Als je niet van fossiele brandstoffen houdt – en wie doet dat wel? – hebben onze tegenhangers in de academische wereld en bij milieu-ngo’s het perfecte antwoord: we kunnen onze energie gewoon in de vorm van elektriciteit uit wind en zon halen. De brandstof is er in overvloed en is gratis voor het grijpen. De New York Times heeft gemeld dat de kosten van elektriciteit opgewekt uit wind en zon nu lager zijn dan de kosten van opwekking uit fossiele brandstoffen. Terwijl we geld besparen op elektriciteit, redden we ook de planeet! Alle studenten sociologie en genderstudies zijn het erover eens dat we een morele plicht hebben om ons energiesysteem om te schakelen van fossiele brandstoffen naar “schone en groene” wind- en zonne-energie. Wie zou er een monster kunnen zijn en dat allemaal in de weg staan?

Op deze website heb ik veel aandacht besteed aan het documenteren van de belangrijkste tekortkomingen in dit verhaal. Ik heb met name tientallen berichten geschreven over het probleem van de variabele aard van wind- en zonne-energieopwekking, wat leidt tot de noodzaak van ofwel een volledige back-up op elk moment vanuit een andere opwekkingsbron, ofwel een enorme capaciteit voor energieopslag, om een volledig functionerend elektriciteitssysteem te creëren dat een net kan voeden zonder regelmatige stroomuitval. Zoals aangetoond in mijn Energy Storage Report van december 2022, zou het voorzien in voldoende energieopslag in de vorm van batterijen, de kosten van elektriciteit uit wind en zon met een factor tien of meer kunnen vermenigvuldigen.

Inertie

En het blijkt dat het probleem van variabiliteit slechts één van de belangrijkste problemen is met wind- en zonne-energieopwekking die deze bronnen volstrekt onpraktisch en onbetaalbaar maken voor het voeden van een elektriciteitsnet. Een ander enorm probleem, dat ik hier eerder nauwelijks heb aangestipt, is het probleem van synchronisatie en inertie. Ik ga ervan uit dat bijna alle lezers vrijwel onbekend zijn met dit onderwerp, en met de reden waarom dit een onoverkomelijk probleem wordt naarmate landen proberen over te stappen op een energiesysteem met overwegend wind- en zonne-energie. Laat dit bericht u dus kennis laten maken met het onderwerp.

Een van de dingen die ik in mijn vrije tijd doe, is zitting nemen in het bestuur van een organisatie die de American Friends of the Global Warming Policy Foundation heet. Die organisatie is een Amerikaanse liefdadigheidsinstelling die fondsen werft ter ondersteuning van twee gelieerde organisaties in het Verenigd Koninkrijk: de Global Warming Policy Foundation en Net Zero Watch. Op 9 maart sponsorde Net Zero Watch een presentatie in Edinburgh door een energieconsultant genaamd Kathryn Porter. De titel van de presentatie was “Scotland’s Energy Crisis.”

De volledige lezing van mevrouw Porter is te vinden via deze link. Deze Kathryn Porter moet niet worden verward met Katherine (“Katie”) Porter, het nogal excentrieke voormalige congreslid en huidige kandidaat-gouverneur in Californië. Onze Kathryn Porter runt een energieadviesbureau in het Verenigd Koninkrijk en heeft een zeer informatieve website genaamd watt-logic.com. En ze weet absoluut waar ze het over heeft als het gaat om de werking van een elektriciteitsnet.

Synchronisatie

De lezing van mevrouw Porter ging specifiek over de huidige situatie van het elektriciteitsnet in Schotland. Het belangrijkste probleem waarmee het Schotse elektriciteitsnet te maken heeft, is het handhaven van de synchronisatie. Als u niet weet wat dat betekent, laat ik mevrouw Porter het onderwerp introduceren:

Onze elektriciteitsnetten zijn gebaseerd op wisselstroom, dat is stroom die in de loop van de tijd varieert in een regelmatig sinusgolf-patroon . . . . Ook de spanning varieert op dezelfde manier. Deze elektriciteit wordt opgewekt met behulp van een paar fundamentele principes uit de natuurkunde. Als je één magneet laat draaien binnen het magnetische veld van een andere magneet, kun je een stroom in een draad opwekken. In onze elektriciteitsnetten gebeurt dit in conventionele elektriciteitscentrales.

Een externe stroombron wordt gebruikt om elektromagneten van stroom te voorzien die op een rotor zijn gemonteerd, welke door een turbine wordt aangedreven om te draaien binnen een andere elektromagneet, een zogenaamde stator. De turbines van alle elektriciteitscentrales draaien met 3000 omwentelingen per minuut om een golf te produceren met een frequentie van 50 Hz (3000 omwentelingen per minuut delen door 60 seconden, wat 50 cycli per seconde oplevert, ook wel 50 Hz genoemd) . . . . Het hele elektriciteitsnet is opgebouwd rond deze eigenschappen: stroom en spanning wisselen met een stabiele 50 Hz en de grootte en vorm van de spanningsgolf moeten overal in het net stabiel blijven. [In de VS is de frequentie 60 Hz in plaats van 50.] . . . Voordat een generator op het net wordt aangesloten, moet deze overeenkomen met de spanning, frequentie en fase van het net – dat wil zeggen dat de pieken en dalen van de golven op één lijn liggen. Dit proces staat bekend als synchronisatie.

Gelijkstroom

Wat mevrouw Porter “conventionele elektriciteitscentrales” noemt, omvat alle thermische centrales – op fossiele brandstoffen en kernenergie – en ook waterkrachtcentrales. De term omvat echter geen wind- en zonne-energiecentrales. Die beschikken niet over grote en zware draaiende onderdelen die de wisselstroom met constante frequentie opwekken en in stand houden, wat de kern vormt van de werking van het elektriciteitsnet. In plaats daarvan produceren ze gelijkstroom en beschikken ze over apparaten (omvormers), die de door de turbines of panelen geproduceerde gelijkstroom omzetten in wisselstroom met de netfrequentie. Maar hoewel de wind- en zonne-energie door deze apparaten kan worden omgezet in gesynchroniseerde wisselstroom om in een bestaand elektriciteitsnet te passen, heeft de wind- en zonne-energieopwekking niet het vermogen om de benodigde netfrequentie in stand te houden, laat staan te genereren. Mevrouw Porter legt uit:

“Inertie” . . . is een eigenschap waarbij een conventionele elektriciteitscentrale weerstand biedt aan . . . veranderingen in frequentie – een dalende frequentie zou de rotatie van de turbines trachten te vertragen, maar het zijn grote, zware brokken metaal waarvan de snelheid moeilijk te veranderen is, wat betekent dat ze weerstand bieden aan die veranderingen en helpen de frequentie stabiel te houden. Dit is belangrijk omdat veel apparatuur kapot kan gaan als de frequentie te ver afwijkt van 50 Hz, waaronder turbines, dus hebben ze beveiligingsrelais die ervoor zorgen dat ze gewoon worden losgekoppeld als ze een gevaarlijk frequentieniveau detecteren. Als je elektriciteitscentrales zich gaan loskoppelen, krijg je stroomuitval, dus het is behoorlijk belangrijk dat dat niet gebeurt.

Conventionele generatoren hebben ook elektromagnetische inertie, wat betekent dat ze ook de spanning ondersteunen. . . . Als de spanning te hoog stijgt of te laag daalt, kan apparatuur beschadigd raken. Als de netspanning stijgt, past de stroom in de elektromagneten die elektriciteit opwekken in synchrone generatoren zich automatisch aan en zorgt ervoor dat de netspanning weer daalt. In beide gevallen – frequentieregeling en spanningsregeling – doen conventionele elektriciteitscentrales dit automatisch dankzij hun fysieke eigenschappen. Ze hebben geen extern regelsysteem nodig om veranderingen in het gedrag van het net te detecteren en de veranderingen door te geven.

Wind- en zonne-energiegeneratoren gedragen zich heel anders. Ze produceren gelijkstroom, d.w.z. stroom en spanning die niet in de tijd variëren. Deze worden omgezet in wisselstroom met behulp van elektronische apparaten die omvormers worden genoemd. . . . Omvormers werken door te volgen wat het net doet. . . . Deze omvormers zijn ‘netvolgend’, d.w.z. ze kunnen de stroom- en spanningsgolf niet zelf creëren.

Magisch

Dus als je alle ‘conventionele’ opwekkingsbronnen weglaat en alleen nog wind en zon overhoudt, hoe kun je dan een net creëren en dat draaiende houden met een stabiele frequentie van 50 of 60 Hz? Mevrouw Porter legt uit dat er een concept bestaat dat ‘grid forming inverters’ (netvormende omvormers) heet — maar die dingen bestaan nog niet!:

Er worden wel pogingen ondernomen om grid forming inverters te ontwikkelen [die de stroom- en spanningsgolf zouden genereren], maar de ontwikkeling ervan kent grote uitdagingen en tot nu toe zijn er nergens ter wereld dergelijke apparaten in gebruik.

De ‘grid forming inverters’ lijken dus sterk op de magische ‘regelbare emissievrije bronnen’ waarvan onze New Yorkse energie-bureaucraten verwachten dat iemand die binnenkort zal uitvinden om het probleem van variabiliteit op te lossen.

Stroomuitval in Spanje

Mevrouw Porter legt uit dat de grote stroomuitval in Spanje in april 2025 het gevolg was van een gebrek aan conventionele elektriciteitscentrales met voldoende inertie om het net te stabiliseren toen zich een spanningsafwijking voordeed:

Spanje heeft toegestaan dat het grootste deel van de conventionele opwekking in het zuiden werd gesloten en heeft nu moeite om de spanning onder controle te houden, waarbij de netbeheerder waarschuwt dat verdere stroomuitval niet kan worden uitgesloten. . . .

Vervolgens legt mevrouw Porter uit dat Schotland zich in vrijwel dezelfde situatie als Spanje bevindt. Schotland heeft volledig ingezet op windenergie, terwijl alle conventionele elektriciteitscentrales op twee na zijn gesloten. Daardoor lijkt Schotland meestal over voldoende elektriciteit te beschikken. Maar het is volledig afhankelijk van die twee conventionele centrales om de netfrequentie en inertie op peil te houden. Eén kleine storing, en het hele systeem valt uit. Oh, en ze zijn van plan om die laatste twee conventionele elektriciteitscentrales binnen enkele jaren te sluiten. Want wind en zon zijn er in overvloed en gratis!

Er is nog veel meer interessants te vinden in de lezing van mevrouw Porter, en deze is zeker de moeite waard om te bekijken als dit onderwerp je interesseert.