Goede vraag: hoe schakelbaar zijn kerncentrales? | Technisch Weekblad
Achtergrond

Goede vraag: hoe schakelbaar zijn kerncentrales?

Gerald Schut | dinsdag 20 oktober 2020
Energie, Veiligheid, Goede vraag

Regelmatig duikt de claim op dat kerncentrales niet schakelbaar zijn. Ze zouden daardoor ongeschikt zijn om mee te draaien in een energiemix die wordt gedomineerd door variabele zonne- en windenergie. Klopt dat?

Het korte antwoord luidt: nee. Het langere antwoord volgt hieronder.

Kerncentrales zijn schakelbaar. ‘Ze zijn niet zo flexibel als gascentrales, maar flexibeler dan kolencentrales,’ reageert hoogleraar Reactorfysica Jan Leen Kloosterman (TU Delft). Hij wijst er in een notitie voor de KNAW op, dat de ‘European Utility Requirements’ voorschrijven dat nieuwe (derde generatie) kerncentrales binnen een kwartier van 100% vermogen naar 50% moeten kunnen afregelen. Alle kerncentrales spelen bovendien een rol om de netfrequentie op 50 Hz te houden op een tijdschaal van 10 seconden (primaire frequentieregeling) en 10 minuten (secundaire frequentieregeling). Dit vergt een vermogensfluctuatie van 7%.

In Frankrijk, Duitsland en België moeten bestaande kerncentrales al grotere fluctuaties aankunnen dan voor louter frequentieregeling vereist is. Zo is in Frankrijk twee derde van de kerncentrales in staat lastvolgend te functioneren en zelfs binnen een half uur van 100% naar 20% vermogen te schakelen voor dag-nacht-regeling. ‘Maar je gebruikt een kerncentrales natuurlijk liever niet voor variaties van een half uur. Lichtwaterreactoren werken, zoals de meeste industriële installaties het beste bij een stabiele temperatuur,’ verduidelijkt Kloosterman.

Volgens Holger Ludwig (2010) ‘zijn er geen veiligheidsoverwegingen die kerncentrales ervan zouden weerhouden routinematig grote netfluctuaties op te vangen’. Een rapport voor het Joint Research Center van de EU (Bruynooghe et al., 2010) concludeert dat kerncentrales grootschalig inzetten voor lastvolgbedrijf zal zorgen voor 2% aan extra onderhoudskosten, hoewel het een slag om de arm houdt bij erg hoge aandelen zon en wind.

Waar komt dan het idee vandaan dat kerncentrales niet schakelbaar zijn? Kloosterman: ‘Dat is meer een economisch dan technisch argument. Het was logisch om kerncentrales te bouwen voor de basislast, omdat ze hoge vaste kosten en lage marginale kosten hebben. Het ligt economisch niet voor de hand om een bron met lage marginale kosten af te schakelen. Datzelfde geldt nu eigenlijk ook voor wind en zon.’

Dus kerncentrales kunnen de fluctuaties van extra wind en zon goed hebben, maar wat nu als in de toekomst werkelijk massaal wind en zon wordt toegevoegd, waardoor vaak lager teruggeschakeld moet worden dan naar 50% vermogen? Craig Morris van het Duitse Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) wijst erop dat de Franse ervaring weliswaar aantoont dat individuele kerncentrales goed schakelbaar, maar dat dit voor een volledige vloot kerncentrales niet is aangetoond.

Morris komt daarmee met hetzelfde bezwaar als het Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB) in het rapport Lastfolgefähigkeit deutscher Kernkraftwerke (2016). Het in 2009 bestelde onderzoek is inmiddels voor Duitsland zelf achterhaald door de Atomausstieg, maar nog wel relevant voor de rest van de wereld. In een extreme simulatie van Ecofys met erg veel zon en wind zouden Duitse kerncentrales honderd keer per jaar van 100% vermogen naar 0% en weer terug (100-0-100) moeten. Maar ze zijn ontworpen om dat slechts 400 keer in hun 40-jarige levensduur te kunnen: 10 keer per jaar dus. Minder extreme vermogensschommeling vallen overigens wel binnen het ontwerp.

Een land dat kiest voor een combinatie van veel zon en wind met een beetje kernenergie, doet er waarschijnlijk beter aan doen om soms een beperkt deel van de zonnepanelen en windmolens af te schakelen dan kerncentrales twee maal per week van nul naar honderd procent te laten schakelen.

Ondertussen zijn Small Modular Reactors (SMR) in ontwikkeling, die volgens onder meer NuScale bij uitstek geschikt zijn om te functioneren in systemen met veel hernieuwbare energie.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu 2 gratis proefnummers TW