#Energietransitie: de vergeten oplossing

!

Dit artikel werd gemaakt door een van onze bezoekers. Wil je reageren of zelf een artikel schrijven in onze Zoo, be our guest! Lees hier het hoe/wat/waar of begin er meteen aan.

de bedoeling is dat we alle scenario's eens fundamenteel vergelijken zodat de beslissing van onze niet technisch geschoolde ministers wat beter gedocumenteerd wordt

I. Wind

Windenergie is volgens de adepten een nobrainer. Je kunt elektriciteit produceren aan 0,05€/KWh. Inderdaad sterke cijfers met dank aan de 'economies of scale' van de productie van windmolens. Ze moeten wel goed bestuderen welke windmolens die cijfers halen. 6-10MW windmolens onshore die op plaatsen staan waar 1600 vollast uren gehaald worden.

Nu in feite zijn huidige voorwaarden van rendement niet zo relevant, het wil gewoon zeggen dat elk jaar verder het rendement 10% verbetert en windmolens overal rendabel gaan worden. Dat is een gemakkelijke voorspelling.

Waarom hou ik hier een 9% roic vast, omdat het precies een tippingpoint rendement lijkt waarop kernenergie niet rendabel wordt. Wanneer je een rendement van 9% hanteert, de installatiekostprijs van 1000€/kW, een load van 30% (20% te land, 40% in de zee) kun je inderdaad de kostprijs van 5cent bekomen. Het plaatje klopt zolang er niet meer energie uit windenergie komt dan er gevraagd wordt door de burgers.

Dat laatste gaan we iets duiden. Stel dat je 40Gigawatt windmolens bouwt, ga je zien dat Belgie zo om de haverklap 20GW energie op het net krijgt,wat 50% van die windmolencapaciteit is. 10GW overcapaciteit leidt tot 0€ tarieven . Wat interessant lijkt komt echter niet in de pocket van de consument maar van de VREG/leveranciers die niet investeert in backup. Dus ons model is verkeerd. Noteer dat wie niets doet met energie, ook geen marge zou moeten nemen op energie. Nu het model van de VREG is deze marge gebruiken om de excessieve dure periodes financieel te shaven.. Wat ook weer verkeerde signalen geeft naar de markt.

We hebben hier twee problemen blootgelegd : de variabiliteit van windenergie en zijn noodzakelijke backup En de prijsstructuur van de Belgische consument die niet deze variabiliteit volgt, zodat de consument zijn verbruik niet aanpast, en niemand investeert in backup.Backup is nochtans rendabel als je kunt swingen tussen 0,05 en 0,15euro/kWh. De consument het plezier gunnen om te swingen tussen tarieven laat toe dat diezelfde burger bewust gaat kiezen voor toestellen die goedkope energie opslaan Onze grootlichten in Bxl hebben dat nog niet begrepen blijkbaar.

Ivm het rendement van windmolens, de huidige designs leunen dicht tegen de 40% rendement aan, en de theoretische limiet is 60% Verwacht dus niet dat de prijs daalt door dit rendement op te drijven. Het heeft geen belang, want windmolens worden bewust inefficient gemaakt om hun energieoutput te laten samenvallen met de generator die in de molen zit. Het enige dat je kan verwachten is dat windmolens groter worden, lees wieken van 150meter en output van 50MW en naarmate ze groter worden goedkoper worden per kWH uitgedrukt. De limiet ligt bij materiaalsterkte, wieken buigen onder de wind en mogen niet tegen de mast slaan. Wieken hebben last van materiaalmoeheid en kunnen breken. Lange wieken dragen significant bij tot het gewicht. windmolen van 250m hoog met wieken van 167meter zou bvb een joekel zijn die 400m hoog komt die kan concurreren met de hoogste appartementsgebouwen van de wereld. Voor 20Gigawatt heb je maar 400 zo'n molens nodig. Qua landschapsvervuiling valt dat dus nog aardig mee, qua oppervlakte die visueel in beslag wordt genomen spreek je per windmolen over een bol van 90.000m2. In feite kan een paar km links en rechts van die windmolen quasi niets gebouwd worden zonder te hinderen...

II. Zon

Er zijn ondertussen 5Gigawatt zonnepanelen geïnstalleerd in België, we gaan dat eens opdrijven naar 20GW. 10kW per installatie, is 2miljoen huizen of 1/3 van de woningen. Elia denkt dat 100% van de huizen zonnepanelen gaan hebben en spreekt over 60GW.

Nu het domme van dit plan is, dat je niet kunt voorspellen waar de prijzen van zonneenergie gaan eindigen. Dat het daalt ben je zeker, maar het zal vooral dalen als het rendement omhoog schiet, of de productie vereenvoudigt. Vermoedelijk als een nieuwe generatie 40% rendabele zonnepanelen op de markt komt aan een prijscurve van 2cent/kWh zonder converter en batterij, zal dit een standaardkeuze zijn van elke burger op elk huis. Momenteel zit men op gridpariteit in grote zonneparken, en jawel zonder rekening te houden met een backup. De huidige zonnepanelen zijn rendabel op een huis die 20cent/kWh betaalt. Ook hier is het model terug verkeerd. Beeld u in op een middag dat 60GW op het net komt.... wat doe je in de zomer met al die energie ? Dit leidt terug tot 0 tarieven. Echt geniaal is dat niet mensen laten investeren tot ze niets meer verdienen ? Een marktmodel maken zonder rekening te houden met die pieken is gewoon kwatch.

Er kan maar één truuk zijn om dit op te lossen. De consument met zonnecellen op zijn dak betaalt voor zijn energie geen transporttarieven, dus hij bespaart 15cent/KWh, de consument betaalt geen 0-15cent/KWh voor zijn stroom. Waar kan dan het rendement zitten voor de consument zou je denken ? Hij kan zijn stroom zelf maken en zijn overschot gewoon opstapelen in een warmtepomp-buffervat van 1000liter. Hij kan verder overschotten verzamelen in de batterij van zijn elektrische auto. Heb je een smart grid nodig ? Ik zou het eerder 'smart charging' noemen. Een signaal op het grid zegt of er energie overschotten of tekorten zijn, en de logica in de 'charging' beslist wat je doet.... Eenvoudig gezegd, met een goed tariefplan kan iemand zonder zonnepanelen en met energiebuffer ook groen worden.

Staat de stroom goedkoop 2,5€/kwh dan laadt je alle batterijen en alle warmtevaten en alle diepvriezers op met energie... als elk huis 10kW kan switchen kun je 60GW energie on/off switchen, dat is ruim voldoende... Beter opslaan dan weggeven. Dit zal gebeuren 10% van de dagtijd geconcentreerd naar de zomer, je ziet hier al de eerste anomalie : je hebt geen warmte nodig in de zomer. Het zal vooral onze diepvries en onze airco zijn die we kunnen sturen met buffers. Dus bij overschot zonnestroom, doen we de diepvries 5° lager draaien. Hier komt een tweede anomalie, de efficiëntie om dit te doen zakt in de zomer. Gegarandeerd diepgekoelde ijsjes in de zomer, dat wel. Wat wel kan is uw auto opladen ipv aan nachtarief gebeurt dat tijdens de dagpiek. Wat ook kan is de thuisbatterij opladen. Je kan wel uw douchewater opwarmen met deze energie, hier heb je dan geen anomalie, wanneer het warm is kan de warmtepomp heel efficient die warmte genereren en opslaan in het buffervat.

Zijn we aan normale prijzen bezig, krijgen we stroom aan 5€/kWh dan doe je niets tenzij als je warmte of energie dringend nodig heb.

Zijn de prijzen duur, 15€/kWh, dan beslis je met zijn allen om eventjes te wachten met batterijen te laden, of nog wat te wachten met de verwarmingsbuffer te laden, of laat je uw diepvries stijgen tot -10° ipv -15°. Terug 60GW die kan wachten van te verbruiken. Wat zo elegant peakshaving genoem wordt kan ook gewoon wachten van verbruiken . Uw huis wat laten afkoelen tot 19° Uw opwarming van uw warmwater buffervat uitstellen tot je goedkope energie hebt. Uw Tesla zeker niet opladen, maar wachten.

Je ziet dat een drievoudig tarief gestuurd door energieoverschotten of tekorten, de burger de perfecte backup kan leveren. Dit moet genoeg zijn om te voorkomen dat er nog 0 tarieven op het net gezien worden

III Kernenergie

PRO OF CONTRA dat debat wil ik niet voeren, ik doe hier gewoon wiskunde. Hinklepoint is nu toevallig een 3GW centrale met prijsticket van 20milljard. Dus 12GW energie produceer je met 80miljard investering. Wil je 9% rendement halen, moet je de stroom op het net zetten aan 7cent. Dat is dus duurder dan de marginale windenergie prijs.Remember we hebben bewust die 9% ROIC gekozen omdat we wisten dat dit een tipping point is. Nu om helemaal correct te rekenen, zou je de levensduur van windmolen moeten afwegen tegenover de kerncentrale. Een centrale kan 60 jaar gebruikt worden, een windmolen 20jaar. Bovendien houdt die 5cent prijs van windenergie geen rekening met de backup prijs. Een backup op aardgas kost 12-15cent/kwh. Daarom kost windenergie met aardgas 7,5-10cent/kwh wat duurder is dan kernenergie. Het scheelt niet veel op die manier, denk aan 10% duurder. Dus we moeten gewoon wachten tot windenergie 4€/kwh kost vooraleer we kunnen beslissen dat de mix met aardgas goedkoper is dan kerncentrales.

Je kan die kerncentrales ook mixen met windenergie. De kerncentrale zullen zeker voldoende goedkope energie leveren als er geen wind en geen zon is. Maar inderdaad je organiseert een markt met overproductie, op die markt wordt energie telkens 0 euro waard, ofwel moeten we een buffer hebben. NU iemand moet zorgen in Europa dat er voldoende backup staat, en in elk geval het is elk land voor zich volgens mij. Donkere, windvrije periodes van 3 weken vragen 14GW invalcapaciteit. Precies wanneer er geen zon en geen wind meer is gedurende 50% van de tijd, ga je constateren dat kerncentrales prachtige machines zijn die ons stabiel van voldoende energie kunnen voorzien. En goedkoper dan aardgas. Dat moet je zelfs niet bewijzen dat is gewoon een feit.

Wat doe je met die nucleaire reactor als de wind blaast. De oudere reactoren moduleren trager dan hydrocentrales. Maar onwerkbaar traag is dat niet; Je kan wel in een half uurtje van 100% naar 10% Nieuwere ontwerpen moduleren sneller. Ofwel zet je de energie nog altijd op het net, en duw je gans NoordEuropa in overproductie, ofwel ga je die energie op een andere manier aanwenden, een HYBRIDE WKK applicatie. Ik ga hier volledig out of de box denken. Waarom zou je die centrales moeten moduleren ? We hebben tevoren uitgelegd dat we in extremis 60GW via smart-charging kunnen switchen. 12GW switchen is ruim voldoende, is 6x de waterval van Coo, is gewoon in elk huis een diepvries die aan/off switcht. De volledige groene productie kunnen we ON / OFF switchen. Dus kerncentrales moeten niet switchen. Nog gekker : kerncentrales kunnen ook gewoon warmte leveren aan de haven van Antwerpen : warmte voor de petroleum distillatie, warmte voor de staalproductie, warmte voor de cementindustrie, warmte voor de voedingsproductie, warmte voor een stadswarmtenetwerk in een LEZ 12GW kerncentrales kunnen 200TWh restwarmte leveren. Dat is dus meer dan de energie die we verbruiken in industrie en huishouden samen (120TWh).

Kerncentrales moeten gewoon switchen tussen warmteproductie en elektriciteitsproductie

Samengevat je kan perfect België met 12GW kerncentrales zonder één zonnepaneel en één windmolen 100% CO2 vrij maken, waarbij de WKK energie gratis bovenop de energieprijs van 7cent/kWh komt. Je kan perfect energie moduleren door te switchen met warmtebuffers, diepvriesbuffers, warmte applicaties in de industrie, en opladen van auto's. Je mag stellen dat kernenergie op dat moment gewoon 2,5euro/kWh kost, wat drie keer goedkoper is dan wind/aardgas en 2keer goedkoper dan aardgaswarmte. Nog genialer, een transformatie van CO2 naar methaangas kan zelfs een negatieve CO2 balans opleveren. Heb je ooit al iemand horen uitleggen hoe hij voor 80miljard een negatieve CO2 balans kan leveren, en 10miljard aardgas/10miljard petroleum op de handelsbalans kunt besparen. Je moet weten met 12 kerncentrales verwarmen we gans België met warmtepompen in combinatie met warmtenetwerk, laat je het licht en internet ON, en blijven we elektrisch mobiel.

Kijk ik heb daar nu geen drie seconden rekenwerk voor nodig, als je met 80miljard 20miljard fossiele grondstoffen kan besparen is 25% rendement een van de beste investeringen die we kunnen doen . Maar goed, ik ben hier aan het redeneren zonder taboes, maar sowieso zie je dat bepaalde redeneringen niet onder de mat mogen geborsteld worden.

Wie beweert dat kerncentrales vandaag duurder zijn dan windmolens verdraait nog altijd de waarheid. Daarentegen, vanaf windenergie en zon-energie goedkoper worden dan 2,5 cent/KWh heb je het tipping point. Dat dit tipping point er komt, is niet te voorspellen nu, maar duurt vermoedelijk nog 10jaar. Vergeet niet zelfs op dat tipping point zul je nog altijd kerncentrales moeten moduleren met de groene energie...

IV aardgas+WKK

Uiteraard is aardgas een prachtig product. Je kan het bijna kosteloos transporteren over onze fijnmazig gasnetwerk. Het verbrandt met de laagste CO2 emissie. 12GW gascentrales kunnen 100TWh energie leveren door 200TWh aardgas te verbranden.

Wat dikwijls vergeten wordt, is dat de lekken van methaangas op het aardgasnetwerk in feite deze lagere CO2 emissie 50% tenietdoen. Dus aardgas bespaart geen 25% broeikaseffect maar 12% broeikas. Dat is een ontnuchterende vaststelling

Als je bekijkt hoe aardgas verantwoordelijk is voor 800-900 CO vergiftigingen, en 20 CO doden per jaar. Dan blijkt in België in 50 jaar tijd 1000 mensen gedood te hebben met deze aardgas keuze. Bij mijn weten zijn er geen 1000 mensen gestorven dankzij kernenergie in Belgie, en zelfs niet in gans de wereld. Zelfs niet inclusief Fukushima. 137 doden door Tjernobyl. Crazy hé. In 7 jaar tijd hebben we meer doden in Belgie door aardgas dan door het ontploffen van een kerncentrale, en we vinden dat normaal... want het ene is dan de schuld van de burger, en het andere is de schuld van een ander.

Je krijgt hier een gelijkaardig scenario. WKK maakt aardgas meer rendabel en energie goedkoper, dat is onbetwistbaar. Nochtans is aardgas-WKK de laatste jaren afgebouwd , ondanks die WKK toepassing. WKK gezien zou je kunnen zeggen dat de warmte evenveel kost als zuiver aardgas verbranden, en dat elektriciteit dan 5cent/kWh kost. Maar dat zit het punt precies, als het niet goedkopere is dan 5cent wil niemand het kopen. Warmte moet dus goedkoper zijn en elektrische energie moet dan een klein beetje meer waard zijn dan die warmte.

Het probleem ? Je krijgt warmte in de zomer als je geen warmte nodig hebt. Je krijgt warmte in de productie als je geen warmte nodig hebt. Wat is de waarde van energie als je die krijgt wanneer je die niet nodig hebt ? Het kan niet anders dan een kleiner tarief opleveren. Nu laten we aardgas aan de kernenergieprijs van 7cent plaatsen, dan komt de warmte aan 3cent. In die verhouding zullen er opportuniteiten ontstaan. Maar beeld u een WKK die uitschakelt bij wind/zon. Welke productie kun je nu 50% van de tijd laten draaien en de rest van de tijd uitschakelen ? Ik kan zo niet direct een bedenken... staal moet continu draaien, dus zal 50% goedkope warmte krijgen en 50% warmte aan normale prijs.

Het is duidelijk voor mij dat aardgas de duurste oplossing is, die we normaal onder economische omstandigheden geredeneerd niet zouden kiezen.. In combinatie met goedkope windenergie kunnen we daar nog iets mee doen, inderdaad. We hebben al 50% minder last van de kostprijs van aardgas in dat scenario. Is dat een evidente oplossing ? Duurder is duurder volgens mij. Naar CO2 toe is er weinig te besparen... We gaan de balans eens bekijken.

de energie-CO2 balans

Om nu die -20, of -30% CO2 te halen moet je nu gewoon eens redeneren op ons verbruik.

437TWh, daarvan 13% nucleaire energie of 56TWh vervangen door aardgas, zal de uitstoot met 26% doen stijgen. 13% elektrische energie genereert dubbel zoveel +26% CO2. Met die formule spelen is simpel.

-20% CO2

Vervang aardgascentrales door kerncentrales en je haalt op slag uw target -21% CO2. Dus 6GW gascentrales die ON/OFF switchen vervangen door 3GW extra kerncentrales kost 18-20miljard.

45TWh haal je met 18GW windenergie, of 45GW zon, is kiezen tussen 18miljard of 45miljard. Wind haalt het op zon, dat is ook logisch we leven niet in Spanje. Windmolens zijn een optie als je de backup oplost...

Noteer dat we altijd wel op een bepaald moment moeten investeren in energieproductie. Het heeft dus geen belang of we kijken naar aardgas/kernenergie/of windenergie voor het deel tot aan onze piekcapaciteit. Alle oplossingen die fossielvrij zijn en een goedkope prijs, zijn acceptabel. Vanaf je boven het piekverbruik van 14GW duikt moet je een backup bedenken.

Op dat moment is elektriciteit volledig fossielvrij. Als CO2 vrije bron zou dit de goedkoopste bron van energie moeten zijn... dit moet je sturen met taksen. Als je een CO2 taks heft van 30% bovenop alle fossiele grondstoffen komt de defossillisatie volledig in gang. Mensen gaan vanzelf de goedkoopste oplossing kiezen. Noteer dat dit geen geld kost aan de maatschappij, omdat fossiele energie weegt op de handelsbalans, terwijl kerncentrales en windenergie net zoals een CO2 taks een positief effect hebben op de handelsbalans

Nu redeneer je verder : wil je daar nog CO2 afschaven ? Vervang je alle auto's door EV's dan haal je -11% extra dit kost 120miljard EV batterijen (ik reken handig niet de kostprijs van de auto's). $/kWh de duurste en laatste oplossing. Die moeten we nog niet direct toepassen. Zelfs al houden we rekening met de backup mogelijkheid van autobatterijen, het blijft een dure zaak. Je zou het nog kunnen doen voor de LEZ gedachte. Maar het blijft een dure grap. Het demoniseren van het fossiele wagenpark heeft stilletjes aan nucleaire proporties aangenomen.

Vervang je alle verwarming door warmtepomp, dan haal je -19% CO2... die oplossing daarentegen kost 60-80miljard euro. Nog altijd 3x duurder dan windenergie of kerncentrales, maar hier heb je een backupoplossing van 60GW switchcapaciteit. Ruim voldoende om 20GW extra windenergie op te vangen. Een oplossing die je kan uitrollen als windenergie nog eens 50%goedkoper wordt. Maar nu niet... Een oplossing die je erin kan laten sluipen door een CO2 taks op aardgas in te voeren en die iedereen met onzichtbare hand naar de CO2 vrije elektriciteit zal loodsen. Per 600.000 WP huizen kan je 6GW windmolens bouwen. Dat moet toelaten om relatief progressief aardgas uit te faseren en gelijktijdig een meetbaar effect te hebben in de emissie. Per 15% CO2 taks kun je 10% van de huiseigenaars overtuigen om dit te doen. Een progressief schema van CO2taks kan die uitfasering sturen

Wil je de burgers gerust laten, en laat je de 3GW extra kerncentrales elektriciteit produceren in een WKK 6GW warmte leveren aan de industrie, dan kom je op -30% CO2 met jawel 20miljard, dit is echt de goedkoopste oplossing. Consistent met de vorige rendementsberekening.

Het ideale parcours: eerst elektriciteit defossilliseren -20/30%, en dan verwarming -20% en laatst de mobiliteit -11%. Aan huidige prijzen gerekend.

Ref:

https://www.nextbigfuture.com/2018/02/commercial-perovskite-solar-cells-at-10-cents-per-watt-could-soon-bring-lower-cost-energy.html

https://energy.gov/ne/articles/changing-game-linking-nuclear-and-renewable-energy-systems

https://www.nextbigfuture.com/2018/02/nuscale-factory-built-modular-50-megawatt-nuclear-reactors-have-funding-customers-and-some-nrc-approval.html

https://www.nextbigfuture.com/2017/12/thorcon-floating-supertanker-molten-salt-reactors-starting-with-2021-prototype.html

https://www.nextbigfuture.com/2017/12/heat-only-nuclear-plants-proposed-to-get-rid-of-coal-power-at-one-third-the-cost.html