Zuid-Afrika zou veel meer hernieuwbare energie kunnen produceren: dit is wat het nodig heeft

Het elektriciteitsbedrijf van Zuid-Afrika, Eskom, is al enkele jaren niet in staat om voor een constante stroomvoorziening te zorgen. Aan het begin van de winter van 2022 waarschuwde het nutsbedrijf het publiek om tot 100 dagen met stroomuitval te rekenen. Eind juni was er soms een tekort aan elektriciteitsvoorziening van 6.000 MW, wat overeenkomt met zo’n 20% van de avondpiekvraag.

Hoewel men het erover eens is dat nieuwe elektriciteitscentrales dringend nodig zijn om stroomuitval tot een minimum te beperken, bestaan ​​er radicaal verschillende opvattingen over hoe dit het beste kan worden bereikt. Het officiële elektriciteitsplan dat drie jaar geleden werd goedgekeurd, is al achterhaald. De uitvoering ervan loopt bovendien twee jaar achter op schema.

Een wijdverbreide opvatting is dat het vergroten van de elektriciteitsopwekkingscapaciteit grootschalige nieuwe ontwikkelingen op het gebied van hernieuwbare energie vereist. In 2020 bedroeg de opgewekte elektriciteit uit hernieuwbare bronnen slechts 10,5% van het Zuid-Afrikaanse nationale totaal. Dit zal zijn gegroeid tot ongeveer 11,5% naarmate er meer planten zijn voltooid.

De elektriciteitsproductie van het land wordt nog steeds gedomineerd door steenkool. En het loopt ver achter op de wereldwijde trend naar schone energie.

De meeste mensen associëren hernieuwbare energie uitsluitend met wind- en zonne-energie, maar het omvat alle technologieën die geen niet-vervangbare fossiele brandstoffen verwerken. Fossielen zijn onder meer kolen, olie, gas en mineralen (bijvoorbeeld het uranium dat wordt gebruikt in kernenergie).

Waterkrachtcentrales, die elektriciteit halen uit de stroomafwaartse waterstroom, zijn een hernieuwbare energiebron. Dit is de belangrijkste bron van elektriciteit in waterrijke landen zoals Noorwegen, maar slechts een beperkte optie in drogere klimaten. Wanneer in tijden van droogte water in dammen moet worden vastgehouden, is er geen elektriciteitsproductie mogelijk.

Omdat Zuid-Afrika droogtegevoelig is, is een grote toename van de lokale waterkrachtopwekking (momenteel 3% van het totaal) niet haalbaar.

Andere technologieën voor hernieuwbare energie, zoals geothermische en getijdenenergieopwekking, werken op geselecteerde plaatsen die niet gebruikelijk zijn in Zuid-Afrika.

Hierdoor blijven wind en zon over. Deze bronnen vormen momenteel ongeveer 8% van de energiemix van Zuid-Afrika.

Wind- en zonne-energie

Wind- en zonne-energie zijn erg aantrekkelijk omdat:

  • Zuid-Afrika heeft enkele van de beste zonne- en windbronnen ter wereld. Zonne- en windcentrales produceren al heel effectief elektriciteit in veel meer bewolkte en minder winderige omgevingen dan in Zuid-Afrika.

  • Zonne- en windcentrales kunnen in minder dan twee jaar worden gebouwd. Maar de pre-constructieprocessen – biedingen, goedkeuringen en dergelijke – verlengen de doorlooptijden met minstens een jaar.

  • De bedrijfskosten zijn erg laag omdat er in feite geen brandstof wordt gekocht. De prijzen van zonne- en windtechnologie zijn de afgelopen 10 jaar zeer sterk gedaald. De kosten – inclusief bouw- en andere kosten – van zonne- en windelektriciteit liggen nu ruim onder de bijbehorende kosten voor elektriciteit uit gas, kernenergie en zelfs kolen.

  • Hun extreem lage CO2-uitstoot beperkt de opwarming van de aarde en maakt zonne- en windenergie aantrekkelijk voor investeerders.

Zonne- en windenergie hebben echter duidelijke nadelen. De belangrijkste is dat hun operationele capaciteit volledig afhankelijk is van het weer. Bovendien is de productie van zonne-energie gekoppeld aan de dag-nachtcyclus, met een maximale efficiëntie rond het middaguur. Dit valt niet samen met de pieken in de elektriciteitsvraag in de vroege ochtend en vroege avond.

Kan hernieuwbare energie domineren?

Het ideaal van een nationaal elektriciteitsopwekkingsnetwerk zonder broeikasgassen uitstotende kolen, gascentrales en kerncentrales die radioactief afval produceren, is praktisch al gerealiseerd in een aantal middelgrote landen zoals Costa Rica, IJsland en Paraguay. Maar deze zijn voornamelijk afhankelijk van waterkracht.

Verschillende grotere landen, zoals Duitsland, wekken nu meer dan de helft van hun elektriciteit op uit hernieuwbare energiebronnen. Meer landen stellen stappenplannen op om 100% hernieuwbare elektriciteit te bereiken.

In theorie, met Zuid-Afrika’s wind- en zonne-energiebronnen die superieur zijn aan andere landen met 100% hernieuwbare elektriciteitsambities, zou dit een relatief gemakkelijk te bereiken doel moeten zijn. Maar andere landen zijn vaak net aangesloten op buren met een aanzienlijke stroomproductie. Zo kunnen ze bij ongunstige weersomstandigheden hierop putten.

Dat is de reden waarom een ​​hernieuwbaar elektriciteitssysteem niet de dominante energiebron in Zuid-Afrika kan worden totdat technologieën voor elektriciteitsopslag praktisch en economisch worden.

Een doelstelling van 50% elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen is echter perfect haalbaar. Het is het minimum dat het land zou moeten nastreven. Zelfs het elektriciteitsplan van 2019 voorspelde dat dit tegen 2050 zou gebeuren.

Hernieuwbare energie in Zuid-Afrika

Gezien het klimaatvoordeel is de fractie van de elektriciteit die wordt opgewekt met hernieuwbare energietechnologieën verrassend laag. Ondanks deze kleine fractie is er in sommige kringen een aanzienlijke vijandigheid tegenover ontwikkelingen op het gebied van hernieuwbare energie. Sommige sectoren hebben er belang bij de door kolen gedomineerde status-quo te handhaven.

Bij het beoordelen van de bijdrage van hernieuwbare energiebronnen aan de elektriciteitsvoorziening is het belangrijk om onderscheid te maken tussen vermogen (de snelheid waarmee het op een bepaald moment wordt geproduceerd) en energie (het totaal dat over een langere periode wordt geproduceerd).

Gezien de variabiliteit van de windkracht en de intermitterende zonnestraling, produceren deze technologieën slechts zelden vermogen op topcapaciteit. In typisch Zuid-Afrikaanse omstandigheden wekt een 100 MW zonne- of windcentrale slechts ongeveer een derde van de energie op uit een functionerende 100 MW kolencentrale.

Zo zal de onlangs aangekondigde bouw van nog eens 2.600 MW aan wind- en zonneparken in feite slechts elektriciteit produceren die equivalent is aan ongeveer 900 MW gemiddeld over een dag – dit komt overeen met slechts ongeveer 15% van de ergste stroomtekorten die tot nu toe zijn ervaren.

Om de huidige stroomtekorten van 6.000 MW te verhelpen, is dus ongeveer 15.000 MW aan nieuwe zonne- en windcentrales nodig. Door de aanhoudende verslechtering van het rendement van de grote kolencentrales komt de werkelijke behoefte aan nieuwe duurzame opwekkingscapaciteit in de komende vijf jaar dichter bij 20.000 MW. In het huidige elektriciteitsplan werd deze schaal van duurzame energieontwikkelingen geprojecteerd over een tijdspanne van 10 jaar.

Er is nu een toenemende erkenning dat de energiecrisis als zodanig moet worden behandeld. Een snelle hausse in hernieuwbare energie is de enige manier om op middellange termijn te ontsnappen aan de neerwaartse spiraal van stroomuitval.

De aankondiging van president Cyril Ramaphosa dat er drastische stappen op handen zijn om de elektriciteitscrisis te bestrijden, zal waarschijnlijk neerkomen op een grote drang naar meer hernieuwbare energiebronnen. Daarmee wordt de Zuid-Afrikaanse elektriciteitsvoorziening niet onnodig overgeleverd aan het weer of de ontwikkelingen in de opslagtechnologie, aangezien de bijdrage van elektriciteit uit steenkool nog altijd zo’n 60% zou bedragen.

Leave a Comment