ENGINEERINGNET.BE - Tijdens de Fisa 2019-conferentie gaf Grzegorz Wrochna van het Pools nationaal centrum voor kernonderzoek een overzicht van de Poolse aanpak. Een pleidooi voor flexibele nucleaire elektriciteit door warmtekrachtkoppelingssystemen.
"Tegenwoordig is de productie van elektriciteit en warmte in Polen te afhankelijk van zeer vervuilende steenkool. Steenkool willen we geleidelijk uitfaseren. Aardgas zien we echter niet als een geschikt alternatief omdat het ons te afhankelijk zou maken van geïmporteerd gas”, stelt Wrochna. "Gasgekoelde kernreactoren op hoge temperatuur (HTGR) zijn dan een betere oplossing."
Polen verbindt zich met het Europese Gemini+ project dat een industriële demoplant van zo’n HTGR voor warmtekrachtkoppeling wil ontwerpen. Gemini+ bouwt voort op de kennis, experimentele gegevens en modelleringstools die in eerdere Europese onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten zijn verworven.
"Het eerste concrete resultaat is een flexibele nucleaire ketel die verbonden is met een warmtekrachtkoppelingseenheid via één pijp. Omdat de reactor gebruikt wordt voor warmtekrachtkoppeling in de plaats van voor basislaststroom, blijven de meeste parameters voor de andere delen van het systeem ongewijzigd en is het niet nodig om componenten te wijzigen."
Een eerste mogelijke toepassing is de vervanging van kolengestookte ketels in de chemische en andere industrieën door HTGR, waarbij de warmte wordt geleverd via een pijp met hete stoom. “Zo zijn er ook geen wijzigingen nodig in industriële installaties."
In dergelijke toepassing ziet Wrochna de elektriciteit als een bijproduct van warmte. Deze visie weerspiegelt de huidige Poolse situatie -vooral in Silezië- dat een groot aantal warmtenetten kent die bevoorraad worden door lokale warmtekrachtkoppelingseenheden.
"Dankzij de warmtekrachtkoppeling kan de elektriciteitsproductie flexibel zijn. Die reactoren kunnen de nodige elektriciteit leveren wanneer de onregelmatige productie uit hernieuwbare bronnen, zoals wind en zon, laag is", voegt Wrochna toe.
"Er is een grote markt voor dergelijke warmtekrachtkoppelingsreactoren. Op de dertien grootste chemische industriële locaties in Polen is een gezamenlijke productiecapaciteit van ongeveer 6.500 megawatt (MW) geïnstalleerd. Vandaag wordt deze capaciteit op kolen of gas gestookt. We verwachten dat de kosten voor de CO2-uitstoot in de toekomst zal stijgen.”
Een onderzoek naar de energiebehoeften van de chemische industrie toonde aan dat de ideale reactorcapaciteit ongeveer 165 MW is. Voor eindgebruikers zijn de financiële risico's m.b.t. HTGR niet min. "Daarom zijn publieke middelen nodig om het ontwerp van de reactor te ondersteunen. Tot 50%.
De beslissing om te investeren in de bouw ervan kan binnen de vijf jaar worden genomen. Maar dat is ook afhankelijk van de evolutie van de kolen- en gasmarkt." Wrochna ziet een lokaal warmteopslagsysteem dicht bij de reactor als een goedkope manier om schommelingen in de energievraag in de loop van een etmaal op te vangen.
(Koen Mortelmans)
Veiligheid en vergunningen
Het ontwikkelen van een nieuw prototype van nucleaire warmtekrachtkoppeling vergt een vergunningenkader. Dat moet tegemoetkomen aan de dubbele vereiste, enerzijds van de Europese richtlijnen voor nucleaire veiligheid én anderzijds het realiseren van een veilige koppeling tussen nucleaire en industriële toepassingen.
Grzegorz Wrochna (foto) vindt dat er enige afstand, ja zelfs een barrière moet komen tussen de de reactor en de chemische fabriek. “Zeshonderd meter tot één kilometer is voldoende. Op die manier is er geen interferentie tussen de producent en de consument van de energie. De barrière kan een berm of een heuvel zijn. De meeste chemische gassen zijn zwaarder dan lucht. Een berm zou die, in geval van incidenten in de plant, kunnen tegenhouden."
De betrokkenheid, reeds in een vroeg stadium, van zowel ontwerpers als toezichthouders, en het gebruikmaken van de nieuwste technologieën en de ervaring die binnen en buiten Europa werd opgedaan met bestaande nucleaire warmtekrachtkoppelingsinstallaties, moet de uitdagingen op het vlak van veiligheid én vergunningen helpen aangaan om een implementatie tegen 2040 mogelijk te maken.
Link naar deel 1 van deze artikelenreeks
Link naar deel 2 van deze artikelenreeks
Link naar deel 3 van deze artikelenreeks
Link naar deel 5 van deze artikelenreeks
Link naar deel 6 van deze artikelenreeks
