Hoogspanningsleidingen bevinden zich in de buurt van een elektriciteitsstation aan de rand van Sydney. Reuters
De energiemarkt van Australië is een prominent onderdeel van onze dagelijkse nieuwscyclus. Temidden van de eindeloze ideologie en politiek die in de sector ronddraaien, worden technische termen als "baseload power" en "dispatchable generation" zo vaak rondgegooid dat er een gevaar bestaat dat de betekenis van deze termen verloren kan gaan in het publieke debat.
De term "energiecrisis" is bandied rond vrij los met enige verwarring rond of de crisis over prijzen of leveringszekerheid gaat. De politiek hiervan is helse en grotendeels vermijdbaar als alle partijen in de politiek consistente en principiële aandacht hadden besteed aan het energiebeleid gedurende de 20-jaren sinds de vorming van de Nationale energiemarkt.
Het is de moeite waard om het record recht te zetten over de betekenis van sommige van deze termen en hoe deze zich verhouden tot klimaatbeleid, nieuwe technologieën en de voortgang van markthervorming en -regelgeving in Australië.
Deze verklarende woordenlijst, die zeker niet volledig is, is een eerste stap.
Baseload vermogen
Baseload power verwijst naar opwekkingsbronnen die over het algemeen het hele jaar door actief zijn en op stabiele outputniveaus werken. De continue werking van basislastbronnen is economisch zinvol omdat ze lage bedrijfskosten hebben ten opzichte van andere energiebronnen. De waarde van baseload-installaties is meestal economisch en houdt geen verband met hun vermogen om de constant wisselende systeemvraag te volgen.
Baseload-installaties omvatten kolen- en gasgestookte centrales met gecombineerde cyclus. Australië is echter internationaal verplichting om de CO2-uitstoot te verminderen, is het beperken van de economische levensvatbaarheid van traditionele basislastbronnen.
Met kolen gestookte centrales zoals deze in Loy Yang worden geleidelijk aan met pensioen.
Groothandelsmarkt (de "nationale energiemarkt")
De term nationale energiemarkt is verwarrend omdat het verwijst naar een concurrerende markt voor groothandelsenergie, meestal aan de oostkust van Australië. Het omvat niet West-Australië of het Northern Territory en omvat ook het gassysteem. Op de Nationale Energiemarkt kunnen allerlei energiebronnen op utiliteitsschaal worden aangesloten op een transmissiesysteem om te voldoen aan grootschalige stroomvereisten.
De industrie heeft het echter over de "energiemarkt" of zelfs de "NEM", maar kan ook verwijzen naar de gehele toeleveringsketen die de netwerken voor spanningsoverdracht en midden- en laagspanningsdistributie omvat, evenals de detailhandel voor de eindgebruiker. De prijzen die consumenten zien, omvatten al deze aspecten van de supply chain. Dit kan de verwarring aanzienlijk vergroten.
De groothandelsmarkt wordt een 'markt' genoemd omdat er concurrentie is tussen generatoren. Elke generator plaatst dagelijkse "prijsbiedingen" om stroom te verkopen en past elke vijf minuten hoeveelheden aan in 10-prijsbanden. Op deze manier wordt de verkoop van stroom afgestemd op de beschikbare energie en prestaties van de productie-eenheid.
De markt werkt om alle variabele en "verzendbare" bronnen efficiënt te verzenden om de kosten van elektriciteit te minimaliseren. De Operator van de Australische energiemarkt (AEMO) coördineert de nationale energiemarkt.
Groothandelsprijs
De groothandelspotprijs waartegen stroom wordt verhandeld in de NEM, is gebaseerd op de best geaccepteerde generatoraanbiedingen om vraag en aanbod in elke regio in evenwicht te brengen. Dit is bedoeld om efficiënt gedrag van generatoren aan te moedigen en om een efficiënte sturing van middelen te coördineren.
Opbergen
Opslag verwijst naar energie die wordt opgevangen voor later gebruik, meestal in een batterij. Elektriciteit was in het verleden duur om op te slaan, maar de kosten van opslag zullen naar verwachting blijven dalen met de verbetering van batterijtechnologieën. Bijvoorbeeld, lithium-ion batterijen werden ontwikkeld voor mobiele communicatie en laptops, maar worden nu opgeschaald voor elektrische voertuigen en energieopslag op utiliteitsschaal.
Lithium-ionbatterijen zijn ontwikkeld voor mobiele telefoons, maar worden nu gebruikt als onderdeel van elektrische voertuigen zoals Tesla Inc's Model S en Model X. Reuters
Vanwege traditioneel lage opslagniveaus in het systeem, moet elektriciteit meestal binnen enkele seconden worden gegenereerd wanneer dit nodig is, anders kan de stabiliteit van het systeem in gevaar worden gebracht. Opslagtechnologie wordt waardevoller naarmate de marktpenetratie van wind- en zonne-energie toeneemt. Met dalende kosten van verschillende batterijtechnologieën wordt dit gemakkelijker te leveren.
Vraag (en piekvraag)
De vraag verwijst naar de hoeveelheid elektriciteit die nodig is om op elk moment aan het verbruik te voldoen. Vermogen verwijst naar de snelheid van energieverbruik in megawatt (miljoenen Watt of MW), terwijl energie in megawattuur (MWh) verwijst naar het totale verbruik over een periode, zoals een dag, maand of jaar.
Piekvraag is het hoogste energieverbruik dat in een bepaald seizoen vereist is, zoals verwarming in de winter of koeling in de zomer. Het is een essentiële maatregel omdat het bepaalt hoeveel generatieapparatuur nodig is om onverwachte storingen te dekken en een betrouwbare levering te behouden.
Verzonden generatie
Verzendbare opwekking verwijst naar een soort opwekking op basis van fossiele brandstoffen of waterkracht die kan worden geregeld om vraag en aanbod van elektriciteit in evenwicht te brengen. Meer flexibele elektriciteitscentrales op basis van aardgas (zoals open-cyclus gasturbines of waterkrachtcentrales) kunnen bij gedeeltelijke belasting werken en reageren op kortetermijnveranderingen in vraag en aanbod.
Flexibiliteit is hier de sleutel. Opslag kan ook flexibiliteit bieden, zowel van batterijen als van pomp-hydro-opslag. De behoefte aan dergelijke middelen wordt steeds urgenter vanwege pensioen van de oudere baseload-installaties en de groeiende hoeveelheid minder emissie-intensieve energiebronnen.
Frequentiecontrole
Synchrone generatoren in krachtcentrales draaien met ongeveer 50 cycli per seconde. Deze snelheid wordt "frequentie" genoemd (Hertz, symbool Hz). Het beheersen van deze constante frequentie is essentieel voor het handhaven van de betrouwbaarheid.
Als er ergens productieverlies optreedt, wordt extra stroom door het elektriciteitsnet van andere fabrieken getrokken. Hierdoor worden de rotors van deze generatoren langzamer en daalt de systeemfrequentie. Een belangrijke parameter is de zogenaamde "maximale snelheid van verandering van frequentie". Hoe sneller de frequentie verandert, hoe minder tijd beschikbaar is om corrigerende maatregelen te nemen.
Traagheid
Traagheid verwijst naar het vermogen van een systeem om een constante frequentie te handhaven na een significante onbalans tussen generatie en belasting. Hoe hoger de traagheid, hoe langzamer de frequentie verandert na een storing.
Een kritische zorg is dat traagheid bijna altijd voldoende moet zijn om een stabiel vermogen mogelijk te maken. Aangezien veel kolencentrales met pensioen gaan, neemt de hoeveelheid traagheid aanzienlijk af.
Uiteindelijk zullen krachtsystemen expliciet traagheid moeten bieden door synchrone rotoren toe te voegen (onafhankelijk van de stroomopwekking) of door andere vermogenssysteembesturingen te bieden die zeer snel kunnen reageren op afwijkingen in de frequentie van het voedingssysteem. Deze kunnen worden gebaseerd op een combinatie van opslag en geavanceerde vermogenselektronica die vandaag al beschikbaar is.
Regionale markten binnen de nationale energiemarkt
De Nationale Energiemarkt werkt als vijf onderling verbonden regionale markten in de oostelijke staten: Queensland, New South Wales, Victoria, Zuid-Australië en Tasmanië. Dit weerspiegelt de manier waarop de energiesystemen oorspronkelijk werden opgezet onder staatsautoriteiten.
De nationale energiemarkt kan niet werken als een interne markt met een enkele prijs vanwege twee belangrijke factoren. Het is niet kosteneffectief om de beperkingen van de energietransmissie tussen de provinciegebieden volledig te verwijderen, en elektrische verliezen in de energietransmissie betekenen dat elke locatie een andere prijs vereist om de impact van deze verliezen efficiënt weer te geven.
Wanneer er grote stroomstromen tussen regio's zijn, kunnen de prijzen variëren tot 30% tussen regio's als gevolg van verliezen. Hoge prijzen doen zich voor wanneer er een stroomtekort is ten opzichte van de vraag. Negatieve prijzen treden op wanneer de belasting lager is dan de minimale stabiele toegewijde generatie. Tijdens periodes van hoge prijzen (meestal vanwege de grote vraag of, minder vaak, vanwege lagere capaciteit) kunnen grotere prijsverschillen optreden wanneer de interconnectoren hun limieten bereiken, waardoor zeer dure generaties in de importregio worden verzonden.
De nationale energiemarkt is actief langs de oostkust van Australië.
interconnectoren
Gezien de lange afstanden op de nationale energiemarkt (4000km van eind tot eind, het langste synchrone energiesysteem ter wereld), zijn er aanzienlijke beperkingen in de transmissiecapaciteit tussen de op de staat gebaseerde regio's. Deze beperkingen krijgen een speciale behandeling die 'interconnectoren' wordt genoemd.
De marginale vermogensverliezen over deze interconnectoren worden elke vijf minuten berekend om een efficiënte verzending van middelen te ondersteunen en om ervoor te zorgen dat de spotprijzen in elke regio efficiënt zijn en consistent met de heersende vraag en aanbod. Deze interconnectoren hebben echter een beperkte capaciteit (vanwege oververhitting en andere factoren) en AEMO beheert hun gebruik zorgvuldig om te zorgen voor evenwicht en inertie in verschillende regio's.
Ondersteunende diensten en spinningreserve
Ondersteunende diensten verwijzen naar verschillende methoden die de markt nodig heeft voor consistente frequentie- en spanningsregeling. Ze behouden de kwaliteit van de voeding en ondersteunen de stabiliteit van het voedingssysteem tegen storingen. Deze frequentieregeling is vereist tijdens normaal bedrijf om de continue balans tussen vraag en aanbod van energie te handhaven. Voor dit doel wordt enige opwekkingscapaciteit in reserve gehouden om de output op en neer te variëren om het totale systeemgeneratieniveau aan te passen.
Dit verschil tussen het maximale uitgangsvermogen en het lagere bedrijfsniveau wordt "spinreserve" genoemd. Spinreserve is ook vereist voor outputreductie om plotselinge ontkoppeling van belasting of plotselinge toename van zonne- of windenergie te dekken.
Transmissie-upgrades
Het upgraden van het transmissiesysteem, inclusief de interconnectoren, is een complex regelgevingsproces. Transmissie heeft een significante waarde in de hele stroomvoorzieningsketen van producenten tot consumenten.
Deze waarde is gemakkelijk om op elk moment de gegeven marktomstandigheden voor elektriciteit te meten. Maar het is moeilijk te voorspellen wanneer deze interconnectoren moeten worden gebouwd of vervangen, omdat sommige transmissieactiva tot 80 jaar kunnen werken. Aanzienlijke coördinatie is vereist bij het plannen van nieuwe investeringen, omdat de locatie en timing van de inzetbaarheid van nieuwe capaciteit voor hernieuwbare opwekking onzeker en variabel is.
30-minuten prijsafrekeningsvensters (en vijf minuten)
Generatoren betalen de spotprijs voor al hun output, en consumenten (via retailers) betalen de spotprijs voor hun consumptie door AEMO. Deze "handelsprijs" wordt elke 30 minuten berekend met het doel de kasstromen af te handelen (als een gemiddelde van de verzendprijs van vijf minuten). Dit proces wordt "afrekening" genoemd.
Er is een plan om in de komende drie jaar naar een regeling van vijf minuten te gaan. Dit zou helpen flexibelere hulpbronnen (inclusief batterijen) te belonen, omdat deze efficiënter reageren op de impact van plotselinge veranderingen in de output.
Over de auteurs
Ariel Liebman, adjunct-directeur, instituut van Monash Energy Materials and Systems, en senior docent, faculteit informatietechnologie, Monash University en Ross Gawler, Senior Research Fellow, Monash University
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
Boeken over het milieu uit de bestsellerlijst van Amazon
"Stille lente"
door Rachel Carson
Dit klassieke boek is een mijlpaal in de geschiedenis van de milieubeweging en vestigt de aandacht op de schadelijke effecten van pesticiden en hun impact op de natuurlijke wereld. Carsons werk hielp de moderne milieubeweging te inspireren en blijft vandaag de dag relevant, terwijl we blijven worstelen met de uitdagingen van de gezondheid van het milieu.
Klik voor meer info of om te bestellen
"De onbewoonbare aarde: leven na opwarming"
door David Wallace-Wells
In dit boek biedt David Wallace-Wells een krachtige waarschuwing voor de verwoestende effecten van klimaatverandering en de dringende noodzaak om deze wereldwijde crisis aan te pakken. Het boek is gebaseerd op wetenschappelijk onderzoek en praktijkvoorbeelden om een ontnuchterende kijk te geven op de toekomst die we tegemoet gaan als we geen actie ondernemen.
Klik voor meer info of om te bestellen
"Het verborgen leven van bomen: wat ze voelen, hoe ze communiceren? Ontdekkingen uit een geheime wereld"
van Peter Wohlleben
In dit boek verkent Peter Wohlleben de fascinerende wereld van bomen en hun rol in het ecosysteem. Het boek is gebaseerd op wetenschappelijk onderzoek en Wohlleben's eigen ervaringen als boswachter om inzicht te bieden in de complexe manieren waarop bomen met elkaar en de natuurlijke wereld omgaan.
Klik voor meer info of om te bestellen
"Ons huis staat in brand: scènes van een gezin en een planeet in crisis"
door Greta Thunberg, Svante Thunberg en Malena Ernman
In dit boek geven klimaatactiviste Greta Thunberg en haar familie een persoonlijk verslag van hun reis om het bewustzijn te vergroten over de dringende noodzaak om klimaatverandering aan te pakken. Het boek geeft een krachtig en ontroerend verslag van de uitdagingen waarmee we worden geconfronteerd en de behoefte aan actie.
Klik voor meer info of om te bestellen
"The Sixth Extinction: een onnatuurlijke geschiedenis"
door Elizabeth Kolbert
In dit boek onderzoekt Elizabeth Kolbert het voortdurende massale uitsterven van soorten als gevolg van menselijke activiteiten, waarbij ze gebruik maakt van wetenschappelijk onderzoek en voorbeelden uit de praktijk om een ontnuchterende kijk te geven op de impact van menselijke activiteit op de natuurlijke wereld. Het boek biedt een dwingende oproep tot actie om de diversiteit van het leven op aarde te beschermen.
