Elektriciteit produceren Investeren in een gediversifieerd park

Transcriptie

1 Elektriciteit produceren Investeren in een gediversifieerd park

2 KERNCIJFERS ELECTRABEL medewerkers 85,8 TWh verkoop van elektriciteit en aardgas MW 2 productiecapaciteit 486 MW capaciteit hernieuwbare energie 2,83 miljoen klanten 453 miljoen EUR investeringen en onderhoud 33,8 TWh 2 productie elektriciteit WAARDEN Gedrevenheid Engagement Durf Verbondenheid 1 jaar aandeel Electrabel 3

3 HOOFDROLSPELER IN HET BELGISCHE ENERGIELANDSCHAP Sociaal engagement Strijd tegen de energiearmoede, gelijke kansen, toegang tot werk, solidariteit, sociale integratie, bescherming van het leefmilieu, opwaardering van het culturele erfgoed. Electrabel geldt als een referentie op het vlak van elektriciteit en aardgas in België. Die positie heeft ze verworven door in het land al meer dan een eeuw een belangrijke rol te vervullen als energieleverancier en -producent. De onderneming behoort tot de Groep ENGIE (de nieuwe naam van GDF SUEZ), waardoor ze kan steunen op de grote expertise aanwezig bij deze wereldleider die actief is in de ganse energieketen. Electrabel is in België een belangrijke industriële speler. De onderneming is de eerste energieproducent van het land met een gediversifieerd productiepark dat verspreid is over 83 sites. Ze is ook een onderneming die diensten verleent en elektriciteit, aardgas en innoverende oplossingen aanbiedt aan 2,83 miljoen klanten. Terwijl ze zeer lokaal verankerd is, vervult Electrabel een vooraanstaande economische en sociale rol. De onderneming zorgt voor een grote tewerkstelling en ze investeert bij ons jaarlijks meer dan 400 miljoen euro. Productie van elektriciteit > Lokaal en gediversifieerd park Verkoop van gas en elektriciteit > Innovatieve diensten en oplossingen Elektriciteit produceren 1

4 Zeebrugge Zandvliet Power Sint-Gillis-Waas Rodenhuize Pathoekeweg Doel Volvo Cars Knippegroen Herdersbrug Wondelgem Volvo Trucks Poperinge Izegem Zwevegem Frasnes-lez-Anvaing Leuze-Europe Dour Lochristi Quévy Saint-Ghislain Drogenbos DS Textile BASF Hoogstraten Schelle Gembloux Amercoeur Kasterlee Perwez Ford Genk Tihange Awirs Lanaken Coo 83 productiesites Bütgenbach Büllingen 1 e producent van groene energie in België EEN LOKALE PRODUCTIE EN EEN UITGESPROKEN GROENE AMBITIE MW: zoveel bedraagt de capaciteit van het productiepark van Electrabel in België. De onderneming heeft gekozen voor diversificatie. Bijna 200 grote en kleine productieeenheden vormen samen het productiepark dat hernieuwbare energie, gascentrales met hoog rendement en kerncentrales verenigt. De koolstofvoetafdruk van deze energiemix is bijzonder laag. 64% van het park stoot geen CO 2 uit. Kerncentrale Klassieke centrale Warmtekracht Spaarbekkencentrale STEG (stoom- en gasturbine) Windpark Zonnepanelen (>0,2 MW) Biomassa (klassieke centrale) Waterkrachtcentrale (situatie eind 2014) Electrabel is de belangrijkste investeerder in groene energie van het land en de eerste producent van groene stroom in België. Ze heeft op dat vlak uitgesproken ambities: tegen 2020 haar capaciteit aan offshore windenergie verdubbelen. Om dat doel te bereiken, hecht Electrabel een bijzondere aandacht aan de dialoog met de omwonenden. Die worden uitgenodigd om actief deel te nemen aan lokale windprojecten via de coöperatieve Electrabel CoGreen. 2 Elektriciteit produceren

5 DE KLANT IN HET MIDDELPUNT VAN ALLE AANDACHT De klant staat centraal in de handelingen en het innovatiebeleid van Electrabel. Residentiële klanten, KMO s, grote ondernemingen en industriële bedrijven, iedereen wordt begeleid in functie van zijn profiel en noden. Bovenop concurrentiële prijzen heeft Electrabel de overtuiging om zich te onderscheiden door een onberispelijke dienstverlening aan de klant. Ze breidt de kanalen uit die hem toelaten om makkelijk met haar experten in contact te komen. De ontwikkeling van intelligente oplossingen staat eveneens centraal in de prioriteiten van de onderneming. Alleen of met partners, levert Electrabel diensten (Smart-producten, diagnoses, isolatie, verwarming ) die het mogelijk maken om het energieverbruik te optimaliseren en te verminderen. Electrabel is ook zeer actief in het uitwerken van oplossingen voor duurzame mobiliteit, zowel elektrisch als met aardgas. Verder installeert ze in partnerschap warmtekrachteenheden bij haar industriële klanten. EEN TOEGEVOEGDE WAARDE VOOR DE SAMENLEVING Electrabel is al meer dan een eeuw verankerd in België en verweven met de gemeenschap. De onderneming heeft in haar acties Het webcafé Hebt u een vraag over tarieven, nieuwe technologieën of gewoon over de actualiteit in verband met energie? Afspraak op www. electrabel.be/webcafe steeds blijk gegeven van een nauwe verbondenheid met de samenleving. Als referentiewerkgever moedigt Electrabel de vorming en de professionele ontwikkeling van haar werknemers aan en ze maakt van veiligheid op het werk voor iedereen, haar prioriteit. Als lokale producent onderhoudt de onderneming een open dialoog met de omwonenden van haar installaties en ze ontwikkelt specifieke informatiekanalen voor hen. Bewust van de impact die ze kan hebben, ontplooit Electrabel een vastberaden beleid van nabijheid. De onderneming heeft een actieplan uitgewerkt voor de bestrijding van de energiearmoede en ze steunt talrijke verenigingen die actief zijn in de drie gewesten van het land. Elk jaar worden 40 culturele en sociale projecten gevaloriseerd. Ze stimuleren onder andere de integratie via de sport en besteden een bijzondere aandacht aan de behoeften van de meest kwetsbare groepen. Consumenten zijn steeds op zoek naar innovatieve oplossingen om energie te besparen. Het Smart-gamma van Electrabel komt daaraan tegemoet: Elektriciteit produceren 3

6 12 EEN VRIJGEMAAKTE ENERGIEMARKT DE PRODUCENTEN Ze gebruiken verschillende technologieën om in België of in het buitenland elektriciteit te produceren die in het net wordt geïnjecteerd. Electrabel, de grootste elektriciteitsproducent in België, produceert lokaal, dicht bij haar klanten. 4 Elektriciteit produceren Evenwicht! Elektriciteit in grote hoeveelheden opslaan lukt niet. Op elk moment moeten het aanbod aan en de vraag naar elektriciteit in evenwicht zijn. Zoniet volgt een stroomuitval. DE TRANSMISSIENETBEHEERDER 1 In België staat Elia in voor het transport van de elektriciteit vanuit de centrales via het hoogspanningsnet naar de grote industriële verbruikers en naar de distributienetten. Elia beheert het hoogspanningsnet en ziet toe op het evenwicht tussen het aanbod van en de vraag naar elektriciteit. 1 Fluxys beheert het transportnet en de opslagplaatsen voor aardgas. DE DISTRIBUTIENETBEHEERDERS Zij zorgen voor de distributie van elektriciteit (en aardgas) tot bij de eindverbruiker via het midden- en laagspanningsnet. Ze zijn ook verantwoordelijk voor de aanleg en het onderhoud van het net, de aansluitingen en de opname van de meters. Deze opdrachten worden voornamelijk uitgevoerd door Eandis en Infrax (Vlaanderen), Ores (Wallonië) en Sibelga (Brussel).

7 DE LEVERANCIERS De leveranciers kopen op energiebeurzen elektriciteit (en aardgas) die ze doorverkopen, of ze produceren zelf stroom, zoals Electrabel, en verkopen hem aan hun klanten. De leverancier is ook het aanspreekpunt voor de eindklant. DE REGERINGEN EN REGULATOREN De regeringen bepalen het energiebeleid van het land en de gewesten. De regulatoren controleren de marktspelers en waken over het nakomen van de regels. Het gaat om de CREG (federaal niveau), de VREG (Vlaanderen), de CWaPE (Wallonië) en Brugel (Brussel). VERDELING VAN DE ELEKTRICITEITSFACTUUR IN VLAANDEREN Hoewel de energie maar 24% van de energiefactuur vertegenwoordigt, is het de leverancier die het volledige bedrag van de verschillende onderdelen ervan (energie, transport, distributie, belastingen) aan de eindklant moet factureren. 58% Netkosten (transport en distributie) 24% Energie 10% Bijdrage groene energie en warmtekracht 8% Taksen en heffingen DE KLANTEN Particulieren, bedrijven of gemeenschappen kiezen vrij hun elektriciteitsleverancier. Op deze markt bestaat in België veel concurrentie. De klant is vaak ook zelf een producent wanneer hij beschikt over bijvoorbeeld zonnepanelen, een windturbine of warmtekracht. URGENCE P Elektriciteit produceren 5

8

9 HET MYSTERIE ELEKTRICITEIT Een onzichtbare stroom Alle materie is opgebouwd uit atomen. Die bestaan uit een kern met positief geladen protonen en niet geladen neutronen, waaromheen negatief geladen elektronen draaien. De elektronen vormen de bron van wat we elektriciteit noemen. Stator van een alternator Hoe zit dat juist in elkaar? Normaal is er een evenwicht tussen kern en elektronen, maar dat kan worden verstoord. Wanneer we bijvoorbeeld met een doek over een plastieken haarkam wrijven, springen elektronen uit het doek naar de kam. Die wordt daardoor negatief geladen en is in staat lichte voorwerpen zoals papiersnippers aan te trekken. Dit verschijnsel waarbij elektronen zich verplaatsen, noemen we statische elektriciteit. We spreken van elektrische stroom wanneer de elektronen echt circuleren doorheen een geleidend materiaal met liefst een zo klein mogelijke elektrische weerstand zoals een koper- of aluminiumdraad. Door het in circulatie brengen of laten stromen van elektronen ontstaat een elektrische stroom. Wist u dat? Het begrip elektriciteit danken we aan Thales van Milete. Die Griekse wetenschapper ontdekte rond 600 voor Christus dat hij met barnsteen lichte voorwerpen kon aantrekken, nadat hij de steen met de hand had opgewreven. Élektron is het Griekse woord voor barnsteen: de naam elektriciteit is ervan afgeleid. Elektriciteit produceren 7

10 Hoe wordt elektriciteit geproduceerd? In een elektriciteitscentrale wordt elektriciteit geproduceerd door een reeks energieomzettingen. Door de verbranding van brandstof (chemische energie) of een kernsplijting (kernenergie) ontstaat warmte (thermische energie) die water omzet in stoom. Die stoom drijft een turbine aan (mechanische energie) die een alternator aan het draaien brengt. De alternator zet de mechanische energie om in elektrische energie. De alternator bestaat uit een rotor en een stator. De rotor is een wentelende elektromagneet die door een onafhankelijke gelijkstroombron wordt bekrachtigd. Hij draait rond binnen de stator, een vaste cilinder met koperen wikkelingen. Het draaien van de rotor wekt wisselstroom op in de wikkelingen van de stator, volgens het principe van elektromagnetische inductie. Samengevat: de elektromagneet van de rotor wekt een bewegend magnetisch veld op dat een elektrische stroom, een beweging van elektronen in een geleider (de koperen wikkelingen van de stator), teweegbrengt. Machinezaal met stoomturbine en alternator De rotor draait aan een constante snelheid om steeds elektriciteit met een nauwkeurige netfrequentie van 50 hertz te produceren. Dat betekent dat de elektrische stroom per seconde vijftig keer in de ene en vijftig keer in de andere richting loopt, vandaar de naam wisselstroom. Naast thermische elektriciteitscentrales die werken met stoom, kan ook met andere technologieën elektriciteit worden geproduceerd. Die zetten bijvoorbeeld de energie van de wind (windturbines), het water (waterkrachtcentrales) of de zon (fotovoltaïsche panelen) om in elektrische energie. 2,5 miljoen Een kerncentrale van MW kan bijna 9 miljard kilowattuur (kwh) per jaar produceren, gelijk aan het jaarverbruik van 2,5 miljoen gezinnen. 8 Elektriciteit produceren

11 Wat is watt? Volt (V): elektrische spanning; doorgaans 230 volt in de woningen Ampère (A): de intensiteit van de elektrische stroom Watt (W): het vermogen (watt = volt x ampère); een lamp met een vermogen van 60 watt Wattuur (Wh): geproduceerde energie; een centrale met een vermogen van 1 watt die gedurende 1 uur werkt, produceert 1 wattuur Transformatoren beperken transportverliezen De elektriciteit die de alternator produceert, heeft een spanning van zo n 15 tot 20 kilovolt (kv). Als de stroom bij die lage spanning wordt getransporteerd, zou er onderweg te veel energie verloren gaan. Om de stroom tot bij de verbruikers te brengen met een minimum aan verliezen, voeren transformatoren de spanning op tot 150 of zelfs 380 kilovolt. Via het elektriciteitsnet en transformatorposten die de spanning opnieuw verlagen, bereikt de stroom de verbruiker op de gewenste spanning. Energieomzettingen in een klassieke thermische centrale Chemische energie Thermische energie Mechanische energie Elektrische energie Brandstoffen Stoomketel Stoomturbine Alternator Transformator en hoogspanningslijn Elektriciteit produceren 9

12 KLASSIEKE THERMISCHE CENTRALES Centrale Knippegroen Veelvoud aan brandstoffen Een klassieke thermische centrale verbrandt aardgas, steenkool, stookolie of biomassa in een stoomketel. De hete rookgassen en de warmte van de vlammen verhitten het buizenstelsel in de stoomketel en zetten het water dat er doorheen loopt om in stoom. Die brengt de stoomturbine aan het draaien die op haar beurt de alternator aandrijft die elektriciteit opwekt. Nadat de stoom de turbine heeft doorlopen en zijn energie heeft vrijgegeven, condenseert hij tot water dat opnieuw naar de stoomketel gaat. Dat gebeurt in een condensor waar de stoom langs duizenden pijpjes vloeit waardoor koud koelwater stroomt. De meeste centrales koelen het opgewarmde water van de condensor af in een koeltoren in de vorm van een hyperbool. Het water komt er in contact met een opstijgende luchtstroom die ontstaat door de natuurlijke trek (schoorsteenwerking van de koeltoren). Het water koelt af en valt als regendruppels neer in de opvangbekkens die zich aan de voet van de koeltoren bevinden. De opgewarmde lucht, verzadigd met waterdamp, verlaat de koeltoren als een witte damppluim. Het overgrote deel van het koelwater wordt terug naar de condensor gepompt en hergebruikt. Slechts 1 à 1,5% verdampt. Sommige klassieke thermische centrales hebben geen koeltoren en lozen het opgewarmde koelwater terug in het oppervlaktewater. In dat geval is het debiet van het oppervlaktewater groot genoeg om de temperatuurstijging te beperken. Het leefmilieu beschermen Een steenkoolcentrale is uitgerust met een rookgaszuiveringssysteem dat zwaveldioxide (SO 2 ) en stikstofoxide (NO x ) uit de rookgassen haalt vooraleer ze door de schoorsteen ontsnappen. Daarnaast zorgen elektrofilters ervoor dat de stofdeeltjes (vliegas) uit de rookgassen worden verwijderd en opgevangen in bunkers. 10 Elektriciteit produceren Stoomturbine

13 35% Een klassieke thermische centrale zet 35 tot 40% van de central CLASSIQUE brandstofenergie om in elektriciteit. 1 Brandstof 2 Stoomketel 3 Stoomturbine 4 Alternator 5 Bekrachtiger 6 Transformator 7 Hoogspanningslijnen 8 Condensor 9 Koeltoren 10 Elektrofilter 11 Ontstikking 12 Ontzwaveling meer beelden: 1 Elektriciteit produceren 11

14 central TGV avec aérocondensateur STEG-CENTRALES (STOOM EN GAS) 9 56% STEG-centrales zetten meer dan 56% van de brandstofenergie om in elektriciteit Brandstof (aardgas) 2 Verbrandingskamer 3 Gasturbine 4 Alternator 5 Bekrachtiger 6 Transformator 7 Hoogspanningslijnen 8 Recuperatiestoomketel 9 Schoorsteen Stoomturbine 11 Luchtcondensor 12 Elektriciteit produceren meer beelden:

15 Tweemaal stroom De productie van elektriciteit in een STEG-centrale start met het verbranden van aardgas in de verbrandingskamer van een gasturbine. De hete verbrandingsgassen doen de turbine draaien die een alternator aandrijft. Die wekt een eerste keer elektriciteit op. De verbrandingsgassen verlaten de gasturbine en komen in de recuperatiestoomketel terecht. Daar verhitten ze een buizenstelsel waarin water vloeit dat door de hitte in stoom wordt omgezet. De verbrandingsgassen ontsnappen vervolgens langs de schoorsteen De hete stoom zet een stoomturbine in beweging. Die drijft op haar beurt een alternator aan waardoor de centrale een tweede maal elektriciteit opwekt. De gasturbine en de stoomturbine kunnen gekoppeld zijn aan eenzelfde alternator (configuratie single-shaft) of aan twee verschillende alternatoren (multi-shaft). De stoom verlaat de stoomturbine en condenseert in een luchtcondensor of in een met wa- STEG-centrale Saint-Ghislain ontspanstation aardgas ter gekoelde condensor. In een luchtcondensor passeert de stoom door een groot aantal buizen waarover koude omgevingslucht blaast die wordt aangevoerd door grote ventilatoren. De stoom koelt af door het contact met de lucht en condenseert tot water dat terug naar de recuperatiestoomketel wordt gepompt. Wanneer de condensatie van de stoom in een met water gekoelde condensor gebeurt, wordt het opgewarmde water afgekoeld in een koeltoren net zoals in een klassieke thermische centrale. Wist u dat? Rond de STEG-centrales Herdersbrug en Saint- Ghislain zijn er geen pylonen of hoogspanningslijnen. Alle kabels bevinden zich ondergronds. Repowering van klassieke centrales Klassieke thermische centrales kunnen gerepowered worden om hun vermogen en rendement te verhogen door ze om te vormen tot een STEG-centrale. Zo n repowering bestaat uit het vervangen van de klassieke stoomketel met branders door een gasturbine met eigen alternator en transformator, en een nageschakelde recuperatiestoomketel. Elektriciteit produceren 13

16 WARMTEKRACHTEENHEDEN Twee energievormen uit één brandstof Warmtekrachtkoppeling (WKK) is het tegelijk produceren van warmte en elektriciteit in dezelfde installatie. De productie van warmte staat voorop, elektriciteit is het bijproduct. Een warmtekrachteenheid wordt op maat ontworpen, inspelend op de lokale warmtebehoefte. Warmtekracht met gasmotoren is aangewezen bij kleine en middelgrote industriële sites en dienstencentra die behoefte hebben aan een elektrisch vermogen van 1 tot 5 MW en warm water op een temperatuur van 50 tot 110 C. De gasmotor drijft een alternator aan die voor elektriciteit zorgt. De warmte van de 14 Elektriciteit produceren motorkoelingkringen en van de verbrandingsgassen wordt via warmtewisselaars aan een watercircuit afgestaan. De klant gebruikt het warme water voor industriële of residentiële warmtebehoeften, zoals bijvoorbeeld gebouwen- of serreverwarming. Warmtekracht met gasturbines is aangepast aan de grootindustrie die nood heeft aan een elektrisch vermogen van meer dan 5 MW en een stoomdebiet vanaf 20 ton/uur. De productie van energie in een grootschalige WKK start met de verbranding van aardgas in de verbrandingskamer van een gasturbine. De hete verbrandingsgassen brengen de turbine aan het draaien. Die drijft een alternator aan die elektriciteit opwekt. De hete verbrandingsgassen verlaten de gasturbine en komen in een recuperatiestoomketel terecht. Ze verhitten er een buizenstelsel waarin water vloeit dat door de hitte in stoom overgaat. De hete stoom Warmtekrachteenheden bij Total komt via het stoomnet tot bij de industriële klant die hem gebruikt in zijn productieproces. De stoom geeft hier zijn warmte af en condenseert tot water dat gewoonlijk terugstroomt naar de recuperatiestoomketel. Ook klassieke thermische centrales leveren soms warmte onder de vorm van stoom aan bedrijven.

17 tral CONGENERATION % Warmtekrachteenheden zetten 85% van de brandstofenergie om in warmte en elektriciteit. 1 Brandstof (aardgas) 2Verbrandingskamer 3 Gasturbine 4 Alternator 5 Bekrachtiger 6 Transformator 7 Hoogspanningslijnen 8Recuperatiestoomketel 9 Watertoevoer 10 Stoomleiding 11 Industriële klant 5 4 illustrateur P meer beelden: Elektriciteit produceren 15

18 GASTURBINES EN TURBOJETS Bijspringen wanneer nodig Gasturbines en turbojets starten snel op, maar hun rendement is beperkt. Het zijn piek- en noodeenheden die onverhoedse stijgingen in het elektriciteitsverbruik opvangen en bijspringen in geval van een plots defect in andere productie-eenheden. Ze werken zoals een reactiemotor van een vliegtuig en bestaan uit een compressor, een verbrandingskamer en een turbine. De compressor zuigt lucht aan, perst die samen en stuwt hem naar de verbrandingskamer. Daar wordt aardgas (gasturbine) of kerosene (turbojet) geïnjecteerd en volgt de verbranding. De hete verbrandingsgassen brengen de turbine aan het draaien die een alternator aandrijft om elektriciteit op te wekken Elektriciteit produceren 1 Brandstof (aardgas, kerosene) 2 Compressor 3 Verbrandingskamer 4 Turbine 1 5 Alternator 6 Transformator meer beelden:

19 ENERGIERECUPERATIE- EENHEDEN Stroom uit afval De werking van een energierecuperatieeenheid is te vergelijken met die van een klassieke thermische centrale. In dit geval zorgt de verbranding van huishoudelijk en bedrijfsafval voor de nodige warmte om stoom te produceren. Deze installaties, vaak verbrandingsovens genoemd, staan op de terreinen van afvalverwerkende bedrijven. Het opvangen van biogas dat op stortplaatsen vrijkomt bij de afbraak van organisch afval en de omzetting ervan in elektriciteit met behulp van een gasmotor is een andere vorm van energierecuperatie. Biogas afkomstig van de vergisting van organische reststromen van industriële bedrijfsprocessen, kan eveneens als brandstof worden gebruikt, bijvoorbeeld in een warmtekrachteenheid met een gasmotor De drie installaties voor energierecuperatie in het productiepark van Electrabel produceren voldoende elektriciteit voor gezinnen. meer beelden: Verbrandingsoven van Brussel-Energie in Schaarbeek 17

20 KERNCENTRALES Een gecontroleerd proces Het werkingsprincipe van een kerncentrale gelijkt sterk op dat van een klassieke thermische centrale. Alleen de manier waarop warmte wordt geproduceerd, verschilt: ze ontstaat door het splijten van de kernen van zware atomen, zoals uranium, binnen in een kernreactor. Splijtstof is de brandstof van een kerncentrale. Meestal wordt hiervoor natuurlijk uranium-235 uit uraniummijnen gebruikt dat eerst is verrijkt (geconcentreerd). Dat verrijkte uranium wordt in keramische tabletten geperst en vervolgens in lange metalen stiften gestoken: de splijtstofstaven. Een aantal van die staven samen vormt een splijtstofelement. Het zijn die elementen die in de reactor van de centrale worden geplaatst waar de kernsplijtingen plaatsvinden. De kernsplijting wordt tot stand gebracht door de uraniumkernen te beschieten met neutronen die de juiste snelheid hebben. 18 Elektriciteit produceren Reactorvat en stoomgeneratoren

21 Bij elke splijting van een kern komen er twee of drie neutronen vrij die op hun beurt weer nieuwe splijtingen kunnen veroorzaken en op die manier zorgen voor een kettingreactie. In een kernreactor moet een gecontroleerde kettingreactie tot stand worden gebracht, waarbij na elke splijting slechts één nieuw neutron een nieuwe splijting veroorzaakt. Daarom moet het teveel aan neutronen dat vrijkomt, worden weggewerkt. Door boorzuur toe te voegen aan het water dat door de reactorkuip stroomt (het water van de primaire kring) en door regelstaven in de reactorkuip neer te laten, wordt de gewenste hoeveelheid neutronen geabsorbeerd en de reactie onder controle gehouden. Door alle regelstaven tegelijk in de reactor te laten vallen, zal de reactie binnen 1,3 seconden stilvallen. Opslagrek met gebruikte brandstof in een desactivatiebekken 3 miljoen De volledige splijting van 1 kg uranium-235 levert keer meer thermische energie op dan de verbranding van 1 kg steenkool. Kernsplijting 1 Eén neutron. 2 Het water in de reactorkuip remt de snelheid van het neutron af; daardoor zal het neutron de atoomkern kunnen raken. 3 Het neutron raakt de kern van een uraniumatoom Er ontstaat een splijtingsproces waarbij energie vrijkomt onder de vorm van warmte en straling. Daarbij worden splijtingsproducten gevormd en schieten nieuwe neutronen weg die op hun beurt uraniumatoomkernen zullen raken. Dit herhaalt zich keer op keer, vandaar de term kettingreactie. Elektriciteit produceren 19

22 Werkingsprincipe van PWR-reactoren De wereldwijd meest verspreide kerncentrales zijn van het type PWR (Pressurized Water Reactor of drukwaterreactor), zoals in Doel en Tihange. Ze hebben drie kringen met water die volledig van elkaar gescheiden zijn. De warmte die vrijkomt bij de splijting van de uraniumkernen wordt opgenomen door het water van de primaire kring dat in een gesloten kring langs de brandstofstaven circuleert. Het water verhit tot zeer hoge temperatuur meer dan 300 C maar gaat niet koken en vormt zich niet om tot stoom omdat een drukregelvat het onder een grote druk van ongeveer 155 bar houdt. Vandaar ook de benaming hogedrukreactor. A B 2 D C I Primaire kring A Reactor 2 Secundaire kring B Stoomgenerator Controlezaal 3 Tertiaire kring C Turbine 20 Elektriciteit produceren D Condensor

23 1 Reactor 13 Voedingspomp 26 2 Splijtstofstaven 3 Regelstaven 14 Alternator 15 Bekrachtiger 4 Drukregelvat 16 Transformator 5 Stoomgenerator 17 Hoogspanningslijn 6 Primaire pomp 18 Koelwaterbron Voedingswater primair circuit 8 Voedingswater secundair circuit 9 Stoom 10 Hogedrukturbine 11 Lagedrukturbine 12 Condensor 19 Watervang 20 Koud koelwater 21 Opgewarmd koelwater 22 Koeltoren 23 Opwaartse luchtstroom 24 Waterdamp 25 Lozing koelwater 26Verbruiker Wist u dat? Er nestelen slechtvalken op de koeltorens van de centrales Doel en Tihange. Die roofvogels beschouwen ze als alternatieve nestplaats voor steile rotswanden, hun natuurlijke biotoop. 19 meer beelden: 18 Elektriciteit produceren 21

24 Deksel van een reactor Dat water warmt op en gaat over in stoom die wordt gebruikt om een turbine aan te drijven die gekoppeld is aan een alternator die elektriciteit opwekt. Nadat het water van de primaire kring zijn warmte-energie in de stoomgenerator heeft overgedragen, stuwt een primaire pomp het in gesloten kring terug naar de reactor. De stoom die de turbines verlaat, koelt af in een condensor waar hij opnieuw in water wordt omgezet door het contact met duizenden buisjes waardoor koelwater van de tertiaire kring stroomt. Het water kan vervolgens terug naar de stoomgenerator worden geleid om er opnieuw tot stoom te worden verhit. Kerncentrales gebruiken een koeltoren om de temperatuur van het koelwater te laten dalen. Dat wordt daarna hergebruikt om de stoom in de condensor af te koelen. Het verhitte water uit de primaire kringloop geeft op zijn beurt de warmte af aan een tweede gesloten kringloop met water, de secundaire kring. Beide zijn hermetisch van elkaar gescheiden. De warmte-uitwisseling gebeurt in een stoomgenerator, een grote cilindervormige warmtewisselaar die uit duizenden buizen in omgekeerde U-vorm bestaat. Het water van de primaire kring circuleert door deze pijpen en geeft zijn warmte af aan het water van de secundaire kring dat langsheen de buitenzijde van de pijpenbundel stroomt. 22 Elektriciteit produceren

25 Veiligheidsmaatregelen Vanaf het concept en de bouw van de installaties wordt alles in het werk gesteld om te vermijden dat een significante hoeveelheid radioactieve materie vrijkomt in de omgeving. Een reeks van opeenvolgende inkapselingen schermt het uranium en de hoogradioactieve splijtingsproducten volledig af om te voorkomen dat radioactiviteit vrijkomt. 5x De kernbrandstof is vijf keer verpakt om het vrijkomen van radioactiviteit te voorkomen. Splijtstofelementen 1 Het uraniumoxide is tot splijtstoftabletten samengeperst. 2 De tabletten zitten op hun beurt in hermetisch dichtgelaste splijtstofstaven. 3 Meerdere staven samen vormen splijtstofelementen die in het reactorvat staan; dat vat bestaat uit een 25 cm dikke stalen kuip. 4 Een eerste primaire insluitwand belet dat radioactiviteit uit het reactorgebouw ontsnapt; hij kan weerstaan aan sterke druk van binnenuit. 5 Een tweede insluitwand uit gewapend beton beschermt de installaties tegen eventuele ongevallen van buiten. Hij is ontworpen om te kunnen weerstaan aan verschillende soorten incidenten of accidenten zoals bijvoorbeeld een ontploffing, een brand, een overstroming, een aardbeving, de impact van een vliegtuig. Tussen beide omhulsels zorgt onderdruk ervoor dat er geen radioactiviteit ongecontroleerd naar buiten kan

26 WINDTURBINES Het geluidsniveau van een windturbine geplaatst op een afstand van 500 m is gelijk aan het geluidsniveau in een bibliotheek. 24 Elektriciteit produceren De werking van een windturbine is redelijk eenvoudig. De gondel draait de neus en de as van de wieken automatisch in de richting van de wind. Wanneer de wind de wieken doet draaien, zet een tandwielkast het lage toerental van de wieken om in het hogere toerental van de generator. Die wekt stroom op terwijl een transformator aan de voet van de mast de spanning van de geproduceerde stroom verhoogt. De aansluiting op het elektriciteitsnet gebeurt met een ondergrondse kabel. Het vermogen van een onshore windturbine varieert momenteel tussen 2 en 3,5 MW. Windturbines van 2 MW met een mast van 100 m hoogte en een rotordiameter van 90 m, die een totaalgewicht van 265 ton hebben, komen regelmatig voor. Een wisselvallige energie De snelheid van de wind bepaalt de energieproductie van een windturbine, die bijgevolg variabel en moeilijk voorspelbaar is. Windturbines werken zelden op vol vermogen. Ze draaien pas als de windsnelheid 3 m/s bedraagt en bereiken hun volle vermogen bij een windsnelheid van 12 m/s. Vanaf 25 m/s of meer worden ze om veiligheidsredenen stilgelegd. Ook wanneer er gevaar dreigt voor ijsvorming op de wieken, wordt de windturbine onmiddellijk stopgezet. Doordat de wind erg veranderlijk is, is de energieproductie door een windturbine niet constant en sterk schommelend. Energieproducenten proberen de productie door windparken zo goed als mogelijk te voorspellen met speciale software die rekening houdt met meteorologische informatie en terreingegevens.

27 2 5 1 Bouw windpark Poperinge 4 1 Gondel Ze dienen op elk ogenblik te voorzien in de nodige reservecapaciteit en wanneer er weinig of geen wind is, moeten ze beroep doen op andere energiebronnen of elektriciteitscentrales om een continue elektriciteitsproductie en -bevoorrading te verzekeren. 2 Wieken 3 Mast 4 Tandwielkast 5 Generator Offshore windparken Op zee is de wind sterker en constanter dan op land. Op land produceren windturbines gemiddeld het equivalent van tot uren (± 25% van de tijd) op vollast. Het rendement van een offshore wind turbine bedraagt gemiddeld het equivalent van uren tegen vol vermogen, waarbij op de beste sites zelfs uren kan worden bereikt. 3 Door de beschikbare ruimte kunnen op zee grotere en krachtigere windturbines geïnstalleerd worden. De offshore industrie oriënteert zich naar windturbines van 6 of 7 MW die een rotor kunnen hebben met een diameter van meer dan 150 m. meer beelden: Elektriciteit produceren 25

28 BIOMASSACENTRALES 26 Elektriciteit produceren Centrale Rodenhuize (Max Green) - biomassasilo s Groen uit groen Electrabel exploiteert in Awirs (Flémalle) en in Rodenhuize klassieke elektriciteitscentrales die alleen (100 %) biomassa (houtpellets) gebruiken als brandstof om elektriciteit te produceren. De houtpellets worden aangevoerd per schip en met een transportband naar silo s gevoerd. Van daaruit komen ze in hamermolens terecht die de pellets tot houtstof vermalen. Het houtstof wordt pneumatisch naar de branders in de verbrandingsketel getransporteerd waar de verbranding plaatsheeft. De vlammen staan hun hitte af aan een buizenstelsel waarin water circuleert dat opwarmt en wordt omgezet in stoom. De elektriciteit wordt vervolgens op dezelfde manier geproduceerd als in een klassieke centrale met fossiele brandstoffen zoals steenkool. Er bestaan nog manieren om biomassa in elektriciteit om te zetten. Het direct verbranden van biomassa samen met steenkool is een eerste mogelijkheid: de biomassa wordt tezamen met steenkool vermalen en het geheel wordt vervolgens in de verbrandingsketel geblazen;

29 e Een tweede mogelijkheid is het injecteren van houtstof in de poederkoolleidingen om samen met poederkool te worden verbrand. Het houtstof wordt rechtstreeks aangevoerd of op de site van de centrale geproduceerd. Het kan ook als unieke brandstof worden gebruikt; Biomassa kan ook in biogas worden omgezet dat vervolgens (afzonderlijk of samen met steenkool) in een ketel wordt verbrand. Het biogas wordt bijvoorbeeld geproduceerd door het vergassen van houtspaanders in een houtvergasser. Het hout wordt vooraf gezeefd, vermalen en ontdaan van metaalresten. 1 Biomassa (hout) 2 (Hout)vergasser 3 Biogas 4 Stoomketel 5 Houtstof/-pellets 6 Steenkoolpark 7 Poederkool meer beelden: Wist u dat? De verbranding van biomassa is CO 2 -neutraal. De hoeveelheid koolstofdioxide die vrijkomt, is gelijk aan de hoeveelheid die de biomassa uit de lucht heeft opgenomen tijdens haar groei. Elektriciteit produceren 27

30 WATERKRACHTCENTRALES Stuwdam centrale Bütgenbach Wist u dat? Naast de productie van elektriciteit dient de stuwdam/het stuwmeer ook als reservoir en laat toe om de voorraad drinkwater en de waterstand te regelen. De kracht van water In een waterkrachtcentrale stroomt water langs een turbine die door de kracht van het water aan het draaien gaat. De turbine drijft een alternator aan die elektriciteit produceert. Er bestaan drie soorten waterkrachtcentrales: stuwdamcentrales, riviercentrales en spaarbekkencentrales (zie blz. 30). Een stuwdamcentrale verzamelt eerst een grote hoeveelheid water in een kunstmatig stuwmeer. De turbine bevindt zich ofwel aan de voet van de dam, ofwel stroomafwaarts langs de rivier. In het laatste geval zijn de

31 1 2 stuwdam en de machinezaal waar de turbines zich bevinden met elkaar verbonden door een kunstmatige drukleiding, een dikke pijp waarin het water een enorme kracht bereikt. In de machinezaal drukt het water op de schoepen van een turbine die een alternator aandrijft. Bij het verlaten van de turbine heeft het water zijn energie afgestaan en het stroomt naar de benedenloop van de rivier. Het hoogteverschil en het waterdebiet bepalen het vermogen van de centrale. Een riviercentrale ligt op een afgedamde waterloop. Het verval is gering en de kracht van het water is dan ook veel kleiner. Het vermogen van de centrale hangt af van het debiet van de rivier. 3 1 Stuwmeer 2 Stuwdam 3 Evacuatie surplus en hoogwater 4 Evenwichtstoren 4 5 Kunstmatige drukleiding 6 Machinezaal 7 Overloop 5 6 meer beelden: 7 Elektriciteit produceren 29

32 SPAARBEKKENCENTRALES 8,5 miljard liter De capaciteit van de twee bovenbekkens van centrale Coo. De drie bekkens van centrale Coo 30 Elektriciteit produceren Water opslaan om elektriciteit te produceren De spaarbekken- of pompcentrale van Coo Trois-Ponts is een bijzonder soort waterkrachtcentrale. Ze heeft drie waterbekkens. De twee bovenbekkens stockeren water. Als de vraag naar elektriciteit plots stijgt, stroomt het water door grote buizen naar de machinekamer. De kracht van het water doet de turbines draaien die een alternator aandrijven om stroom op te wekken. Het water belandt uiteindelijk in het benedenbekken. Het debiet van centrale Coo is op zijn maximum gelijk aan het volume van 10 Olympische zwembaden per minuut. Dezelfde turbines pompen het water opnieuw naar de bovenbekkens in periodes van laag verbruik. De alternator doet dan dienst als elektromotor en drijft de pompen aan. Een spaarbekken- of pompcentrale verbruikt dus eerst elektriciteit om daarna zelf elektriciteit te produceren. De centrale van Coo wordt volledig door operatoren bestuurd vanuit een dispatching in Brussel. Die bepalen het moment en de wijze waarop de verschillende groepen in Coo moeten werken. Het totale rendement van de operatie bedraagt ongeveer 75%. Met andere woorden, driekwart van de in de daluren afgenomen energie wordt in de piekuren terug vrijgemaakt. Als centrale Coo op volle kracht werkt, kan ze gedurende zes uren een vermogen van MW leveren. Dat is evenveel als een kerncentrale, maar met een opstarttijd onder de 2 minuten.

33 Centrale de POMPAGE (COO) 1 Bovenbekken 2 Bovenbekken 3 Drukleidingen 4 Machinezaal 2 5 Verbinding benedenbekken 1 6Watervang benedenbekken 7 Benedenbekken 8 Benedendijken 9 Hoogspanningslijnen Centrale Coo is uniek en speelt een sleutelrol want ze bewaart het evenwicht tussen de vraag en het aanbod op het Belgische elektriciteitsnet meer beelden: Elektriciteit produceren 31

34 FOTOVOLTAÏSCHE PANELEN Fotovoltaïsche panelen bij Beaulieu Elektriciteit uit licht Zonnestraling transporteert energie in de vorm van fotonen (lichtdeeltjes). Die fotonen worden opgevangen door foto voltaïsche panelen waarvan de cellen bestaan uit halfgeleidend materiaal (silicium). De energie van de fotonen brengt de elektronen van de siliciumatomen in beweging waardoor elektrische gelijkstroom ontstaat. Een omvormer zet de gelijkstroom om in wisselstroom. Een meter meet de hoeveelheid elektriciteit die door de fotovoltaïsche installatie wordt geproduceerd. De wisselstroom loopt vervolgens naar de verdeelkast en voedt van hieruit rechtstreeks elektrische toestellen. Het vermogen van een fotovoltaïsch systeem wordt uitgedrukt in Watt-piek (Wp). Deze eenheid is het maximale elektrische vermogen dat een fotovoltaïsche cel kan leveren bij optimale condities (collector gericht naar de zon, onbewolkte hemel). In België produceert een systeem van 1 kwp dat zuidelijk is gericht met een helling van 35 en zonder schaduw ongeveer 900 kwh/jaar (het equivalent van een productie op vol vermogen gedurende 10% van de tijd).

35 L énergie SOLAIRE 23 km 2 Het fotovoltaïsche park in België bereikt een vermogen van MWp, goed voor een oppervlakte van 23 km² Zonnestralen 2 Fotovoltaïsche cellen 3 Elektrisch veld 4 4 Gelijkrichter 5 Teller 6 Elektriciteitskast KW 5 6 Elektriciteit produceren 33

36 EEN GEDIVERSIFIEERD PRODUCTIEPARK Samenstelling van het productiepark van Electrabel eind 2014 Centrale Voornaamste brandstof Netto ontwikkelbaar vermogen in MW Stoom- en gasturbine (STEG) 1 938,8 Amercoeur ag 451 Drogenbos ag 460 Herdersbrug ag 480,3 Saint-Ghislain ag 350 Zandvliet Power 1 ag 197,5 Warmtekracht 2 553,1 Evonik Degussa ag 42,5 Antwerpen 3 Ineos Phenol ag 23,8 Antwerpen Lanxess Bayer ag 44,9 Antwerpen Lanxess Rubber ag 58 Antwerpen Monsanto Antwerpen ag 44,9 Sappi Lanaken ag 43 Solvay Jemeppe ag 94 Syral Aalst ag 48 Total Antwerpen ag 154 Klassieke centrale 625 Awirs 4 bm 95 (80 MW biomassa) Knippegroen Sidmar hg 315 Rodenhuize bm 215 (205 MW biomassa) Centrale Voornaamste brandstof Netto ontwikkelbaar vermogen in MW Gasturbine 118 Drogenbos ag 78 Fluxys Zeebrugge ag 40 Turbojet 210 Aalter ke 18 Beerse ke 32 Buda ke 18 Cierreux ke 17 Deux-Acren ke 18 Elsene ke 18 Noordschote ke 18 Turon ke 17 Zedelgem ke 18 Zeebrugge ke 18 Zelzate ke 18 Kerncentrale Doel Doel Doel ,5 Doel ,1 Tihange Tihange ,3 Tihange ,2 Trekkingsrechten E.ON -794 Uitwisseling EDF Chooz -100 Centrale Voornaamste brandstof Netto ontwikkelbaar vermogen in MW Energierecuperatie 75,5 Brussel Energie 45 Indaver Beveren 20 Isvag Wilrijk 10,5 Spaarbekkencentrale Coo I 474 Coo II 690 Waterkrachtcentrale 21,8 Bardonwez 0,035 Bévercé 9,2 Bütgenbach 1,8 Cierreux 0,1 Coo-aftakking 0,4 Heid-de-Goreux 8,1 La Vierre 1,9 Lorcé 0,1 Orval 0,05 Stavelot 0,12 34 Elektriciteit produceren

37 Centrale Voornaamste brandstof Netto ontwikkelbaar vermogen in MW Windturbinepark 174,6 BASF 12 Bekaert Zwevegem 6,15 Büllingen 12 Bütgenbach 8 Celanese Lanaken 8 DS Textile 4,6 Dendermonde Dour 10 Ford Genk 4 Frasnes-lez-Anvaing 4,1 Gembloux Sombreffe 6 9 Hoogstraten 12 Izegem 4 Kasterlee 0,66 Leuze-Europe 14,35 Lochristi-Zele 6,15 Pathoekeweg 3 Perwez 6 7,5 Poperinge 8,2 Quévy 6 Rodenhuize 4 Schelle 4,5 Sint-Gillis-Waas 6,15 Volvo Cars Gent 6,15 Volvo Trucks Gent 6 Wondelgem 4 Zeebrugge 4,1 Centrale Voornaamste brandstof Netto ontwikkelbaar vermogen in MW Zonnepanelen 4,6 Beaulieu Kruishoutem 1,08 bpost Wondelgem 0,50 Delhaize Zellik 0,44 Delta Light Wevelgem 0,42 Honda Aalst 0,89 KU Leuven 0,07 Sanac Wervik 0,1 Sioen Ardooie 0,22 Van de Velde Wichelen 0,09 Volvo Trucks Gent 0,52 Westerlo Kamp C 0,02 Zonnehoeve Eke- 0,24 Nazareth TOTAAL % BASF functioneert als WKK 2 Industrieel partnerschap 3 50% E.ON 4 10,19% EDF 5 50% EDF 6 Joint venture met Air Energy Brandstoffen: ag: aardgas; bm: biomassa; hg: hoogovengas; ke: kerosene 83 productiesites Elektriciteit produceren 35

38 Zeebrugge Herdersbrug Zandvliet Power Doel Knippegroen Rodenhuize Poperinge Volvo Cars Pathoekeweg Wondelgem Izegem Zweveg Frasnes-lez-Anvaing Drogenbos Leuze-Europe Kerncentrale Klassieke centrale Warmtekracht Spaarbekkencentrale Stoom- en gasturbine (STEG) Saint-Ghislain Amercoeur Tihange Awirs Coo Electrabel produceert al meer dan 100 jaar elektriciteit in België. Kerncentrale Doel 36 Elektriciteit produceren

39 Zeebrugge Sint-Gillis-Waas Rodenhuize Volvo Cars Pathoekeweg Wondelgem Volvo Trucks BASF Schelle Hoogstraten Kasterlee Windpark Dour Poperinge Izegem Zwevegem Lochristi DS Textile Ford Genk Lanaken Frasnes-lez-Anvaing Perwez Leuze-Europe Dour Gembloux Awirs Bütgenbach Quévy Bullange Electrabel is de grootste producent van groene energie in België. Windturbinepark Fotovoltaïsch paneel (>0,2 MW) Biomassa Waterkrachtcentrale Elektriciteit produceren 37

40 Verantwoordelijke uitgever: Electrabel n.v., Florence Coppenolle Contact: - Tel Foto s : Jean-Michel Byl, Rudy de Barse, Raf Beckers, François de Ribaucourt, David Plas, Olivier Anbergen, Alain Pierot, Frank Goethals, Rene Vandenberghe & Partners, O2, Antoine Meyssonnier, Denis Closon, Daniel Philippe, Bart Van Leuven Druk : Antilope Printing n.v., Lier (België) Juli D/2015/7.208/8 Gedrukt met plantaardige inkt. Het papier- en kartonafval en de gebruikte offsetplaten worden gerecupereerd en gerecycleerd. Simón Bolívarlaan 34, 1000 Brussel, België