Download dan direct de PDF of lees eerst het beknopte overzicht.
Integratie van elektriciteits- productie en -consumptie
Europa heeft als doelstelling om tegen 2020 20% van de energiebehoefte met hernieuwbare bronnen te dekken. Ook op langere termijn, tegen 2050, koestert Europa zeer ambitieuze klimaatdoelstellingen, met een CO2-uitstootreductie van 80%. Hierdoor is het aandeel hernieuwbare energiebronnen de voorbije jaren fors toegenomen. Verwacht wordt dat deze trend zich zal voortzetten. Hernieuwbare bronnen, zoals wind en zon, hebben echter een variabel en deels onvoorspelbaar karakter (intermitterend). Het stijgende aandeel ervan vereist meer flexibiliteit en reservecapaciteit. Dit kan voor een deel gerealiseerd worden door een geactiveerde vraagzijde. Om het potentieel hiervan te bestuderen, zijn gentegreerde modellen van de productie- en verbruikerszijde noodzakelijk. Dit artikel is gebaseerd op [1].
Elektriciteit is n van de courantste en belangrijkste energiedragers, met enkele specifieke eigenschappen. Ten eerste is tot op heden elektriciteit niet kostenefficint op grote schaal op te slaan. Dit impliceert dat vraag en productie van elektriciteit op elk moment perfect met elkaar in evenwicht moeten zijn. Ten tweede varieert de vraag naar elektriciteit continu. Overdag is het verbruik typisch hoger dan s nachts, op werkdagen hoger dan in het weekend (door industrile activiteit) en in de winter hoger dan in de zomer, althans in WestEuropa. Het elektriciteitsproductiepark moet dus flexibel uitgebaat worden om de fluctuerende vraag naar elektriciteit ogenblikkelijk te volgen. Ten derde is een netwerk vereist voor het transport van elektriciteit van de productiecentra naar de verbruikers. De onderlinge verbindingen tussen de meeste Europese landen zijn relatief beperkt ten opzichte van de eigen productie/consumptie, wat betekent dat: elektriciteitsproductie nog steeds een nationaal karakter heeft. Aan de productiezijde zijn verschillende technologien (d.w.z. types elektriciteitscentrales) voorhanden om de vraag naar elektriciteit te dekken. Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen zogenaamde regelbare centrales enerzijds, en niet of beperktregelbare productieeenheden anderzijds. Verder kan er een beperkte hoeveelheid van opslag aanwezig zijn. De regelbare elektriciteitscentrales zijn in de eerste plaats de centrales die gebaseerd zijn op een stoomcyclus. Voorbeelden zijn een nucleaire centrale en de klassieke steenkool of gascentrales. Het vermogen dat deze centrales leveren kan actief aangepast worden. Grote eenheden, zoals de nucleaire centrales, zijn in het verleden dikwijls ontworpen om continu hun maximaal vermogen te leveren. Dit betekent echter niet dat zulke centrales niet flexibel uitgebaat kunnen worden, wat meestal technisch wel mogelijk is (zoals aangetoond door de modulerende nucleaire centrales in Frankrijk). Gasgestookte centrales zijn in de regel echter flexibeler. Deze worden momenteel als gecombineerde cyclus stoom en gasturbine centrales (STEG) uitgevoerd . omwille van het hoger rendement, tot 60% . of als (open cyclus) gasturbine . omwille van de grotere flexibiliteit en lage investeringskosten. Verder is er een aantal hernieuwbare bronnen regelbaar in output. Voorbeelden zijn bepaalde types waterkrachtcentrales, biomassa en biogascentrales.
Auteur(s): Dr.ir. E. (Erik) Delarue, ir. K. (Kenneth) Bruninx, prof.dr.ir. W. (William) Dhaeseleer; KU Leuven Energie Instituut, afdeling Toegepaste Mechanica en Energieconversie (TME)