06 augustus 2022 ∙ Op het nieuws horen we over problemen met de kerncentrale van Zaporizja (Oekraïne) vanwege onveilig bedrijf, dat op zijn beurt veroorzaakt wordt door kapotgeschoten hoogspanningsverbindingen. Daardoor heeft de centrale geen betrouwbare toevoer van stroom meer. Euh.. toevoer? Een kerncentrale maakt toch juist stroom? Het is iets ingewikkelder. Maak kennis met de term 'eigenbedrijf'.

Hoe kan het dat een kerncentrale in de problemen raakt wanneer er geen betrouwbare toevoer meer is van elektriciteit? Tenslotte maakt zo'n centrale er zelf juist een enorme hoeveelheid van. Zo simpel ligt het dus niet, en trouwens ook niet voor andere thermische centrales zoals kolenstook. In eke centrale van enige afmeting, maar ook in grotere chemische installaties zoals krakers, raffinaderijen en opwerking, is intern behoefte aan elektriciteit. Veel zelfs. Dat is nodig voor het aandrijven van zware koelwaterpompen, voor transportbanden, fornuizen, procesbewaking, afgassenbewerking en tja, eigenlijk voor alles, tot en met het lampje van de plee aan toe. De interne stroomvraag wordt meestal afgekort met de term eigenbedrijf of EB. Wanneer stroom voor het EB niet is gewaarborgd kan een centrale niet draaien.

Een kolencentrale produceert al snel twee tot drie gigawatt thermisch vermogen, waarvan amper de helft in elektriciteit verandert omdat er bij thermische opwek veel verliezen zijn in hete lucht en warm koelwater. Dat koelwater slorpt behalve warmte ook stroom. De pompen zijn geen doetjes en ze trekken elke minuut honderden tonnen water naar binnen. Om zulke pompen aan te drijven loopt de eigen elektriciteitsvraag in de tientallen megawatts. Verder draaien er bij kolencentrales ook continu transportbanden. Een centrale zoals die op de Maasvlakte of in de Eemshaven (ordegrootte 1 tot 1,6 GW) gebruikt al gauw honderd kilo poederkool per seconde en het transporteren, malen en uiteindelijk ook weer afvoeren van as vraagt allemaal stroom. Centrales in waterarme gebieden werken met koeltorens. Ook daar zijn flinke pompen voor nodig. Wanneer de centrale eenmaal draait wordt die stroom op papier uit het eigenbedrijf getapt, hoewel het in de praktijk soms handiger is met een klanttrafo op hetzelfde trafostation te werken als waar ook de opgewekte elektriciteit aan wordt afgegeven. Bij opstarten of afschakelen is rechtstreekste tap van de eigen productie geen optie en dan moet je wel netstroom gebruiken. Het EB-verbruik kan bij een kolencentrale wel oplopen tot 8% van de eigen opwek.

Bij grote chemieclusters zien we EB met een dubbelrol. Complexen zoals DOW, Delesto, Chemelot en diverse raffinaderijen in de Botlek hebben allemaal een netaansluiting op 110 of 150 kV, voldoende om een paar honderd megawatt uit te trekken. In theorie kan het hele complex op netstroom draaien. Maar ze hebben ook allemaal een zogeheten EB-centrale op het terrein staan met grofweg hetzelfde vermogen als hun netaansluiting. Er zijn dan steeds twee opties voorhanden om aan stroom te komen. Bij normaalbedrijf wekken ze min of meer hun eigen stroomvraag op met de EB-centrale, omdat die de mogelijkheid biedt om goedkoop met gas of soms afgas tegelijk stroom, stoom, warmte en koolzuur te maken, die allemaal nut hebben in productieprocessen. De netaansluiting staat dan open, maar doet niet zoveel. Mocht de EB-centrale half of helemaal uitvallen, dan wordt de netaansluiting gebruikt. Niet om vaker beschikbaar te zijn. Twee onafhankelijke manieren zijn noodzakelijk omdat bepaalde productieprocessen niet zomaar kunnen worden stilgelegd. Dat kan gevaar en ontploffingen geven als koelinstallaties of scheiders uitvallen. Valt dus de EB-centrale uit óf valt juist de netaansluiting uit, dan is er geen backup meer en men gebruikt de overgebleven andere manier om de processen gecontroleerd te kunnen stilleggen.

Bij een kerncentrale is de EB-aansluiting noodzakelijk vanwege backupredenen om koelwaterpompen aan de praat te houden, zelfs wanneer de reactor niet kritisch is. Als een centrale zijn vermogen niet kwijt kan omdat zware afvoerverbindingen niet beschikbaar zijn is dat een commercieel probleem, maar als er geen dubbele bedrijfszekerheid is op EB-gebied (dus: eigen productie binnen het complex én een externe invoeding via een EB-aansluiting op het net) zal men de reactor zo snel mogelijk willen stilleggen met het doel zo min mogelijk stroom te gebruiken voor de permanente koeling. Terug tot een niveau dat met zware dieselaggregaten lukt. Kijken we naar Doel en Tihange, dan zien we dat ze hun vermogen op het net sturen op 380 kV, maar dat er ook telkens een kleinere 150 kV-lijn juist terug de centrale in loopt. Bij het veel kleinere Borssele zien we iets eigenaardigs, daar is de afvoerlijn voor vermogen op 150 kV wordt bedreven, terwijl de EB-verbinding 6 kV voert, maar via een speciale klanttrafo rechtstreeks op 380 kV zit aangesloten. Het mag duidelijk zijn, een kerncentrale neemt geen risico.

In Oekraïne zagen we dit voorjaar problemen op het complex van Chernobyl, waar de stilgelegde kerncentrale tegenwoordig een consument van elektriciteit is geworden omdat de oude reactoren (die nog decennialang heet blijven) moeten worden gekoeld. Schade aan een 330 kV-schakeltuin van de voormalige afvoerverbindingen zorgde ervoor dat er geen redundantie meer was in de elektriciteitsvoorziening. Daar werd uiteindelijk op tijd een oplossing gevonden door een kapotgeschoten hoogspanningslijn snel te repareren. Op het centralecomplex van Zaporizja, een veel grotere centrale dan Chernobyl, zijn twee reactors in bedrijf en liggen er vier stil, maar alle zes hebben ze koeling nodig. Deels wordt het vermogen voor de koelpompen opgewekt binnen het eigenbedrijf, maar omdat daar niet kritisch op kan worden vertrouwd als enige methode is het dus ook noodzakelijk dat de centrale onder alle omstandigheden verbinding houdt met het hoogspanningsnet. Daar lijkt het nu mis te gaan, er zijn opnieuw 330- en 750 kV-lijnen beschoten en sommigen zijn beschadigd. 

Dieselaggregaten zijn een tijdelijke oplossing, vermits ze voorhanden zijn. Het is echter alleen verplaatsing van het probleem, want in plaats van elektriciteit (door een draad) moet je nu diesel aanvoeren met tankwagens, dwars door een oorlogsgebied. Stilleggen van een kerncentrale is dus niet mogelijk, het EB blijft altijd behoefte houden aan minimaal een paar megawatt. En zo zijn we bij waar alles om begon, een kerncentrale moet altijd over elektriciteit beschikken, en voor de veiligheid graag op meerdere onafhankelijke manieren. Valt een manier weg, dan is het niet meteen mis, maar dan springen dus wel direct de alarmpjes aan. Zoals we nu op het nieuws vernemen.

Afbeeldingen: Kerncentrale Doel, in totaal goed voor 3 tot 4 GW vermogen, maar zelfs een kerncentrale is dus zelf ook een grootgebruiker van elektriciteit. Onder: een EB-aansluiting (blauw) op de kaart. Opgewekt vermogen wordt via de 380 kV (rood) het net op gestuurd, maar de kleinere EB-aansluiting voorziet het complex van een extra manier om elektriciteit te betrekken, die vooral van pas komt als de reactoren stil liggen.