Belgische winterse bevoorradingszekerheid elektriciteit gewikt en gewogen

De productiecapaciteit van controleerbare elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen is de voorbije decennia in België onvoldoende vervangen door nieuwe productie-eenheden. Maar in normale omstandigheden komt deze winter de leveringszekerheid niet in het gedrang. Dat stellen de professoren Dirk Van Hertem en Ronnie Belmans en doctor Evelyn Heylen, alle drie verbonden aan het departement elektrotechniek van de KU Leuven en onderzoekscentrum Energyville.

Volgens hen zijn de gevolgen van de langdurige onbeschikbaarheid van vijf kernreactoren onvoorspelbaar. Het goede nieuws is dat goed geïnformeerde verbruikers een cruciale rol kunnen spelen in het voorkomen van de activatie van het zogenaamde afschakelplan. Ze hopen dat de beleidsverantwoordelijken een eenduidige en systematische energievisie zullen uitwerken, nodig voor de uitbouw van een kosteneffectief elektriciteitssysteem op lange termijn.

De onbeschikbaarheid van zes van de zeven Belgische kernreactoren voor elektriciteitsproductie vormt een uitdaging voor de Belgische bevoorradingszekerheid. “Doel 1, 2 en 4 zijn al langer buiten dienst en recent werden vertragingen aangekondigd in het onderhoudsproces van Tihange 2 en 3. Voor Tihange 1 is onderhoud gepland tot midden november. Gecombineerd met de afname van de productiecapaciteit in het voorbije decennium en de onzekerheden in het systeem, kan deze situatie het evenwicht tussen vraag en aanbod aan elektriciteit in het gedrang brengen,” merken de academische energiespecialisten op.

Stelselmatige afname Belgische productiecapaciteit

Sinds 2011 vertoont de beschikbare productiecapaciteit van conventionele centrales (kerncentrales, fossiele brandstoffen, waterkracht en biomassa) in België een dalende trend, terwijl de piekvraag naar elektriciteit in die periode (op het recentste deel na) een stijging vertoont. Kolencentrales werden sinds 1998 stelselmatig gesloten om te voldoen aan de richtlijn van de Europese Unie om de uitstoot van grote verbrandingsinstallaties te controleren en te reduceren, de zogenaamde large combustion plants directive. “Sommige kolencentrales werden omgevormd tot biomassacentrales of vervangen door gascentrales, en sinds 2002 wordt de daling in productiecapaciteit deels opgevangen door de installatie van windgeneratoren en zonneparken. De effectieve elektriciteitsproductie uit wind en zon is echter weersafhankelijk en meer onzeker dan door conventionele centrales. De daling in effectief beschikbare capaciteit zet zich dus door.”

Door de onbeschikbaarheid van vijf kernreactoren bevindt het systeem zich momenteel in een toestand die niet voorzien wordt in de netuitbating, argumenteren de Energyville-tenoren. “De netwerkcode waaraan transmissienetbeheerder Elia moet voldoen, schrijft voor dat het systeem op elk moment moet kunnen weerstaan aan het uitvallen van één van zijn elementen zonder zijn werking in het gedrang te brengen, het zogenaamde N-1 criterium. Momenteel bevindt het systeem zich minstens in een N-5 toestand waarin vijf netelementen, vijf reactoren, buiten dienst zijn. Mogelijk zijn nog andere netelementen buiten dienst. Uitdagingen in deze toestand zijn geen verrassing, anders zou het systeem sterk overgedimensioneerd zijn, wat tot een te hoge maatschappelijke kost zou leiden. Dit hoeft niet te betekenen dat effectief problemen zullen optreden.”

Beschikbaar tijdens de komende winter zijn kernreactor Doel 3, met een vermogen van 1.006 MW (megawatt), kernreactor Tihange 1 (962 MW)(behalve tussen 13 oktober en 17 november), het fossiele en biomassapark, goed voor 6.637 MW aan centrales en warmtekrachtkoppeling, de pomp- en riviercentrales (respectievelijk 1.164 MW gedurende vijf uur, 143 MW gedurende vijf uur en 96,1 MW. “Volgens federaal energieminister Marie Christine Marghem (MR) kan er ook 750 MW aan extra capaciteit worden vrijgemaakt. De maximale capaciteit van de windturbines bedraagt 2.807, maar hun effectieve productie is sterk weersafhankelijk.” Gezien de tijd van het jaar laten de drie specialisten zonne-energie buiten beschouwing. De importcapaciteit van energie uit het buitenland bedraagt 5.500 MW.

In normale omstandigheden geen probleem

Dit komt neer op een totale beschikbare capaciteit van ongeveer 19.065 MW (18.103 MW van half oktober tot half november). De gemiddelde piekvraag in België bedraagt 13.565 MW, terwijl de piekvraag in een uitzonderlijk jaar (één jaar op de twintig) 14.164 MW bedraagt. “Onze opsomming gaat uit van optimale omstandigheden: de resterende productie is volledig beschikbaar, het netwerk in België is volledig intact en de volledige importcapaciteit kan benut worden. In deze optimale omstandigheden, waarbij alle nog beschikbare netelementen volledig operationeel zijn, hoeft er niet noodzakelijk een tekort te zijn aan productiecapaciteit (waarbij de import als productiecapaciteit gezien wordt). Onverwachte omstandigheden kunnen zich echter op elk moment voordoen.”

Belang van grensoverschrijdende lijnen

“Naast de onzekerheden in de elektriciteitsproductie van weersafhankelijke windgeneratoren en zonneparken, kunnen netelementen falen of onverwachte omstandigheden optreden. Generatoren kunnen buiten dienst zijn, zoals recent is gebleken door een onverwachte verlenging van de onderhoudsperiode van Tihange 2 en 3. Transmissielijnen of andere netelementen kunnen falen of onverwacht buiten dienst zijn. Vooral de verbindingen met het buitenland zijn hier belangrijk, aangezien ze rechtstreeks bepalen hoeveel elektriciteit kan ingevoerd worden.”

Fransen gevoelig voor koude

Naast falingen bepaalt de toestand van het elektriciteitssysteem in de buurlanden of de maximale importcapaciteit kan benut worden. De import wordt beperkt door beschikbare elektriciteitsreserves in de buurlanden en de piekvraag in de buurlanden treedt vaak op hetzelfde moment op als in België. Nederland heeft normaal gezien een groot capaciteitsoverschot tijdens de winter, terwijl de elektriciteitsvraag in Frankrijk zeer gevoelig is aan temperatuurschommelingen door het intensief gebruik van elektrische verwarming. “Een graad temperatuurdaling kan daar een bijkomende vermogenvraag van 2.300 MW teweegbrengen. Doordat het Belgische elektriciteitsnet deel uitmaakt van het Europese net bepalen internationale stromen van elektriciteit mee of het volledige vermogen van de verbindingen met de buurlanden kan worden gebruikt voor import.”

Beperkte beschikbaarheid bijkomende capaciteit op korte termijn

Het heropstarten van stilliggende productie-eenheden of installeren van noodgeneratoren kan de beschikbare capaciteit verhogen. Minister Marghem stelt voor om 750 MW bijkomende capaciteit te halen uit het heropstarten van de gascentrale in Vilvoorde, productiviteitsverbeteringen van gascentrales van Engie, het inzetten van dieselgeneratoren door Engie en andere bijkomende oplossingen zoals het bijkomend contracteren van afschakelbaar vermogen.

“Het installeren van bijkomende productie-eenheden op korte termijn is niet haalbaar door de lange termijnen voor het afleveren van de nodige vergunningen en de bouwtijd. Bijkomende noodgeneratoren op basis van fossiele brandstoffen kunnen op korte termijn geïnstalleerd worden. Dat vereist echter een overeenkomst met de relevante netbeheerder en een gedegen technische installatie om veiligheidsrisico’s uit te sluiten. Hun eenheidsvermogen is beperkt en hun lokale impact door uitstoot en geluid is groot.”

Rolling blackouts laatste redmiddel

Rolling blackouts zijn gerichte afschakelingen van bepaalde delen van de elektriciteitslast. Ze worden gezien als laatste middel om het evenwicht tussen vraag en aanbod naar elektriciteit te garanderen en de globale werking van het elektriciteitssysteem te vrijwaren. Ze kregen in België de naam “afschakelplan.” “Rolling blackouts hebben een vooropgestelde duur en zij worden aangekondigd op voorhand, in tegenstelling tot een blackout die onverwacht optreedt voor onbepaalde duur. Daardoor is de sociale kost van rolling blackouts lager dan van een blackout waarbij eenzelfde vermogen zou afgeschakeld worden. Het afschakelplan verdeelt België in acht zones die afwisselend worden afgeschakeld wanneer het evenwicht tussen vraag en aanbod aan elektriciteit niet kan worden gegarandeerd. Dat kan mogelijk gebeuren op het moment dat de vraag naar elektriciteit piekt, typisch tussen 17 en 20 uur.”

In veel ontwikkelingslanden zijn rolling blackouts dagelijkse kost vanwege structurele tekorten in generatiecapaciteit. “België is niet het eerste ontwikkelde land dat bedreigd wordt door rolling blackouts. Japan moest na de kernramp in Fukushima omgaan met de onverwachte uitval van een aanzienlijk deel van de productiecapaciteit. Elektriciteitsverbruikers in California werden reeds rond de eeuwwisseling geconfronteerd met rolling blackouts ten gevolge van een mislukte markthervorming.

“Deze ervaringen leerden dat ook kleine verbruikers een belangrijke impact kunnen hebben op het voorkomen van rolling blackouts, door hun verbruik te reduceren tijdens de piekmomenten. In California bleek de communicatie in de media over de elektriciteitscrisis zeer effectief om eindverbruikers ertoe aan te zetten bewuster en zuiniger om te gaan met elektriciteit.” In Californië en Japan werd vooral de airco uitgeschakeld. Dat lijkt in een winters België minder verschil te maken. “Anderzijds werden de verbruikers aangezet om hun verbruik te reduceren door een stijging van de elektriciteitsfactuur.”

Dalende vraag?

Door het toenemende gebruik van elektriciteit voor transport en verwarming valt een daling van de vraag naar elektriciteit de volgende jaren niet te verwachten. “Daarom is het belangrijk om een eenduidige visie voor het toekomstig energiesysteem vast te leggen die toelaat om problemen met de bevoorradingszekerheid in de toekomst te voorkomen. Zo’n visie kan leiden tot consequente investeringsbeslissingen in nieuwe productiecapaciteit. De studie Energy Transition in Belgium: Choices and Cost, gepubliceerd door EnergyVille en Febeliec in 2017, heeft aangetoond dat zowel investeringen in hernieuwbare energie als in biogas, power-to-gas, nieuwe gascentrales en warmtekrachtkoppelingen nodig zijn. Studies door Elia en het planbureau komen tot dezelfde conclusies. Deze investeringen kunnen bijvoorbeeld aangemoedigd worden doordat de overheid concessies met vergunningen voor nieuwe gascentrales uitwerkt. Zonder deze gecoördineerde, doorgedreven en snelle aanpak, zullen de noodzakelijke investeringen niet gebeuren en dreigen de huidige noodmaatregelen een continu karakter te krijgen.”

In een Europees energiesysteem waarin hernieuwbare energiebronnen een substantieel onderdeel vormen van de elektriciteitsopwekking is een nationale kijk op bevoorradingszekerheid steeds minder realistisch. “Indien de vereiste om quasi zelfvoorzienend te zijn in onze energiebevoorrading gerelaxeerd wordt, kan men kiezen om (nog) meer te vertrouwen op de buurlanden en te investeren in meer interconnectiecapaciteit. Ook hiervoor is een krachtdadig beleid nodig waarbij een internationaal perspectief onontbeerlijk is.”

Ronnie Belmans is echter geen voorstander van een rechtstreekse aansluiting van Nederlandse centrales vlak over de grens op het Belgische net. “Die werkingskosten van die centrales liggen zo hoog dat ze niet concurrentieel zijn op het Nederlandse net. Dan is het veel zinvoller te investeren in een versterking van de bestaande interconnectie. Dan kunnen we, ook buiten momenten van piekvraag, meer stroom kopen bij de Nederlandse centrales die op dat moment het goedkoopst zijn.

En wat als de betrokken centrales zelf die investering doen? “Voor uitsluitend de piekmomenten? Want het grootste deel van de tijd zal hun stroom ook op de Belgische markt niet concurrentieel zijn. Het zijn ‘stranded assets.’ Het is veel zinvoller te investeren in nieuwe gasgestookte centrales, uitgerust met de recentste en efficiëntste technologie.”