Als de energiecentrales het schaarse rivierwater in de zomer teveel opwarmen, gaat dat ten koste van de natuur. Onderzoek van WUR stelt dat de kans op gedwongen reductie van de energieproductie, om die schade aan de natuur te voorkomen, de komende veertig jaar drie keer zo groot wordt in Europa en de VS. De onderzoekers van WUR publiceerden de resultaten begin juni in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Climate Change.
Het onderzoek vond plaats bij honderd centrales, zowel in de VS als in Europa. De meeste energiecentrales staan direct aan een rivier waaruit ze het water gebruiken om te koelen. Binnen Europa en de VS wordt veel rivierwater gebruikt voor koeling van centrales. In Europa is dat 43% van de totale hoeveelheid water die aan rivieren wordt onttrokken. Dat is meer dan voor landbouw (29%) of voor huishoudens (19%). Opmerkelijk is dat de Nederlandse centrales veelal thermisch werken en daarom veel koelwater nodig hebben. Wanneer onvoldoende koelwater beschikbaar is, moet om het milieu te sparen de productiecapaciteit van de centrales tijdelijk worden verlaagd of in het meest extreme geval, zelfs worden stilgelegd.
Kwetsbaarheid energievoorziening
Om te horen of tijdens een warme zomer de lamp in de huiskamer echt uitgaat, namen we contact op met onderzoekster Michelle van Vliet. De studie ‘Vulnerability of US and European electricity supply to climate change’ maakt deel uit van haar promotieonderzoek. De kern van het probleem zit in energiecentrales die tijdens het opwekken van energie veel koelwater nodig hebben, zoals te zien in het onderstaande filmpje over de werking van een ouderwetse centrale op steenkool.
Er zijn twee koelsystemen voor energiecentrales. Een open systeem onttrekt grote hoeveelheden water uit de rivier, gebruikt dit voor koeling en loost het warme water direct weer terug in de rivier. Daarnaast is er ook een gesloten koelsysteem dat met koeltorens werkt. Aan de binnenzijde van een koeltoren stroomt het water omlaag en wisselt het warmte uit met de omgevingslucht. Zo verdampt een groot deel van de warmtelast waardoor er minder water uit de rivier hoeft te worden onttrokken.
Stroom of natuur?
Het onderzoek stelt dat door klimaatverandering de Europese rivierwatertemperatuur gemiddeld met 0.8-1.0°C zullen stijgen tussen 2031-2060 (ten opzichte van 1971-2000). Als de riviertemperatuur zoveel stijgt en de watermassa afneemt door de hitte van de zomer, worden de normen voor het beschermen van ‘rivierecosystemen’ sneller dan voorheen bereikt. Dat was bijvoorbeeld het geval tijdens een hittegolf in 2006.
Rijkswaterstaat hanteert strenge regels voor het gebruik van koelwater en de mate waarin het rivierwater mag worden opgewarmd om de natuur in en aan het water te ontzien. Zodra de temperatuur van het oppervlaktewater oploopt tot boven de 23 graden, is er daardoor minder koelcapaciteit beschikbaar. Michelle van Vliet: “Voor de centrales zonder koeltorens binnen Europa waar wij naar gekeken hebben, zien we een toegenomen kans in het terugvallen van bruikbare capaciteit naar 10% (dus bijna het uitvallen van een centrale) van gemiddeld een halve dag per jaar naar gemiddeld anderhalve dag per jaar.”
Klimaatverandering en waterpeil
Er zijn meer onderzoeken die ingaan op de koelwaterwaterproblematiek in onze knap warm lopende economie. Zo onderzocht het KNMI de invloed van klimaatverandering op de Rijn en de gevolgen ervan voor het waterbeheer in Nederland. De conclusie luidt o.a. dat lage afvoeren in de zomer leiden tot een reductie van waterbeschikbaarheid. Onderzoeksbureau Alterra stelt dat klimaatverandering in de zomer leidt tot minder neerslag in het Rijnstroomgebied
Onderzoeker Erik Querner van bureau Alterra rekende de veranderingen in de lage afvoeren van de Rijn door op basis van de klimaatscenario’s van het KNMI. Voor een gematigd klimaatscenario (KMNI-scenario G+) is bij laag water bij Lobith de afvoer in 2050 10% minder en voor het extremere klimaatscenario W+ zelfs 17%. De periode met lage afvoeren (< 1265 m3/s) bij Lobith neemt bovendien aanzienlijk toe. Voor het G+ scenario wordt deze bijna twee keer zo lang (gemiddeld van 35 naar ca. 70 dagen per jaar) en bij scenario W+ bijna drie keer zo lang. Het probleem is volgens hem op te lossen door het aanleggen van stuwmeren of natuurlijke buffering. De afvoer van de Rijn wordt dan gelijkmatiger over het jaar gespreid. Ook handig omdat op andere momenten in het jaar soms juist grotere afvoer wordt verwacht.
Waartoe de opwarming van de Rijn en het verlaagde waterpeil kunnen leiden, is goed te zien in dit filmpje over de extreme droogte in 1955.
Michelle Van Vliet: “De lamp zal over 10 jaar in Nederland nog steeds branden tijdens de zomer, maar we zullen er wel rekening mee moeten houden dat koelwaterproblemen wellicht vaker kunnen optreden. Met name in de Zuid-Europese landen en het zuidoostelijk deel van de VS is te verwachten dat de kans op gedwongen afnamen in productiecapaciteit van centrales zal toenemen. Omdat centrales een levensduur hebben van ongeveer 50 jaar is het goed om bij de bouw van nieuwe centrales hier rekening mee te houden. Kiezen voor duurzame energie zou de energiesector als geheel ook minder kwetsbaar maken voor klimaatsverandering.”
Koelwater schaarser
De energiesector blijft nog decennia lang afhankelijk van oppervlaktewater voor koeling van centrales. Om problemen met de natuur èn onze watersystemen te voorkómen zijn in 2007 nieuwe koelwaterregels geformuleerd. In Nederland worden nieuwe thermische energiecentrales vaker aan zee geplaatst, onder andere in de Eemshaven. Het bewustwordingsproces komt hier al op gang met toenemende aandacht voor alternatieve koeltechnieken en energiebesparing. Maar centrales aan zee leiden op hun beurt weer tot andere zorgen over de consequenties voor de natuur, zoals op de Wadden.
Zie ook:
- Droogtestudie
- Wateremissies (zoek op ‘koelwater’)
- Als een vis in het lauwe water
- Techniek van thermische centrales