Image default
Aarde Bedrijven Economie Gezondheid Instellingen Klimaat Materiaal Politiek Samenleving Techno telex

VUB-KULeuven-Studie: waterkracht als steun voor zonne- en windenergie

Frans Steenhoudt

Een nieuwe studie in het wetenschappelijk vakblad Nature Sustainability heeft het potentieel voor gecombineerde “zon-wind-water”-energiestrategieën in kaart gebracht voor West-Afrika. In de regio is de stroomsector volop in ontwikkeling en de capaciteit en de stroomnetten zullen in de volgende jaren sterk uitgebreid worden. Waterkrachtcentrales kunnen op klimaatvriendelijke wijze de soms onvoorspelbare zonne- en wind-energiebronnen ondersteunen.

“Landen in West-Afrika hebben nú de mogelijkheid om deze uitbreiding te plannen volgens strategieën die op moderne, klimaatvriendelijke energieopwekking steunen,” zegt Sebastian Sterl, klimaatwetenschapper aan de Vrije Universiteit Brussel en KU Leuven en hoofdauteur van de studie. “In West-Afrika start men van een compleet andere situatie dan in Europa, waar de stroomvoorziening sinds vele decennia afhankelijk is van vervuilende centrales en waar veel landen inmiddels weer vanaf willen.”

Zonne- en windenergie zijn wereldwijd aan een sterke opmars bezig en worden almaar goedkoper. Dit helpt om klimaatdoelen in zicht te houden, maar brengt ook uitdagingen met zich mee. Critici werpen vaak op dat deze energiebronnen te onvoorspelbaar en te variabel zijn om grootschalig onderdeel uit te kunnen maken van een betrouwbare stroommix.

“Onze elektriciteitssystemen zullen veel flexibeler moeten worden, willen we grote hoeveelheden zonne- en windstroom in het stroomnet injecteren”, zegt Sterl. “Vandaag wordt deze flexibiliteit grotendeels opgevangen door gascentrales. Die veroorzaken echter veel CO2-uitstoot. In veel landen kunnen waterkrachtcentrales een fossielvrij alternatief zijn om zon- en windenergie te ondersteunen. Die waterkrachtcentrales kunnen ingezet worden op momenten dat er weinig zon en wind voorhanden is.”

Het onderzoeksteam, bestaande uit experts van de VUB, KU Leuven, het Internationaal Agentschap voor Hernieuwbare Energie (IRENA), en Climate Analytics, ontwierp voor haar studie een nieuw computermodel, draaiende op gedetailleerde water-, weer- en klimaatdata. Het onderzocht hiermee hoe hernieuwbare stroombronnen in West-Afrika zo effectief mogelijk geëxploiteerd kunnen wordenvoor een betrouwbare stroomvoorziening, ook zonder grootschalige energieopslag. Dat alles zonder de milieueffecten van grote waterkrachtcentrales uit het oog te verliezen.

“Zulke berekeningen zijn verre van triviaal,” aldus Prof. Wim Thiery, klimaatwetenschapper aan de VUB, die eveneens betrokken was bij de studie. “Waterkrachtcentrales in West-Afrika zijn afhankelijk van de moesson. In het droge seizoen teren ze op hun reserves. Zowel zon en wind, alsook de stroombehoefte, hebben hun eigen typische patronen die van uur tot uur, dagelijks en per seizoen kunnen variëren. Ze zullen bovendien evolueren onder invloed van klimaatverandering. Daarbovenop is hun potentieel ruimtelijk zeer ongelijk verdeeld.”

West African Power Pool

Uit het onderzoek blijkt dat het vooral belangrijk is om een soort “West African Power Pool” te creëren, een regionale integratie van landelijke stroomnetten. Landen met een tropisch klimaat, zoals Ghana en Ivoorkust, hebben veel mogelijkheden voor waterkracht en behoorlijk veel zon, maar er is nauwelijks wind. Droge woestijnachtige landen, zoals Senegal en Niger, kunnen dan weer amper waterkracht opwekken, maar de zon schijnt er feller en het waait er meer en harder. De mogelijkheden voor betrouwbare, schone stroomproductie op basis van zon en wind, ondersteund door flexibel inzetbare waterkrachtcentrales, neemt met meer dan 30 procent toe als landen hun potentieel met elkaar kunnen delen, zo becijferden de onderzoekers.

Alle maatregelen samen zou ongeveer 60 procent van de huidige stroombehoefte in West-Afrika gedekt kunnen worden door complementaire hernieuwbare bronnen, waarvan de helft zonnestroom en windkracht en de andere helft waterkracht – en dat zonder dat er grootschalige batterij- of andere opslagcentrales aan te pas moeten komen. Volgens de studie is te verwachten dat de kosten van zonne- en windstroom in West-Afrika binnen een paar jaar zodanig gedaald zullen zijn, dat dergelijke zon-wind-water-strategieën goedkopere stroom zullen opleveren dan gascentrales Die zijn momenteel nog goed voor meer dan de helft van de stroomvoorziening in West-Afrika.

Wereldwijd extrapoleerbaar

Waterkrachtcentrales kunnen een behoorlijk negatief effect hebben op lokale ecologie. En in veel landen liggen stapels controversiële plannen op tafel voor nieuwe waterkrachtcentrales. Het onderzoek kan ook helpen om toekomstige investeringen in waterkracht duurzamer te maken. “Door bestaande en geplande waterkrachtcentrales zo optimaal mogelijk te gebruiken om massaal zonne- en windenergie te ondersteunen, kan je tegelijk bepaalde nieuwe dammen overbodig maken,” aldus Sterl. “Zo vang je twee vliegen in één klap. Je vermijdt zowel CO2-uitstoot van gascentrales als de milieu-impact van een overexploitatie van waterkracht.”

De ontwikkelde methodes zijn eenvoudig overdraagbaar naar andere regio’s, en het onderzoek heeft wereldwijde relevantie. “Bijna overal waar je veel waterkracht hebt, of het potentieel ervoor, kun je die ook gebruiken om zonne- en windstroomtekorten te compenseren”, stelt Sterl. Zo hebben verschillende Europese landen, met Noorwegen als koploper, de afgelopen jaren steeds meer interesse getoond om hun waterkrachtcentrales in te zetten om zon en wind in EU-landen te ondersteunen. Door Noorse waterkracht te exporteren als andere landen kampen met tekorten aan zonne- of windstroom, kan de Europese energietransitie vooruitgeholpen worden.

De studie werd uitgevoerd in het kader van het CIREG-project (cireg.pik-potsdam.de) met de steun van de Europese Unie en het Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO).

VUB gaat na 50 jaar op zoek naar zichzelf met een indrukwekkende expo

frans

Uil ontdekt die 55 miljoen jaar geleden als een havik joeg

Christian Du Brulle

Innoviris introduceert wetenschapscheques in Brusselse scholen

frans