Bijlage aan deel 1 De politieke besluitvorming - Kostenstructuur van de energietransitie
De politieke besluitvorming is of zou moeten de conclusie zijn van een grondige analyse van de situatie én van de verwachtingen inzake de toekomstige behoeften. Dat is alvast in België en Nederland niet het geval.
Voor België wordt door Groen (de partij die ook de federale minister voor Energie levert) verwezen naar de studie van Energyville om de kerncentrales te sluiten (met eventueel een tijdelijke uitzondering van de twee ‘jongste reactoren’).
In deze technische bijlage aan Deel 1 legt Dr. Ir Eric Blondeel uit welke dominante factoren een rol spelen bij een kernuitstap en de vervangen door hernieuwbare energie (HE), waarbij twee onontbeerlijke vereisten voorop staan: beschikbaarheid en betaalbaarheid.
Kostenstructuur van het Belgisch laagspanningsnet
Onderstaande grafiek geeft de kostenverdeling en de verdeling van geïnstalleerd vermogen tot de werkelijk geleverde energie voor de verschillende energiebronnen.
Bemerk dat de waarde van de energiekost bepaald wordt in de schoot van de CREG (Commissie voor de Regulering van Elektriciteit en Gassen) niets met de werkelijke kost te maken heeft.
In het geval van duurdere stroom zoals HE komt dit supplementair kostprijsaandeel terecht bij heffingen via mechanismen van subsidies en kortingen of CRM (capaciteitsremuneratie-mechanisme), maar ook indirecte financiële voordelen zoals “voorrang op het net” of directe/indirecte subsidiering of emissierechten worden niet gevalideerd. Dit maakt het beoordelen van prijzen moeilijk en wordt onderlinge competitie uitgeschakeld. Tevens kan het een aanzet zijn tot fraude carrousels.
Zonder BTW toont deze tabel aan dat de netkosten ongeveer 15% hoger zijn dan de energiekosten. Oorzaak is niet alleen de eis om groene energie als gedistribueerde energiebron met prioriteit op het net te kunnen brengen, maar ook abnormaal hoge heffingen die bijna het dubbel van de stroomkost bedragen. Vooral de kosten die HE duurder maken worden hierin ondergebracht, zoals (verkapt) subsidiëren van groene energie.
Dit wordt eveneens aangetoond door de tabel rechts (CREG) die een wanverhouding aangeeft tussen geïnstalleerd vermogen en geleverde energie. De groene lobby ( en ook de MSM) geven met de verdeling van het geïnstalleerd vermogen het succes aan van HE, maar dat is misleiding of zelfs nepinformatie, want voor de burger telt het beschikbaar vermogen,die in de rechtse kolom staan en waaruit grote verschillen duidelijk worden. Dát is de hoofdreden van het duurder gebruik van HE.
Nepnieuws over hernieuwbare energie
HE is gratis
De werkelijkheid is gebaseerd op het omzetten van een lage energiedensiteit in bruikbare stroom. Als gevolg zijn de installaties groot en verbruiken veel grondstoffen. De focus op minimaal materiaal gebruik leidt tot werken met hoge materiaalspanningen (stress) wat de levensduur beperkt tot ca. 1/3 van kerncentrales. De kapitaalkost en het risico op accidenten bij HE is daardoor groot.
Er zijn 4 belangrijke factoren in energieconversie namelijk energiedensiteit ( opgeslagen energiehoeveelheid), vermogensdensiteit ( leveren energiestroom) kost en schaal. Energiedensiteit reflecteert de beschikbaarheid en vermogensdensiteit de bruikbaarheid. Kernenergie scoort goed op alle vier, hernieuwbare energie scoort laag zowel voor energie als vermogensdensiteit.
De grafiek hieronder geeft de reële waarden voor bestaande installaties in de VS
Lage waarden resulteren in grote installaties met inefficiënt gebruik van grondstoffen en ruimte, waardoor de materialen tot op de grens van de mogelijkheden gebruikt worden wat de levensduur beperkt. Kernenergie is 2 tot 3 orden beter dan HE.
HE is CO2 neutraal
Dat is geen argument want bestaande kerncentrales stoten geen CO2 uit, maar ook voor nieuwe kerncentrales is de CO2 uitstoot vanwege de aanmaak veel lager omdat zoals hierboven uitgelegd de grondstofbehoefte per KWh slechts rond de 10% ligt dank zij de hogere energiedensiteit, levensduur en betrouwbaarheid.
Kerncentrales beletten de expansie van groene stroom
De oude kerncentrales waren geconcipieerd als basiscentrales waarbij een beperkte regelbaarheid volstond, de Energyville studie geeft aan dat zelfs 2 van dergelijke kerncentrales zonder hinder voor HE in werking mogen blijven. De nieuwste Franse kerncentrales hebben een regelrange tot 80 à 85% en zijn dus beter geschikt.
HE is altijd en overal beschikbaar
Dat is niet correct, HE is wel overal op de aarde aanwezig maar de beschikbaarheid voor wind is 25% op land en 40% op zee, bij PV ( foto voltaische cellen) op daken is het in onze kontreien maar 8-11%.
Het aandeel van de verschillende energiedragers en hun aandeel in ons net wordt hier weergegeven voor de periode eind oktober begin november 2020:
Nucleair (geel onderaan) levert ongeveer 50%. De mogelijkheid tot modulatie is zichtbaar voor 6 november en is duidelijk geen belemmering voor HE, zon is nagenoeg afwezig evenals wind voor de laatste 3 dagen, de laatste week is biomassa actief als bijproduct van een de stijgende warmtevraag. Het zijn voornamelijk de gascentrales die de modulatie ( balanceren van aanbod aan de vraag) op zich nemen. De onstabiele levering van HE is hier duidelijk.
HE is goedkoop
Hiervoor verwijst men naar de dalende aanschafprijzen, dit is correct voor PV en in beperkte mate voor wind op land, nauwelijks op zee, tevens calculeert men meestal de diverse steunmaatregelen mee. Als argument wordt tevens de kostprijs per geïnstalleerd vermogen ( waar de burger niets aan heeft) vergeleken en niet kostprijs per geleverd vermogen die 2,5 à 4 maal duurder is voor wind en tien maal duurder voor zon. Kerncentrales hebben een beschikbaarheid van 98%.
Onderstaande grafiek toont het tegendeel aan met een prijsverdrievoudiging bij 60% HE gebruik, wind en zon zijn geen economische vervanger van kerncentrales. Meer in Climategate. Deze grafieken van Euam Mearns geven een sterke correlatie tussen prijsevolutie en HE penetratie voor Europa.
De correlatie volgt uit deze grafiek, terwijl de causaliteit te verklaren is door:
1) de hoge kapitaalkost per GW geïnstalleerd,
2)hoge onderhoudskosten,
3) lage belastingsfactor,
4) hoge subsidiering kost,
5) hoge kosten voor 100% back up of opslag,
6) hoge kosten voor net balancering,
7) hoge net inpassing kosten
8) hoge noodzakelijke net upgrade kosten.
Veel van die kosten vallen onder het netwerk, deze kosten stijgen veel sneller dan de energiekost. Volgens de CREG is de stijging tussen 2007 en 2018 afgerond 520€, een verdubbeling van de factuur en de grootste armoedegenerator van deze eeuw. Het is merkwaardig dat Spa, Groen, PS en ECOLO tegen de BTW verlaging stemden maar de MSM hebben dit niet opgemerkt.
Er bestaan tevens verborgen subsidies zoals voor PV langs de roerende voorheffing of de tot 1500 € premie die niet in de stroomkost terecht komen.
Voor het geval van wind komt Udo tot de conclusie dat de echte terugverdientijd 36 jaar is op land en 54 jaar op zee gebaseerd op de reële kosten gedragen door verkoop van stroom, veel langer dan de levensduur (rond 20 jaar) en bijgevolg een verliespost die zich voor de burger situeert onder heffingen in de stroomkost met als gevolg welvaartsverlies.
Voor een gemiddeld gezin stijgt naar schatting de energierekening met 1300€/jaar, zowat het netto maandloon van een laag middenklasse gezin. De ironie is dat politieke partijen die voorstander zijn van groene energie de lage middenklasse gezinnen dieper in de (energie) armoede drukken en daarmee zichzelf tegenspreken, Groen! Als armoedegenerator.
HE functioneert in het gewone stroomnet
Dit is een halve waarheid. HE heeft er voor gezorgd dat er twee energienetwerken zijn, het oorspronkelijke basisnet waarbij de stroom in één richting vanuit de energiecentrales over een netwerk naar de verbruiker vloeit. Stroom kan immers niet opgeslagen worden en deze energiecentrales zorgden voor een variabele productie om vraag en aanbod steeds op elkaar af te stemmen. Dit netwerk moet volwaardig blijven om bij te springen wanneer HE niet beschikbaar is. Het hernieuwbaar net is bijkomend en veel complexer door de niet permanente gedistribueerde stroomopwekking in pieken en kan niet bestaan zonder een basisnet.
Het is een veel duurder supplementair net van bijvoorbeeld windmolens, kabels en schakeleilanden op zee, verzwaring en beveiligingen op het basisnet én zelf niet autonoom en volwaardig operationeel is. Dit is een hoge kost voor weinig toegevoegde waarde.
Het is een illusie te verklaren dat twee netwerken parallel naast elkaar goedkopere stroom kan leveren. Dit is het kernprobleem van de prijsstijgingen en het risico op bevoorrading.
Investeren in HE is rendabel
Vanuit economisch standpunt is deze bewering fout, financieel wel maar enkel dank zij de financiële tegemoetkoming.
Hiervoor toonden we dat de investering per geleverde KWh voor HE veel hoger zijn en samen met een halvering van de levensduur zijn deze hernieuwbare energiebronnen een economische ramp.
Vooral zonnepanelen zijn voor onze streken totaal ongeschikt en extreem duur op daken zoals Weisbach aantoont. Economisch wordt dit uitgedrukt door de energie opbrengst per eenheid investering EROI (Energy Return On Investment). De grafiek geeft deze voor unbuffered en buffered (opslag om meer vergelijkbaar te zijn met andere bronnen). Kernenergie is superieur, waarden EROI< 7 zijn economisch onhaalbaar zoals voor zon en wind.
De kern van het verhaal tussen hernieuwbare (HE) en NHR (niet hernieuwbare energie) is dat ze niet vergelijkbaar zijn. HE is aanbod gestuurd en niet afschakelbaar ( wettelijk verkregen voordeel) terwijl NHE vraag gestuurd reageert, HE is daardoor een minderwaardige energiebron die NHE als hoogwaardige energiebron nodig heeft om de leverzekerheid beheersbaar te houden, wat onvoldoende beseft wordt. Willen beide een zekere gelijkwaardigheid bereiken dan moeten onder meer de kosten voor de back up in rekening gebracht worden, waardoor de kosten stijgen met een factor 2 tot 3 en HE onbetaalbaar word.
Het is dan ook logisch dat de stroomkosten voor de gebruiker stijgen met de penetratie van HE in het net, zoals hiervoor werd aangetoond.
Dat dit gepromoot wordt met hoog financieel rendement van 9 à 10% toont de armoede van de HE bronnen aan. Hoe absurd de zwendel is bewijst de stad Brussel. Daar krijg je een PV installatie gratis en de stroom , afbetaald via het afstaan van groene certificaten gedurende 10 jaar.
Van financiële tegemoetkomingen is bekend dat die snel tot misbruik leiden zelfs tot 13 M€.
HE is betrouwbaar
Er is een probleem van betrouwbaarheid zowel bij de energieopwekking als de distributie.
De realiteit toont aan dat HE stroomopwekking minder betrouwbaar is, kerncentrales halen 98% en gascentrales >80%, vooral windgeneratoren missen betrouwbaarheid, zelfs nieuwe installaties vragen soms zware reparaties in hoge percentages door constructiefouten, zoals vernieuwen wieken en gondels.
Het netwerk dient bewaakt te worden op een aantal parameters zoals min/max spanning, frequentie, cosφ, asymmetrie, overstromen , spikes….
Als onvoldoende kan bijgestuurd worden in waarde en snelheid dan ontstaat een gevaar voor een domino-effect omdat de regelaars elkaar beïnvloeden en het ganse net uitvalt ( black-out). De opstart vanuit een black out is moeilijk en kan zelfs meer dan een dag duren. Daarom zijn de toegelaten schakeltijden van de regelaars bijzonder kort om toch nog de netstabiliteit binnen de specificaties te houden.
Het netwerk rond Adelaide in Australië lag In 12ms uit. Bekende zeldzame voorbeelden van zware black-outs zijn gepubliceerd door ELIA .Door het invoeren van HE is het netwerk veel complexer geworden en ontstaan nieuwe gevaren door
de gedistribueerde productie.
Consumenten kunnen stroom consumeren of produceren, waardoor het vermogen in 2 richtingen vloeit, waardoor tevens overspanningen kunnen ontstaan, onbalans op het netwerk waardoor nulpunt-drift ontstaat met overspanning en onderspanning op bepaalde lijnen tot gevolg. Zelfs een wisselende bewolking boven zonneparken kunnen zorgen voor problemen.
Het “Duck curve” probleem door snelle vermogenswisselingen, vooral bij PV ( Californië) en het“Dunkelflaute” probleem bij gebrek aan windenergie voor een lange tijd over meerdere landen zijn extreem gevaarlijk.
Hier een inzicht in green black-out’s
Leveringszekerheid
De groene lobby ontkent leveringsonzekerheid en vertrekt daarvoor van de voorspelbaarheid van wind en zon via weermodellen voor de HE beschikbaarheid (zoals ELIA nu al doet), maar daarmee hebben we nog geen energie beschikbaar. Het helpt enkel bij de planning maar niet bij storingen. Leveringszekerheid is van nature onmogelijk bij HE.
Wat vroeger niet voorkwam maar nu veelvuldig in landen met veel HE zijn geplande afschakelingen (brown-out ) zoals die voorkomen in Australië en Californië.
Australië legt nu 30 minuten back up op aan zonneparken met een verdubbeling van de kost als gevolg en een lanceert een voorstel om nieuwe residentiële PV panelen afschakelbaar te maken.
Californië gaat extreem ver in de redding en heft de wetgeving op om privé generatie op het netwerk te kunnen toelaten. Ook in het VK nemen de risico’s razendsnel toe, zelfs het 100% HE eiland Tasmanië met veel Hydro faalde in 2015 compleet.
Tennet in Nederland stuurt al waarschuwingen voor 2025, bijgevolg is België niet meer in staat om zonder problemen alle kerncentrales in 2025 te sluiten. Het grote probleem is dat bijna alle landen op 10% import rekenen om de kosten te beheersen, wat ongezond is in het licht van “dunkelflaute”.
Met een hoogspanningsnetwerk is het de bedoeling energie over zeer grote afstanden energie uit te wisselen. Dit is duur maar ook onzeker, vooral de onderzee kabels zijn gevoelig voor schade en politieke manipulatie, maar ook militair(EMP) en terrorisme gevoelig.
Kerncentrales hebben de grootste leveringszekerheid om diverse redenen zoals, strategische opslag van kerngrondstof voor meerdere jaren, de lange levensduur en hoge betrouwbaarheid, geen enkele andere energiebron presteert beter.
Net ontvangen bericht die aantoont hoe gevoelig een EU-netwerk kan zijn: Op 8 jan 2021 ontsnapte Europa op een haar na aan een massale black out.
Elektriciteit kan opgeslagen ( gebufferd) worden
Er zijn voortdurende berichten vanuit de HE sector dat deze competitief zijn met de conventionele bronnen. Deze claims missen de essentie want ze zijn niet eens vergelijkbaar, wind en zon zijn noch “dispachable” ( afschakelbaar ), noch betrouwbaar ( niet altijd beschikbaar) en zijn daardoor minderwaardig.
Meer zelfs, residentiële zonne-energie is vanuit het netwerk gezien eerder een verbruiker want de geleverde energie wordt veelal lokaal verbruikt en komt niet op de distributielijnen met alle problemen van dien. Vooral zonneparken leveren ernstige netproblemen.
De VS EIA (Energy Information Administration) verkiest daarom voor HE van een “vermeden energie kost” te spreken anders dan de “ Levelized Cost of Energy” ( LCOE) voor NHE als “dispatchable” bronnen.
Deze fluctuerende HE bronnen kunnen al of niet kapitaal en onderhoudskosten alsook back up van dispatchable bronnen omzeilen. Daarom verkiezen ze te spreken over “ Levelized Avoided Cost of Energy” LACE als zijnde ontweken kosten gedeeld door de jaarlijkse productie van de “non dispachable“ bronnen, LACE toepassen is moeilijk, eenvoudiger is de marginale kosten ( kost van één eenheid meer) van HE en NHE te vergelijken. Aldus is de goedkoopste onshore windenergie nog steeds 1,75 maal duurder dan een STEG centrale.
Rendabele energieopslag is extreem moeilijk
De waarheid is dat een economisch rendabele energieopslag extreem moeilijk is.
Een gebufferde zonnetechnologie is de CSP ( Concentrated Solar Power) waarbij met spiegels een gesmolten zout verhit en opgeslagen word om de nachten te overbruggen. Via een warmtewisselaar en stoomturbine wordt dan elektriciteit opgewekt.
Intussen is Tonopah failliet en het recent stilleggen van ivanapah Solar Tower heeft bewezen dat de CSP technologie onhaalbaar is ondanks de gigantische subsidiering. Deze experimenten tonen tevens aan dat thorium reactoren via de gesmolten zout techniek nog niet voor morgen zijn.
Tevens is er een gevaar voor de biodiversiteit, vliegende dieren verdampen in de geconcentreerde zonnestraal en een arend wordt door windmolens uit de lucht gehaald.
Grootschalige energie opslag langs hydraulische weg door bufferen met pompinstallaties hebben met Snowy 2.0 in Australië eveneens aangetoond economisch onhaalbaar te zijn, een spotprent hieronder zegt het scherp.
Enkel modulatie op directe generatie vanuit stuwmeren is rendabel voor wind en zon, en dat was de redding van de Deense windmolen industrie door hun koppeling aan de Noorse en Zweedse waterkracht (Hydro) centrales, die door meer of minder stroom te produceren als buffer voor de Deense windenergie fungeerden, Dit is voor weinig landen haalbaar omdat deze niet over voldoende hydro beschikken. Californië is door de sterke toename van HE een probleem geworden omdat de stuwdammen op de Colorado rivier onvoldoende kunnen bufferen.
Waterstof bevindt zich dominant in de onderzoeksfase, de productiekost is onbetaalbaar:1à1,5€/kg uit aardgas,5à10€ via elektrolyse. De groene lobby blijft dit onterecht als een verworvenheid verkondigen om fondsen/subsidies voor de ontwikkeling los te weken. De implementatie heeft grote gevolgen voor de stroomproductie , waterstof heeft tevens grote nadelen zoals de lage energiedensiteit en het explosiegevaar. Willen politici terroristen op extreem gevaarlijke gedachten brengen?
Als (nood) opslag blijft enkel de onbetaalbare batterij opslag over. De Hornsdale power reserve Tesla batterij opslag in Australië was essentieel om de stijgende black outs te vermijden met het sluiten van kolencentrales. De ironie is dat ondanks de extreme kost de rentabiliteit gerealiseerd wordt door de extreme stroomkost bij tekorten in groene stroom productie ( dit was net wat de CREG onderzocht maar door Van der Straeten werd teruggefloten), met als gevolg dat Australië evolueert richting ontwikkelingsland met een dure onbetrouwbare stroomvoorziening, waarbij zelfs particulieren overschakelen van het net naar thermische generatoren.
Energie bufferen met batterijen zou de stroomprijs meer dan verdubbelen en is economisch onhaalbaar, vandaar het inzetten van gascentrales in het Energyville rapport.
Dr ir Eric Blondeel
