnepanelen en windturbines. Zelfs twee dagen van te voren en op de dag zelf worden nog voorspellingen gemaakt. Dat is bijna real-time”, zegt elektriciteitsspecialist Pieter Schavemaker. Hij is voormalig wetenschapper aan de TU Delft en tegenwoordig werkzaam bij E-Bridge Consulting.

Drie nieuwe gasturbines in de Eemshaven van Nuon Magnum tijdens de bouw in 2012. Dit soort gascentrales kunnen vrij snel extra elektriciteit leveren, als dat nodig is. Bijvoorbeeld wanneer het plots minder waait en windmolens niet genoeg elektriciteit leveren. Of als veel meer mensen op televisie een voetbalwedstrijd kijken.

 Nuon

Waait het dan toch opeens veel minder hard? Kijken toch heel veel meer mensen naar een bepaalde voetbalwedstrijd dan was voorspeld? Dan dreigt plots een onbalans te ontstaan op het net. “Dat wordt meestal opgevangen met gascentrales, die al stand-by staan. Gas kan net zoals thuis bij het fornuis, snel aangezet worden en elektriciteit leveren”, zegt Van der Sluis. In een notendop zijn er drie soorten van opwekking. Kolencentrales leveren zeer stabiel elektriciteit, maar kunnen niet eenvoudig snel meer leveren. Wind- en zonne-energie zijn onvoorspelbaar en het aanbod fluctueert. Ten slotte zijn er dus gasturbines die men vrij snel aan en uit kan schakelen. Bij de inschattingen van netbeheerders draait het ook om handel. Bedrijven met gasturbines, windmolens en kolencentrales handelen op de elektriciteitsmarkt. Ze verdienen en verliezen geld als de opwekking of vraag plots verandert. De relatieve onvoorspelbaarheid van duurzame opwekking heeft deze handel verlevendigd.

Reddingsplan

Uiteraard is er nog een belangrijk onderdeel van het vraag en aanbod niet vermeld en dat is het importeren. Want dat kan natuurlijk ook. Wanneer er een tekort is in Nederland, kan elektriciteit gehaald worden uit Duitsland, Engeland, België en Noorwegen. Met die landen heeft Nederland (meerdere) verbindingen. Ze gaan over land en liggen in de zee.

Hoogspanningsmasten, zoals deze op het Veluwemeer, transporteren elektriciteit.

 Apdency

Dat brengt ons terug bij de vraag waarom België dan geen extra elektriciteit importeert als het koud is en een elektriciteitsprobleem ontstaat? Netbeheerder TenneT kondigde onlangs een heus reddingsplan aan. Ze werken daarbij samen met elf netbeheerders uit omringende regio’s. Extra vermogen moet gewoon uit Duitsland, Noorwegen en Engeland kunnen komen, verwacht TenneT. Nederland kan meer elektriciteit opwekken dan gevraagd wordt en dus exporteren. Heikel punt is daarbij wel dat de grensverbindingen het transport van veel elektriciteit aan moeten kunnen.

Maar gaat dit wel zo makkelijk? Volgens Van der Sluis en Schavemaker is dit een zeer complexe operatie. Nederland heeft bijvoorbeeld ‘slechts’ twee verbindingen met België. Onze zuiderburen hebben ook nog twee verbindingen met Frankrijk. Er zit een limiet aan hoeveel elektriciteit daar tegelijkertijd over heen kan gaan. “Die verbindingen zijn een soort snelwegen en dus beperkt”, zegt Van der Sluis. “Wil je meer capaciteit, dan moet er worden bijgebouwd. Dan breid je de snelwegen uit. Maar je legt niet zomaar even een hoogspanningskabel aan. Het duurt wel zo’n tien jaar voordat een nieuwe verbinding klaar is. Dat lost deze winter niets op.” Toezichthouder Autoriteit Consument & Markt gaat met spoed naar het reddingsplan kijken.

Heel Europa op zwart?

Bovendien is België al vrij afhankelijk van de import van elektriciteit. “Ze halen dus al energie van over de grens, omdat ze zelf niet genoeg opwekken. De situatie met de nucleaire centrales is daarom extra ongelukkig. Bij extreme kou, zou België extra veel moeten importeren. Wanneer het koud is in België vriest het waarschijnlijk ook bij de buurlanden en is daar ook een fors hogere vraag”, zegt Schavemaker. Daarom kan het voorkomen dat er niet genoeg geëxporteerd wordt om heel België te voorzien van elektriciteit.

Wanneer er in België heel veel vraag is naar elektriciteit en er niet genoeg aanbod is, ontstaat een groot probleem. Want dan is er een onbalans op het net. Met als gevaar dat er een black-out komt. “En die kan grote gevolgen hebben. Omdat de Europese netten aan elkaar zijn gekoppeld, ontstaat dan niet alleen in België een probleem”, weet Schavemaker. “Dan gaat een deel van Europa ook op zwart.”

Om dat te voorkomen, nemen de Belgen maatregelen. Ze schakelen bij extreme kou selectief een deel van het net af. Daardoor is de vraag dus veel lager en is ook minder aanbod nodig en blijft er balans en stabiliteit op het net. Vraag en aanbod hebben een directe impact op de frequentie van het net. Die staat in Europa op 50 Hertz. Neemt de vraag fors toe en beent het aanbod dit niet bij? Dan daalt de frequentie. “Het net is een autonoom werkend systeem. Als lijnen en transformatoren te zwaar zijn belast gedurende lange tijd, dan schakelt het beveiligingssysteem ze af. Dit kan tot meerdere overbelastingen leiden, met een sneeuwbaleffect tot gevolg dat ook andere delen raakt. Dat kan tot Griekenland aan toe gebeuren. Schakelen ze een deel selectief af in België? Dan blijft de frequentie wel hetzelfde en is alleen bij het afgeschakelde deel een probleem”, aldus Schavemaker.

Weg van de minste weerstand

Elektriciteit kiest de weg van de minste weerstand. Het is daarom vrijwel onmogelijk om aan te geven welke bron de elektriciteit bij jou thuis heeft opgewekt. Een voorbeeld. In Duitsland wekken windturbines in het noorden vrij veel elektriciteit op. In het Ruhrgebied wordt juist veel elektriciteit gebruikt. Nu zou je verwachten dat deze elektriciteit direct van noord naar zuid gaat, maar zo werkt het niet. Doordat elektriciteit de weg van de minste weerstand kiest, kan het heel goed vanuit Noord-Duitsland via Nederland naar het Ruhrgebied gaan.

Of het plan van TenneT daadwerkelijk België kan redden tijdens forse kou is dus nog maar zeer de vraag. Het land kan misschien maar het best hopen op een milde winter, waardoor een selectieve afschakeling van een deel van België niet nodig is. Maar het probleem bij onze Zuiderburen, laat wel het belang zien van goede internationale verbindingen en de mogelijkheid tot ex- en importeren.

Daarom steken experts de knappe koppen bij elkaar om na te gaan hoe elektriciteit het beste uitgewisseld wordt binnen de Europese Unie. Speciale werkgroepen onderzoeken dit. Lou van der Sluis werkt hier onder meer aan mee. Hij is betrokken bij het Irene40-project dat kijkt naar de periode tussen 2010-2050. “Het aanleggen van hoogspanningskabels tussen landen is een forse investering. We moeten daarom tientallen jaren vooruit kijken. Neem je een beslissing, dan zit je daar lang aan vast.”

Wanneer het weer koud is in Nederland, zoals op deze foto bij de Rotte Meren (Zevenhuizen), stijgt de vraag naar elektriciteit fors.

 Elvin

Vliegtuig

Van der Sluis en collega’s kijken ook naar knelpunten en wat voor gevolgen meer duurzame opwekking heeft. “Het is de kunst om alles zo stabiel en betrouwbaar te houden, zodat iedereen elektriciteit krijgt uit het stopcontact. Windmolens en zonnepanelen zijn onvoorspelbaarder en hebben minder roterende massa dan kolen- en gascentrales. Dat heeft gevolgen. Stel dat er plots meer vraag is. Daardoor ontstaan energieslingeringen, die de rotors van generatoren in kolencentrales bijvoorbeeld aanslingeren. Heel veel meer windmolens en zonnepanelen op het net, zorgt ervoor dat je minder van deze energieslingeringen aan kan, omdat er minder roterende massa is.”

Van der Sluis vergelijkt het met de ontwikkeling van het vliegtuig. Als bij de eerste vliegtuigen de motor uitviel, konden ze rustig verderop landen. Dat was geen ramp, omdat het zo robuust ontworpen was. “Zo zat het net vroeger in elkaar. Nu lijkt het steeds meer op een F-16. Alles wordt berekend en geregeld. Wanneer dan de motor uitvalt, stort het vliegtuig neer. Het kan niet meer zonder regelingen. Daar gaan wij ook naartoe met het net. Dan wordt het steeds belangrijker om na te gaan of alles helemaal klopt, zodat het net stabiel blijft.”

ReactiesReageer