Regelbaarheid van elektriciteitscentrales

Wanneer er op een bepaald moment meer elektriciteit geproduceerd wordt dan er vraag is, kan worden overgegaan tot het bedrijven in deellast. Dit houdt in dat een installatie niet op vol vermogen draait maar dat er minder brandstof wordt verwerkt dan waarvoor de installatie ontworpen is. Het bedrijven in deellast is veelal nadelig voor het rendement van de installatie. Ook kan er dan vervuiling optreden doordat stofdeeltjes bij lagere gassnelheden de kans krijgen om zich in de installatie af te zetten en kunnen er instabiliteiten in het stoomsysteem ontstaan waardoor de kwaliteit van de stoom niet meer aan de eisen voldoet (Dijkema et al. (2009)^w). De minimumcapaciteit waarop elektriciteitscentrales kunnen werken is ongeveer 30 procent van de ontwerpcapaciteit. De snelheid waarmee de capaciteit van grote, conventionele gas- en kolencentrales geregeld kan worden is ongeveer 2 procent per minuut (Dijkema et al. (2009). Wanneer de elektriciteitsvraag hoger is, kunnen de meeste elektriciteitscentrales tijdelijk ook meer elektriciteit leveren, tot ongeveer 105 procent van de ontwerpcapaciteit. Dit kan niet gedurende lange tijd want dan zou er excessieve schade en/of slijtage ontstaan (Dijkema et al. (2009)). Bij het regelen van het vermogen hebben de operators te maken met de responstijd (de tijd tussen het uitvoeren van een regelactie en het moment dat er een verandering waarneembaar is) en de traagheid (hoe lang het duurt van het begin van de verandering tot aan het moment dat de centrale op het nieuwe vermogen werkt).

Elektriciteitscentrales kunnen niet ineens aan- en uitgezet worden. Dit moet geleidelijk gebeuren om schade aan de installatie te voorkomen. Wanneer de temperatuur te snel toe- of af zou nemen zorgt dit voor spanningen in de wanden van de apparatuur wat de levensduur van deze apparatuur niet ten goede komt. Er kan bijvoorbeeld kruip (blijvende vervorming van een materiaal) en vermoeiing (afname materiaalsterkte, kans op breuk) optreden. Hoe hoger de druk in de apparatuur, hoe dikker de wanden en hoe groter de kans op spanningen in deze wanden bij temperatuurverandering. Dit betekent dat gasturbines sneller opgestart kunnen worden dan stoomturbines en dat kleinere stoomturbines, die bij lagere drukken werken, sneller opgestart kunnen worden dan grote stoomturbines. Een gasturbine die niet bij al te hoge drukken werkt, kan in ongeveer 20 minuten op vol vermogen draaien. Bij een stoomturbine die op hoge drukken werkt (275 – 150 bar) kost dit 3 tot 6 uur. Onderstaande tabel geeft een overzicht van capaciteit, opstarttijd, minimaal aantal uren dat de centrale vervolgens in bedrijf moet zijn en de regelsnelheid van een aantal typen elektriciteitscentrales (Dijkema et al. (2009)).

Type	Capaciteit [MW]	Opstarttijd [uren]	Min Up [uren]	Regelsnelheid [MW/min]
Poederkool	500-700	6	24	15-20
Gasturbine-eenheid	10-25	<< 1	1	1-2
STEG	120-350	2	4	4-10
Combi-eenheid	350	5,5	4	10-20
Gasmotor		< 1	n.v.t.	n.v.t.
Kerncentrale	450	NA	NA	14

Bronnen

Dijkema et al. (2009), Dijkema, G., Z. Lukszo, A. Verkooijen, L. de Vries en M. Weijnen (2009). De regelbaarheid van elektriciteitscentrales