De energieproductie in België is vandaag hoofdzakelijk gebaseerd op de verbranding van fossiele brandstoffen. Onze energievoorziening in de toekomst moet klimaatneutraal worden, en moet daarom uitsluitend uit hernieuwbare bronnen komen. Hubert Rahier en Willy Baeyens lichtten enkele weken terug al kort toe hoe België deze overstap kan maken. In deze reeks behandelen ze dit onderwerp in meer detail. In dit eerste deel nemen ze de huidige energieproductie in ons land onder de loep.
In deze reeks worden begrippen als ‘energie’, ‘elektriciteit’ en ‘vermogen’ door elkaar gebruikt. Om verwarring te vermijden, beginnen we dit eerste deel met het verklaren van enkele begrippen. Hebben termen als ‘rendement’, ‘geïnstalleerd vermogen’ en ‘TWh’ geen geheimen meer voor jou, sla dit stuk dan over en begin meteen aan de hoofdschotel: de huidige elektriciteitsproductie in België.
Energie? Elektriciteit? Vermogen?
Energie wordt aangeduid als de mogelijkheid om arbeid te verrichten. Je hebt energie nodig om een spier te bewegen, om je auto te laten rijden, om je huis te verwarmen of je laptop te laten werken. Er zijn verschillende vormen van energie zoals elektrische energie (een batterij, het stroomnet), mechanische energie (wind, waterkracht), chemische energie (benzine, aardolie, aardgas) of kernenergie (splijting van uranium). De ene vorm van energie kan ook omgezet worden in een andere vorm maar hierbij gaat meestal nuttige energie verloren. Dat is wat er gebeurt in een elektriciteitscentrale: daar wordt mechanische, chemische of kernenergie omgezet in elektriciteit, met een zeker verlies van energie.
Rendement is de hoeveelheid energie die je overhoudt nadat je ze omzette uit een andere energievorm. Bijvoorbeeld: een zonnepaneel zet in ideale omstandigheden (op een zonnige dag, net op het moment dat de zon loodrecht op het paneel schijnt) ongeveer 25% van de energie van het zonlicht om in elektriciteit. De overige 75% van het zonlicht wordt gereflecteerd of omgezet in warmte.
Vermogen is de hoeveelheid energie die per tijdseenheid gebruikt of opgewekt wordt. Als je het vermogen van een lamp vermenigvuldigt met de tijd dat de lamp brandt, dan ken je de energie die de lamp verbruikt heeft
Om alles nog eens op een rijtje te zetten: Energie = Vermogen x tijd
Je kan verschillende eenheden gebruiken om vermogen of energie aan te duiden, maar wij beperken ons tot watt (vermogen) en wattuur (energie). Watt, megawatt (MW is 1 miljoen watt) of gigawatt (GW is 1 miljard watt) om vermogen aan te duiden. Energie drukken we uit in wattuur (Wh), de productie of het verbruik van 1 watt gedurende een uur. Kilowattuur (kWh) is dus 1000 wattuur en terrawattuur (TWh) is 1 biljoen wattuur. Als je de energie per jaar uitdrukt bekom je de volgende eenheden: kWh/j of TWh/j.
Om de hoeveelheid vermogen die een watt voorstelt beter te begrijpen, nemen we geoefende fietsers en top wielrenners als voorbeeld. Een geoefende fietser kan een hele tijd 150 watt trappen terwijl het vermogen bij een toprenner nog driemaal hoger ligt (450 watt).
Stel je voor dat we 6 miljoen wielertoeristen zouden samenbrengen en hen op hetzelfde ogenblik lieten trappen om 150 watt te genereren. Het vermogen dat ze op dat moment produceren, is ongeveer even groot als de capaciteit van één van onze grootste kerncentrales. (Doel 3 en 4, Tihange 1, 2 en 3 hebben elk een capaciteit van ongeveer 1000 MW)
Een andere vergelijking: een Belgisch huishouden met drie personen verbruikt gemiddeld op één dag ongeveer 10 kWh. Om die energie op te wekken, zouden alle drie gezinsleden elk 22 uur per dag stevig moeten fietsen.
De energiecapaciteit, ook geïnstalleerd vermogen genoemd, is de maximum hoeveelheid nuttige energie (in dit geval elektriciteit) die je zou kunnen opwekken met een gegeven energiebron. De grootteordes van capaciteit zijn voor een kerncentrale 1,000 MW, voor een stoom-gascentrale 400 MW, voor een windturbine 1.5 MW op het land en 6.5 MW op zee en voor een zonnepaneel van een vierkante meter 180 W.
Energieproductie: is wat je krijgt als je het aantal uren in rekening brengt dat de elektriciteitsbron op volle capaciteit werkt. Omdat het niet altijd hard genoeg waait, brengt een windturbine gemiddeld ongeveer 25% van zijn maximale capaciteit op. Dat getal ligt hoger op zee, zo rond de 35% en lager op het land, zo rond de 20%. Zonnepanelen produceren in België dan weer ongeveer 9% van hun maximale capaciteit.
Ook bij kern- en gascentrales ligt die maximale productie veel lager dan theoretisch mogelijk is. Het elektrisch rendement – de hoeveelheid energie vervat in de energiegrondstof uiteindelijk omgezet in elektrische energie – van een klassiek thermische elektriciteitscentrale (fossiele brandstoffen) of kerncentrale (splijtstoffen) bedraagt ongeveer 34 à 40 % door een grote hoeveelheid warmte die verloren gaat. (bron: MIRA, VMM)
Energieverbruik: is de hoeveelheid elektriciteit die door de maatschappij (burgers, industrie, instellingen etc.) verbruikt wordt. Het verbruik is niet altijd even groot, ’s nachts en tijdens de zomer gebruiken we minder elektriciteit dan overdag of tijdens de winter. Toch is het belangrijk om op elk moment voldoende elektriciteitsproductie te hebben om aan dat reële verbruik te kunnen voldoen.
Deze grafiek toont de pieken en dalen in onze elektriciteitsconsumptie op 19 april 2019 en 8 mei 2019. Merk de pieken in verbruik tijdens de ochtend en avond op. Het verschil in verbruik tussen de kille, regenachtige achtste mei met de warme paasvakantiedag 19 april is ook opvallend. Bron: Elia
Hernieuwbare energie (of HEN): zijn energiebronnen die elektriciteit opwekken zonder dat er fossiele brandstoffen zoals steenkool, gas of aardolie aan te pas komen. De voornaamste hernieuwbare energiebronnen zijn windturbines, fotovoltaïsche zonnepanelen, hernieuwbare biomassa zoals groente- en fruitafval of suikerriet en hydro-elektriciteit. Het gebruik van HEN voor het opwekken van elektriciteit is -op de grondstoffen die gebruikt worden voor de constructie ervan na- klimaatneutraal, dit betekent dat er geen bijkomende CO2 uitstoot mee gepaard gaat.
De totale energiecapaciteit voor elektriciteitsproductie in België is 22,000 MW (2017). Deze capaciteit kan onderverdeeld worden in kernenergie (5,900 MW of 27%), elektriciteitscentrales werkend op fossiele brandstoffen (6,800 MW of 31%) en hernieuwbare elektriciteit HEN (9,200 MW of 42%). HEN kan nog verder onderverdeeld worden in windturbines (2,900 MW waarvan 2,000 MW aan land en 900 MW op zee), zonne-energie (3,800 MW), biogas en biomassa centrales (1,200 MW) en hydro-energie centrales (1,300 MW).
Deze cijfers geven de maximale energiecapaciteit aan om elektriciteit te produceren, maar zoals hiervoor reeds werd uitgelegd, zijn vooral de hernieuwbare energieën zoals windturbines en zonne-energie afhankelijk van de natuurelementen. In de praktijk werken de windmolens op jaarbasis ongeveer 25% van de tijd, zonnepanelen slechts 9%. Dit heeft als gevolg dat de elektriciteitsproductie veel lager is dan de maximale productie die op basis van hun capaciteit zou kunnen bekomen worden.
Vandaag is de totale elektriciteitsproductie uit HEN-bronnen slechts 16,4 TWh/jaar of 20,6 % van hun maximale capaciteit, die 79,6 TWh/jaar bedraagt. De grootste productiebijdrage van elektriciteit wordt dus nog steeds geleverd door kernenergie (50%), gevolgd door fossiele brandstofcentrales (29.6%)
Als we in de toekomst alleen HEN willen gebruiken om de huidige, totale elektriciteitsproductie te realiseren, dan moeten we het huidige HEN aandeel van 20.4% verhogen met een factor 5. Daarnaast zijn er vandaag grote hoeveelheden fossiele brandstoffen die rechtstreeks gebruikt worden voor transport, verwarming en industriële toepassingen. Ook die hoeveelheid energie moet in de toekomst door HEN geproduceerd worden. Dit betekent dus dat er een zeer grote transitie van niet-hernieuwbare naar hernieuwbare energiebronnen zal moeten plaatsgrijpen, waarbij we niet mogen voorbijgaan aan de controverse over kernenergie, die geen HEN is maar anderzijds zeer weinig CO2 uitstoot. De transitie naar HEN wordt in het volgende deel besproken.
Foto bovenaan: © Kamilpetran / Via Shutterstock
Over de auteurs
Hubert Rahier
Hubert Rahier was al van kinds af aan een milieuactivist. Hij behaalde een Master in ingenieurswetenschappen, richting scheikunde met de bedoeling om scheikundige processen uit industrie te begrijpen en te verbeteren zodat ons leefmilieu minder vervuild zou worden. Hij doctoreerde op ‘niet traditionele cementen (geopolymeren)’ in 1995. Pas na zijn doctoraat kreeg dit onderwerp internationale belangstelling, vooral omdat het toelaat een cement te produceren die zeker 80% minder CO2 uitstoot en gebaseerd is op afvalstoffen zoals vliegassen. Naast cementen bestudeert hij ook zelf helende materialen en nanovezels, telkens met de bedoeling om betere materialen te maken met minder grondstoffen en minder milieulast.
Willy Baeyens
Willy Baeyens heeft zijn hele loopbaan gewijd aan milieu-onderzoek in de brede zin van het woord. Zijn onderzoek begon met de deelname aan het ‘Project Noordzee’ van 1970 tot 1975, een interdisciplinair marien project waarin hij het gedrag van nutriënten en polluenten en de relatie tussen voedingstoffen en planktongroei bestudeerde. Na een verblijf van enkele jaren bij het Mathematisch Model van de Noordzee waar hij wiskundige modellen van het marien ecosysteem ontwikkelde, keerde hij terug naar de VUB. In 1992 onderhandelde hij mee de teksten voor Duurzame Ontwikkeling in Rio. Om de stockering van nucleair afval in goede banen te leiden werd hij benoemd als ondervoorzitter van NIRAS. De laatste jaren bestudeert hij de mogelijkheden om CO2 te stockeren in de oceaan na opname door fytoplankton.
