Hoe regelbaar zijn kerncentrales in Frankrijk nou echt?

English versionLaka krijgt wel eens de vraag dat kernenergie in Frankrijk toch regelbaar is en dat kerncentrales dus als flexibele bron naast wind en zon kunnen worden ingezet?
Het korte antwoord is dan, dat kerncentrale flexibel kunnen worden gebruikt, niet betekent dat in Frankrijk kerncentrales bijspringen zodra de zon onder gaat. Toevallig berichtte de Pettense kernenergie-onderzoekscentrum NRG onlangs ook dat ze juist voor het Franse EDF onderzoeken hoe splijtstof beter bestand kan worden tegen "transiënten" (veranderingen in kernreactorvermogen), want, aldus het kernenergie-expertisecentrum: "Op dit moment zijn [Franse] kerncentrales ontworpen om op een constant vermogen te werken: het aan of uit".

In het kort:

  • De VVD neemt voetstoots aan dat in Frankrijk kerncentrales naar gelang de stroomvraag op- en afgeregeld worden.
  • De Franse kerncentralegigant EDF stelt dat dit inderdaad kan, maar blijft erg vaag over hoe veel en hoe vaak ze haar kerncentrales moduleert.
  • Uit cijfers van de Franse netwerkbeheerder RTE blijkt dat in 2019 Franse kerncentrales niet de vraag volgen.
  • Inflexibele Franse kernstroom moest worden aangevuld uit en afgeroomd naar flexibele dag- en seizoensopslag, precies het soort opslag wat ook in beeld komt bij een 100% hernieuwbaar stroomsysteem, zonder kerncentrales.

 

In de woorden van VVD'er Mark Harbers, ondertussen minister van Infrastructuur en Waterstaat (zonder kernenergie in zijn portefeuille):

Is kernenergie regelbaar?
De afspraken in het Klimaatakkoord moeten ertoe leiden dat in 2030 70% van de elektriciteit uit hernieuwbare bronnen wordt geproduceerd. Critici zullen erop wijzen dat kerncentrales daarmee niet meer zouden passen in de Nederlandse energiemix. Kerncentrales moeten vanwege de kosten vooral stabiel en voltijds draaien en zijn volgens hen dus niet geschikt zijn om de back-up te vormen om regelbaar vermogen te bieden voor de piekmomenten.
Dat laatste is overigens een fabeltje: ook kerncentrales zijn prima op en af te schakelen. Anders zou een land als Frankrijk natuurlijk ook niet 70% van zijn stroomvoorziening uit kerncentrales kunnen halen. Maar in combinatie met de andere duurzame bronnen, wind en zon, kan het de noodzakelijke stabiliteit bieden zodat je een optimaal energiesysteem bouwt voor Nederland.

Een fabeltje?
Zoals wel vaker in de politiek, gaat het hier om de kleine woordjes. Een kerncentrale is natuurlijk op en af te schakelen. Hij doet het alleen liever niet. De reden daarvoor is dat er bij vermogenswisselingen in de kernreactor ook aanzienlijke temperatuur- en stralingsbelastingswisselingen plaatsvinden. En daar kan zo'n kernreactor niet goed tegen. Temperatuurwisselingen, en veroudering, heb je natuurlijk ook in conventionele energiecentrales, alleen het grote verschil is: Als een gasturbine uitvalt, kan je die gewoon repareren. Bij een kerncentrale is een groot deel van de installatie hoogradioactief, daardoor is onderhoud sowieso al duur en complex, en extra onderhoud helemaal onaantrekkelijk.

Daarnaast zijn, om goede redenen, de eisen aan een kerncentrale ook flink strenger dan die voor conventionele centrales. Waar een gasturbine vast nog wel kan doordraaien met lekkende koeling, is dat bij een kerncentrale onbestaanbaar. Dus het onderhoud is ingewikkelder én de tolerantie voor storingen is lager. Dat zijn twee belangrijke redenen waarom bijvoorbeeld kerncentrales ook doorproduceren als de stroomprijs negatief is: Liever met verlies een stroom produceren dan door op- en afschalen het risico nemen op storingen en (nog hogere) kosten.

Hoe zit het dan met Frankrijk?
Sinds de jaren tachtig wordt met overtollige Franse kernstroom dagelijks grote waterreservoirs in en om Frankrijk volgepompt. Als de stroomvraag in de avond piekt lopen die reservoirs leeg en werken de pompen als turbines. Maar met het opkomen van duurzame energie, ook in Frankrijk, begint de rek uit dat systeem te raken: Op piekmomenten levert hernieuwbare energie nu al een kwart van wat Franse kerncentrales met uranium produceren, en dat aandeel wordt ieder jaar groter. Daarom is EDF al jaren aan het experimenteren met het flexibel gebruiken van kerncentrales. Ze zijn wel weinig scheutig met details.

Verschil vraag en productie kernenergie en wind+zon in Frankrijk

Verschil Franse elektriciteitsvraag en productie kernenergie en wind+zon

In 2019 rapporteerde de Franse groep zo dat hun kerncentrales tussen de 30 en 70 transiënten per jaar hebben. Alleen vertelden ze er dus niet bij hoeveel vermogen er werd geschakeld. Want alhoewel met 58 Franse kernreactoren EDF iedere dag dus met een aantal reactoren kan schakelen, wordt in Frankrijk in de zomer overdag zo'n vijftig Gigawatt, en 's nachts 35 GW verbruikt. Voor dat verschil zouden zeker tien kernreactoren dagelijks moeten worden op- én afgeschakeld, en dat redden ze niet met 30-70 transiënten per reactor per jaar. En het gebeurt ook niet, blijkt uit de cijfers van de Franse netwerkbeheerder RTE: Verreweg de meeste transiënten per uur zijn minder dan 10% van het kernreactorvermogen. Daarmee vang je een piek niet op. Je kan wel zien dat EDF een paar kernreactoren opoffert om te moduleren (o.a. Golfech-1, Paluel-3, Tricastin-3, Cattenom 2 &4 ), maar op de hele load heeft dat geen noemenswaardige impact.

    legenda

  • rood: kernenergie
  • geel: wind en zon
  • lichtblauw: overig regelbaar (in/export, hydro/pomp, biomassa)
  • zwart: fossiel
  • bruine lijn: vraag

We hebben ook gekeken naar de Franse stroommix van pré-Coronajaar 2019 om te zien in welke mate het Franse kerncentrale-arsenaal als geheel de vraag en duurzame productie volgt, en hoeveel (fossiele) achtervang er nodig was. Je ziet dan dat kerncentrales inderdaad maar heel beperkt werden op- en afgeschakeld: In de winter wordt de dagelijkse vraag-variatie haast volledig opgevangen met (niet nucleair) regelbaar vermogen. Als er een keer een piek in wind is aangekondigd, schakelen de kernreactoren niet voldoende terug, en wordt de windenergie met behulp van export en pompopslag (d.w.z. negatief vermogen) weggewerkt.

Stroommix in de Franse winter - 1 t/m 17 februari 2019.

Hetzelfde geldt voor de zomer: De draaiende kerncentrales variëren dagelijks weinig in vermogen; de dagelijkse pieken wordt door zon (en wind) geleverd. Iedere nacht wordt het overschot aan kernenergie (en fossiel!) geëxporteerd. Medio augustus schakelen een aantal kerncentrale terug, waardoor er vervolgens weer te weinig vermogen is en midden in augustus waterkrachtcentrale moeten bijspringen (de blauwe topjes). Als de kerncentrales vervolgens weer worden bijgeplust, is er opnieuw teveel stroom voor de Franse vraag.

Stroommix in de Franse zomer - 1 t/m 17 augustus 2019

Wat betekent dit voor Nederland?
Zoals de VVD al opmerkte: De afspraken in het Klimaatakkoord moeten ertoe leiden dat in 2030 70% van de elektriciteit uit hernieuwbare bronnen wordt geproduceerd. Ook met de huidige kabinetsplannen maal drie krijgt Nederland niet een aandeel kernenergie wat vergelijkbaar is met Frankrijk anno nu. Daarmee blijft dus het Nederlandse elektriciteitssysteem heel anders dan het Franse, en is het sowieso raar van de VVD om met een verwijzing naar Frankrijk te pushen voor kernenergie in Nederland. Maar goed.

We zien dus dat de Franse kerncentrales, anders dan de VVD lijkt te willen suggereren, niet de dagelijkse vraag volgen. Met 58 kernreactoren heb je natuurlijk altijd een beetje variatie, maar dat is veel te weinig om de dagelijkse vraagcurve te matchen. In Nederland zullen één (Borssele) á drie kerncentrales (wens Rutte III) daar dus ook niet toe in staat zijn. Sterker nog, juist in Frankrijk wordt een fors beroep gedaan op daadwerkelijk regelbaar vermogen, waaronder zo'n 4 GW pompvermogen, 16,8 GW waterkracht en -17,8 GW / +8,8 GW in/export. En dat is misschien wel het interessantst uit de Franse stroommix: Wat ze gebruiken om de vraag te matchen is niet kernenergie maar seizoensopslag (hydro) en dag-opslag (pomp-hydro).

Want dát is dus precies wat iedere energie-expert zegt wat, naast solide stroomnetwerk, een 100% hernieuwbaar Nederlandse stroommix vereist: Seizoens- en dagopslag. Alleen hier geen stuwmeren, dus voor dagopslag wordt gedacht aan batterijen en vohttps://www.laka.orgor seizoensopslag  - en de mythische Dunkelflaute - aan waterstof. Naast, maar dat weet u natuurlijk, energie-efficiëntie en industriële vraagsturing.

En het onderzoek van NRG dan?
EDF'ers hadden in 2019 uiteengezet dat met hun uitgekiende bestralingsstrategie er geen echte  problemen optraden en dat 'hot spots' in de splijtstof bij flexibel gebruik worden voorkomen (p. 15-16 kopje "V.B."). Maar we zien dus dat het ook wel mee valt met dat "flexibele gebruik". Dus wat wordt er nu in Petten onderzocht?

Uit het Engelstalige nieuwsbericht van NRG:

In December 2020 EDF (Électricité de France) and NRG have started a cooperation on the irradiation of containment tubes. Purpose of the irradiation is to gain knowledge on the behavior of containment tubes under operating conditions that are to be considered off normal.

Energievakblad Energeia gaat er wat dieper op in:

De Franse energiereus EDF, eigenaar van 58 kernreactoren in eigen land, ziet ook heil in het flexibeler inzetten van nucleaire stroomproductie. Dat is nu nog lastig, en dit komt voornamelijk door het materiaal waarvan de buizen zijn gemaakt die de splijtstofstaven -de nucleaire brandstof- huisvesten.

Thermische stress

Dit materiaal, doorgaans grafiet, is slecht bestand tegen wisselende thermische belasting in de corrosieve omgeving waarin het zijn werk moet doen. Terwijl flexibele inzet van de kerncentrales betekent dat er veel wisselende temperaturen zullen optreden, en daarmee thermische stress.
EDF denkt nu een nieuw materiaal te hebben ontwikkeld, dat goed met deze nieuwe situatie en bijbehorende thermische stress kan omgaan. Welk materiaal het is, blijft onbenoemd. Zelfs de vraag of het nieuwe spul een basis van grafiet heeft, blijft onbeantwoord.
Om bewijs te krijgen dat dit materiaal inderdaad om kan gaan met wisselende thermische belasting, moeten experimenten worden uitgevoerd. Als testlocatie is de Hoge Flux Reactor in Petten gekozen, waar NRG tijdens het produceren van medische isotopen ook nucleaire tests kan uitvoeren.

Nu kunnen we het bericht van NRG beter plaatsen. De Pettense stichting probeert het Kabinet namelijk al een tijdlang te overtuigen om 2 miljard in een nieuwe kernreactor te investeren. En dan komt een strategisch persbericht over onderzoek naar de flexibele inzet van kernenergie natuurlijk wel van pas. Tegelijkertijd is natuurlijk de kans dat EDF een materiaal heeft ontdekt waarmee kerncentrales zonder noemenswaardige beperkingen op- en afgeschakeld kunnen worden, niet enorm.

Even kijken naar de datum van het persbericht van NRG? Ach ja, 26 juli. Kernreactorexploitant NRG gaat weer eens wat bestralen. Komkommertijd.



Verder lezen:

Dit bericht werd geplaatst in Argumenten en twijfel, Frankrijk, NRG, Pallas-kernreactor, VVD en getagged met , op door .
Heb je een opmerking of zie je een feitlijke onjuistheid? Laat het ons weten!

Over Stichting Laka

Het documentatie- en onderzoekscentrum kernenergie - Ketelhuisplein 43, Amsterdam - tel: 020-6168294 - mail: info@laka.org - @LakaNieuws - FB: facebook.com/stg.laka


Gerelateerde berichten:

 

  • 11 juli 2022: Wordt Nederland het afvalputje voor Frans kernafval?

    EPZ, exploitant van kerncentrale Borssele, heeft het ministerie van IenW gevraagd of ze kernafval wat vrijkomt bij het opwerken van splijtstof in Frankrijk, mag uitruilen tegen ander kernafval uit Frankrijk. IenW heeft hier geen bezwaar tegen, zolang de totaal terug te ontvangen “potentiële stralingsbelasting” maar gelijk blijft. Heijnen, staatssecretaris van IenW, gaf dan ook aan […]


  • 11 maart 2022: HFR offline vanwege doorgeroest experimenteersysteem

    Zoals verzocht door NRG, heeft de ANVS woensdag per direct, dus zonder inspraak, de vergunning van de HFR gewijzigd, waarmee de kernreactor, volgens planning van NRG, per donderdag 17 maart weer in werking zou kunnen gaan. Nu is wel voor het eerst duidelijk wat er precies kapot was: een koelleiding naar een bestralingsexperimenten-opstelling buiten de kernreactor […]


  • 15 december 2021: “Nieuw kabinet wil nieuwe kerncentrales voorbereiden”

    In het net nieuwe regeerakkoord wordt aangekondigd dat kerncentrale Borssele langer openblijft en dat het aanstaande VVD-D66-CU-CDA kabinet “de benodigde stappen zet” voor de bouw van twee kerncentrales. Voor dat laatste wordt tot 2030 vijf miljard uitgetrokken, nog voor er maar een spade de grond in gaat. Ook gaat het kabinet zorgen voor “veilige, permanente opslag […]


  • 15 december 2021: Financiering niet geregeld: Pallas-kernreactor van de baan

    In het nieuw regeerakkoord zijn geen afspraken gemaakt over financiering van een nieuw te bouwen kernreactor in de Pettense duinen. De organisatie achter de Pallas-kernreactor had al geen private investeerders kunnen aantrekken, en ondertussen waren de kosten van €600 miljoen naar 1,5 á 2 miljard gestegen. Aflopend jaar werd besloten dat het nieuwe kabinet dan […]


  • 19 juli 2021: “COVRA in de duinen”: Rijk wil Pallas bij formatie regelen

    Uit stukken vrijgegeven na een Wob-verzoek van Laka, blijkt dat het Rijk afgelopen herfst de 'financiële zaken voor NRG-Pallas' in de voorjaarsnota of bij de formatie had willen 'regelen'. Voor NRG's historisch radioactief afval is dat, in de voorjaarsnota, gelukt. Met de formatie wil het alleen nog niet zo vlotten. Mogelijke investeerders in de Pallas […]


  • 23 juni 2021: Lobby voor Europees geld voor Pallas in volle gang, maar lijkt niet kansrijk

    De lobby van Nederland voor Europees publiek geld voor de niet privaat te financieren Pallasreactor is in volle hevigheid losgebarsten. Een eerdere poging in 2014 mislukte omdat een dergelijke investering als te risicovol werd gezien. Maar het water staat Pallas aan de lippen: de voorbereidende werkzaamheden zijn ‘getemporiseerd’ en een flink deel van de reservering […]