Inpassing windenergie geen probleem

Zoeken

Nieuws items

26 feb 09

Onze maatschappij draait om elektriciteit. De meeste elektriciteit wordt geproduceerd door fossiele brandstoffen, zoals kolen en aardgas. De nadelen zijn dat de voorraden hiervan eindig zijn en ongelijk verdeeld over de aarde. Conventionele centrales stoten ook broeikasgassen uit. Daarom moeten duurzame alternatieven worden ontwikkeld, zoals windenergie. De nadelen van wind zijn dat het soms wel en soms niet waait en dat hij onvoorspelbaar is. De opwekking van elektriciteit moet echter altijd gelijk zijn aan de vraag. Dit bemoeilijkt de inpassing van windenergie in het elektriciteitssysteem.

Bestuurskundig ingenieur Bart C. Ummels promoveert op "Power System Operation with Large-Scale Wind Power in Liberalised Environments". Promotor: Prof.ir. W.L. Kling EWI (TU / Tennet)

Dit proefschrift onderzoekt de inpassing van windenergie in het bestaande elektriciteitssysteem. Simulatiemodellen worden ontwikkeld en gebruikt om de bedrijfsvoering te onderzoeken van systemen met veel windenergie. De simulaties geven een beeld van de betrouwbaarheid, de kosten en de uitstoot van CO2 van de opwekking van elektriciteit, met en zonder windenergie. Het onderzoek neemt verder de elektriciteitshandel op internationale markten mee. Mogelijke oplossingen voor de inpassing van windenergie, zoals flexibele centrales en energieopslag worden ook onderzocht.

Het blijkt dat de inpassing van grootschalig (12 GW) windvermogen technisch mogelijk is in het Nederlandse systeem. Er zijn echter grenzen aan de inpassing van windenergie tijdens perioden van lage vraag, omdat bestaande centrales niet zomaar kunnen worden stilgezet. Belangrijke oplossingen hiervoor zijn de internationale elektriciteitshandel en het flexibeler maken van bestaande elektriciteitscentrales. Deze oplossingen blijken beter te zijn dan het onwikkelen van energieopslag in Nederland.

(bron: TU-Delft)

Nederlands elektriciteitssysteem kan grootschalige inpassing windenergie aan

(TU-Delft, M&C)

Uit onderzoek van de TU Delft blijkt dat de Nederlandse elektriciteitscentrales de variaties in vraag en windaanbod ook in de toekomst op elk moment kunnen opvangen, mits er gebruik wordt gemaakt van actuele windvoorspellingen. Promovendus Bart Ummels toont verder aan dat er geen voorzieningen voor energieopslag hoeven te komen. Ummels promoveert op dit onderwerp op donderdag 26 februari.

Simulatiemodellen
Wind is variabel en slechts gedeeltelijk voorspelbaar. De grootschalige inpassing van windenergie in het elektriciteitsysteem is daarom lastig. Promovendus ir. Bart Ummels onderzocht wat de gevolgen zijn van de inpassing van veel windenergie voor het Nederlandse elektriciteitssysteem. Door het gebruik van simulatiemodellen zoals die van hoogspanningsnetbeheerder TenneT, maakte hij de eventuele problemen (en oplossingen) duidelijk.

Windvoorspelling
Zijn resultaten geven aan dat windenergie vraagt om een grotere flexibiliteit van de bestaande elektriciteitscentrales. Soms zijn er meer reserves nodig, maar veel vaker zullen de centrales juist hun productie moeten verlagen om ruimte te maken voor wind. Het is daarbij belangrijk om de inzet van de elektriciteitscentrales steeds opnieuw te berekenen met de laatste windvoorspelling. Het is dan mogelijk voorspellingsfouten te verminderen en windenergie beter in te passen.

Ummels onderzocht windvermogens tot 12 GW, waarvan 8 GW op zee, voldoende voor ongeveer een derde van de Nederlandse elektriciteitsvraag. Het blijkt dat de Nederlandse elektriciteitscentrales de variaties in de elektriciteitsvraag en windaanbod ook in de toekomst op elk moment kunnen opvangen, mits er gebruik wordt gemaakt van actuele en verbeterde windvoorspellingen. TenneT heeft als taak om grootschalige windenergie in het elektriciteitsvoorzieningsysteem in te passen. Lex Hartman, Directeur Corporate Development TenneT: "TU Delft en TenneT hebben het simulatiemodel gezamenlijk verder ontwikkeld om de inpassing van grootschalige windenergie te onderzoeken. De resultaten geven aan dat we in Nederland zonder aanvullende maatregelen tussen de 4 GW en 10 GW windvermogen kunnen integreren.”

Overschotten
Ummels: ‘In plaats van de vaakgehoorde vraag ‘Wat doen we als het niet waait?’ is de vraag ‘Waar laten we alle elektriciteit als het ’s nachts hard waait?’ veel relevanter. Dit komt bijvoorbeeld omdat een kolencentrale niet zomaar kan worden uitgezet. Een belangrijke oplossing hiervoor zit in internationale handel van elektriciteit, omdat het buitenland dit overschot vaak wel kan gebruiken. Daarnaast is een verruiming van de ‘openingstijden’ van de internationale elektriciteitsmarkt gunstig voor windenergie. Momenteel bepalen de elektriciteitsbedrijven een dag van tevoren hoeveel elektriciteit ze in het buitenland gaan kopen of verkopen. Windenergie kan beter worden ingepast als het tijdsverschil tussen de handel en het maken van de windvoorspelling kleiner is.’

Geen energieopslag
Het onderzoek wijst verder uit dat er geen voorzieningen voor energieopslag hoeven te komen. De resultaten geven aan dat internationale elektriciteitshandel een veelbelovende en goedkopere oplossing is voor de inpassing van windenergie. Ook het flexibeler maken van elektriciteitscentrales is een betere oplossing. Het gebruik van warmteboilers zorgt bijvoorbeeld voor een flexibelere bedrijfsvoering van warmtekrachtcentrales, die daardoor ’s nachts ruimte kunnen maken voor wind.
De inpassing van windenergie in het Nederlandse elektriciteitssysteem kan zorgen voor een vermindering van de productiekosten van 1,5 miljard euro per jaar en een afname van de CO2-uitstoot met 19 miljoen ton per jaar.

bron: TU-Delft

Interview van het 'Ingenieursjournaal' met Ir. Bart Ummels

Het Nederlandse elektriciteitssysteem kan de grootschalige inpassing van windenergie eenvoudig aan. Dit blijkt uit onderzoek van ir. Bart Ummels, die aan de TU Delft op het onderwerp promoveert. Zonder aanvullende maatregelen kan 12 gigawatt in het huidige netwerk worden geïntegreerd. Voorzieningen voor de opslag van windenergie zijn daarvoor niet nodig. Voorwaarde is wel dat er gebruikt wordt gemaakt van actuele, verbeterde windvoorspellingen.
Promovendus Ummels licht zijn onderzoek en de resultaten toe in dit interview:

Gewoon wat vaker naar het weerbericht luisteren. Is het echt zo eenvoudig?
Bijna wel. Wat belangrijk is dat we niet alleen goed naar het weerbericht luisteren, maar ook dat we dat weerbericht elke keer gebruiken om het gebruik van de kolen- en gascentrales die we al hebben steeds opnieuw te plannen. Als we dat doen is het inderdaad goed mogelijk om windenergie in te passen.

Wat zijn nou die specifieke problemen van windenergie voor wat betreft de inpassing in het netwerk?
De problemen van windenergie zijn niet zo specifiek is eigenlijk mijn belangrijkste conclusie. De wind zegt men is variabel en is voor een deel onvoorspelbaar, maar eigenlijk ben ik er achter gekomen dat we al variaties en onvoorspelbaarheid hebben in het elektriciteitsysteem en dat is de elektriciteitsvraag. Daar kunnen we nu heel goed mee omgaan. De vraag is dan eigenlijk: kunnen we nu die extra variaties en extra onvoorspelbaarheid van wind, bovenop de bestaande variaties en onvoorspelbaarheid van de vraag hebben. Mijn antwoord daarop is ja.

We weten nu dus of er veel of weinig wind is, want dat heb je met de windvoorspelling in de hand, maar vervolgens moet je nog daarop inspelen. Hoe ga je dat doen?
Dat ga ik doen door elke keer de windvoorspelling opnieuw in te voeren in het elektriciteitsmodel van kolen- en gascentrales, daar neem ik de voorspelling van de elektriciteitsvraag in mee en dan ga ik elke keer als er een nieuwe windvoorspelling is - bijvoorbeeld ieder uur - voor de komende uren tot dagen berekenen wanneer je welke kolen of gascentrale aan en uit gaat zetten om die windenergie te bufferen. Dat deden we eerst met de elektriciteitsvraag en dat doen we nu met de vraag en de wind samen. In mijn onderzoek komt dan naar voren dat we dan met eenderde van de elektriciteitsvraag met windenergie kunnen afdekken zonder dat we daarvoor speciale aanvullende maatregelen moeten gaan nemen.

Maar kun je zo'n kolencentrale gemakkelijk aan en uit zetten?
Dat nou net niet. Een kolencentrale is nou net een type centrale wat altijd moet doordraaien, maar die kunnen wel voor de helft worden afgeregeld. Dat geeft je toch wat flexibiliteit. Juist gascentrales zijn met name geschikt om op dag-nacht basis aan en uit te zetten, al moet ik zeggen dat de wind in het algemeen meer over perioden van dagen varieert dan op dag-nacht niveau zoals de vraag. De elektriciteitsvraag is 's nachts bijvoorbeeld twee keer zo laag als overdag. De wind varieert over een periode van meerdere dagen, dus met een combinatie van een kolencentrale die gewoon doordraaien en deels flexibel zijn en gascentrales die aan- en uit kunnen, kun je dat gewoon goed opvangen.

U hebt het in uw onderzoek ook over de internationale elektriciteitshandel. Wat moet daarmee gebeuren?
Wat ik heb geconcludeerd in mijn onderoek is dat niet de variaties in de wind het probleem zijn, maar juist het feit dat we windturbines bij gaan bouwen bovenop de kolencentrales die we nu plannen en aan het bouwen zijn. Die kolencentrales kunnen zoals gezegd niet uit. Dat betekent dat je 's nachts, als de vraag laag is, met een overschot aan windenergie kunt blijven zitten omdat die kolenstroom ook het net in moet. Met dat overschot zou je dan het beste naar het buitenland kunnen omdat - en daar heb ik ook onderzoek naar gedaan - in het buitenland nog wel voldoende ruimte is om die windenergie vanuit Nederland op te kunnen nemen.

U heeft het ook over het flexibel maken van elektriciteitscentrales. Hoe gaat dat in zijn werk?
Kolencentrales van nu zijn ontworpen om continue te draaien. Je zou daar nieuwe technieken voor kunnen verzinnen om dat wat flexibeler te maken. Bijvoorbeeld een kolencentrale die niet alleen elektriciteit kan produceren maar ook waterstof. Dan laat je hem 's nachts vol doordraaien, maar produceert hij waterstof en geen elektriciteit, dus kan de elektriciteit door de wind worden geproduceerd.
Een andere mogelijkheid is het flexibiliseren van bestaande warmtekrachtcentrales. Dat zijn in Nederland vaak gasgestookte centrales, die moeten 's nachts doordraaien om de mensen van warmwater te voorzien. Als je dat warme water met een boiler opwekt kan die gascentrale 's nachts uit en dan heb je opnieuw meer ruimte voor de inpassing van windenergie.

U werkt zelf bij Siemens Windpower, wat is de waarde van uw onderzoek voor een bedrijf als Siemens?
Het geeft in ieder geval aan dat ik weet waar ik het over heb als ik bezig ben met grootschalige windprojecten op zee zoals ik nu doe. Zoveel mensen zijn er op dit moment nog niet die echt met windenergie bezig zijn. Het groeit wel heel hard, windenergie groeit ontzettend hard elk jaar met ongeveer 30%, dus er blijven heel veel mensen nodig die een zekere achtergrond hebben in duurzame energie. Daarnaast is het voor Siemens natuurlijk ook goed om te weten dat zij proberen bij te dragen aan maatschappelijk verantwoorde oplossingen voor de energievoorziening, een van de speerpunten van Siemens, dat het technisch gewoon mogelijk is dat we ook werkelijk iets bijdragen aan de verduurzaming van de energievoorziening.

De ambitie van de Nederlandse overheid is om in 2020 6 Gigawatt op de Noordzee. Dat is dus eigenlijk geen enkel probleem...
Technisch gezien kan dat ja. Klopt.

Bron: TU Delft, Meer informatie:
Bart Ummels, afdeling Electrical Power Systems, faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica.
Ineke Boneschansker, wetenschapsvoorlichting TU Delft.

Zoeken

Nieuws items

Reacties