Het energieforum TOD – The Oil Drum – publiceerde begin december 2010 een review van een Amerikaans onderzoek (door NREL en GE Energy) naar de mogelijkheden en condities om in het midden en zuidwesten van de VS het elektriciteitsnet op grote schaal te voeden met groene stroom (30% wind en 5% zon). De auteur van de review, Stephen Balogh, vergelijkt de resultaten tevens met die uit zijn eigen promotieonderzoek.
Het artikel is vrij technisch, maar het leek zinvol er hier enkele hoofdpunten uit te lichten, omdat de bij het onderzoek – "the Western Wind and Solar Integration Study (WWSIS)" – gehanteerde uitgangspunten en de gepresenteerde uitkomsten de NKPW-visie ten aanzien van "wind-op-land" ondersteunen.
1. Honderd procent back-up
Wat allereerst opvalt is het uitgangspunt dat er voor een gegarandeerde werking van een hybride systeem 100% back-up aanwezig moet zijn van ‘steady state’ centrales. Er dient rekening mee te worden gehouden dat de productie van wind- en zonnestroom voor langere tijd wegvalt. Eerder plaatsten wij een artikel over dergelijke gebeurtenissen in het VK (jan. 2010) en in Texas (aug. 2010).
2. Grote investeringen in netwerken
Vervolgens wordt gesteld, dat de regelbaarheid van het systeem staat of valt bij een zo uitgebreid mogelijk netwerk. Het onderzochte netwerk omvat vijf staten, waarvan de elektriciteitsnetwerken al verbonden zijn – de ‘West Connect’, op zijn beurt weer een onderdeel van de ‘Western Interconnection’, ca. 1/3 van de VS.
Voor de integratie van groene stroom op dit netwerk worden in het rapport een tiental punten opgesomd, gericht op uitbreiding van transmissiecapaciteit, verhoging van flexibiliteit en een ‘smart grid’ beheersysteem, waaraan gekoppeld een geavanceerde module voor weersvoorspelling.
3. Energieopslag en alternatieven
Door de aanwezigheid van een 100% back-up door traditionele centrales zorgt de productie van groene stroom in feite voor structurele overcapaciteit. Verschillende vormen van energieopslag zijn onderzocht, maar de daarmee gemoeide kosten zijn zodanig hoog, dat tijdelijke opslag voor piekdemping niet rendabel wordt bevonden. Zelfs de goedkoopste vorm van opslag, "pumped hydro storage", valt ver buiten de grenzen van economisch verantwoorde exploitatie.
Daarom worden organisatorische maatregelen voorgesteld om overcapaciteit op elk gewenst moment economisch rendabel te kunnen exporteren naar andere netwerken. "Er moeten op dat moment dan natuurlijk wel afnemers zijn," stelt de auteur van de review. [Zie ook het KEMA-artikel: "Overschot aan windenergie".]
Pieken in de stroomafname dienen te worden opgevangen met snel op te schakelen gasgeneratoren [piekscheerders], die overigens ook als "duur" worden bestempeld. Om de kosten daarvan te drukken beveelt het rapport een flexibeler inzet van kolencentrales aan, maar de auteur van de review merkt daarbij op dat dit ’terra incognita’ is en dat de onderzoekers de mogelijkheden ervan overschatten en het aanzienlijke rendementsverlies voor deze ‘steady state’ centrales negeren.
Over de extra uitstoot van CO2 die deze vorm van piekdemping veroorzaakt, wordt in dit rapport niet gerept. [Zie ook een eerder gepubliceerd artikel van Dr. Lukkes, "Deense en Duitse lessen voor gelovigen in windenergie" / archief].
4. Elektrisch wagenpark
Het is zondermeer duidelijk, dat de vraag naar stroom aanzienlijk zal toenemen als we in elektrische auto’s gaan rijden. Het rapport geeft aan dat dit de waarde van groene stroom zal verhogen, maar anderzijds nauwelijks invloed zal hebben op de verhouding tussen gebruikte en verspilde energie, zelfs als ervan wordt uitgegaan – zoals de onderzoekers volgens de auteur ten onrechte doen – dat het opladen van de batterijen nagenoeg uitsluitend gebeurt tussen 11 uur ’s avonds en 6 uur ’s morgens.
De gevolgen van elektrificering van het wagenpark voor alleen al het Nederlandse elektriciteitsnet wordt geschetst in een eerder aangehaald artikel: 20 centrales van 300 MW erbij bouwen, of als we de benodigde stroom met windturbines willen opwekken: het huidige molenpark verveertienvoudigen en die 20 centrales alsnog bouwen, als back-up.
De conclusie van de auteur van de review van het WWSIS-rapport is dat grootschalige integratie van groene stroom op het bestaande net van ‘West Connect’ de kans op instabiliteit vergroot en dat de onderzoekers zich hebben laten leiden door "technologisch, bureaucratisch en politiek optimisme".