Ember heeft onderzocht hoe Trans-Atlantische interconnectie zowel Noord-Amerika als Europa kan helpen om een veiligere en efficiëntere overgang naar hernieuwbare elektriciteit te bereiken. Ondanks de hoge kapitaalkosten zou het goedkoper kunnen zijn dan andere instrumenten die door beleidsmakers worden overwogen, zoals kernenergie en waterstof. Nu de wereld bouwt aan een toekomst op basis van schone energie, moeten zowel Noord-Amerikaanse als Europese regeringen deze optie volgens Ember serieus overwegen.
"Als het in Noord-Amerika extreem koud is, is het in Europa vaak mild en vice versa. Elke winter en zomer zullen er mogelijkheden zijn om elektronen te verplaatsen van milde weersystemen naar extreme weersystemen in plaats van de gasgeneratoren aan te zetten."
Uitgangspunten
In het paper 'Security and efficiency: The case for connecting Europe and North America' conlcudeert Ember dat, in hun streven naar lagere energieprijzen, voorzieningszekerheid en decarbonisatie de trans-Atlantische interconnectie een waardevol instrument kan zijn. Ondanks de hoge kapitaalkosten zou het goedkoper kunnen zijn dan andere instrumenten die door beleidsmakers worden overwogen, zoals kernenergie en waterstof. Ember pleit voor nader onderzoek door besluitvormers.
In dit document worden twee belangrijke trends verondersteld die de waarde en noodzaak van trans-Atlantische interconnectie onderbouwen.
Ten eerste zullen de elektriciteitsnetten aan beide zijden van de Atlantische Oceaan in de toekomst grotendeels koolstofvrij zijn. Een groot deel van Noordwest-Europa, het noordoosten van de VS en Oost-Canada hebben scenario's in kaart gebracht en toezeggingen gedaan voor bijna-nul koolstofelektriciteit binnen 20 jaar - velen al in 2035. Een groot deel van deze koolstofvrije elektriciteit zal afkomstig zijn van zon, wind en waterkracht, die worden beïnvloed door de weersomstandigheden.
Ten tweede zal de vraag naar elektriciteit de komende 10-20 jaar aanzienlijk toenemen als gevolg van de elektrificatie van vervoer, verwarming en industrie, en de toegenomen vraag naar elektriciteit van datacentra en airconditioning. Het zal ook in toenemende mate worden beïnvloed door weersomstandigheden: de vraag naar elektriciteit stijgt om airconditioning aan te drijven die naar verwachting geleidelijk meer zal worden gebruikt naarmate het klimaat verandert; ook op koude dagen stijgt de vraag naar elektriciteit wanneer elektrische verwarming zijn intrede doet, en neemt deze evenredig toe naarmate meer huizen overschakelen van gas en olie naar elektrische verwarming, met name efficiënte warmtepompen.
De toegenomen impact van weersomstandigheden vereist enorme hoeveelheden flexibiliteit van het net om vraag en aanbod van elektriciteit van uur tot uur op elkaar af te stemmen. Het gaat hierbij om flexibiliteit in beide richtingen. Ten eerste om te voorkomen dat de lichten aan blijven en de prijzen niet stijgen wanneer de vraag hoog is en het aanbod laag. Maar ook – en in toenemende mate – om enorme verspilling (inperking) van schone elektriciteit te voorkomen wanneer het hernieuwbare aanbod hoog is en de lokale vraag laag.
Rol van interconnectie
Interconnectie kan in beide gevallen uitkomst bieden. Door prijspieken, en uiteindelijk de kans dat de lichten uitgaan te verminderen, en door de noodzaak te verminderen om de opwekking van wind- en zonne-energie te beperken wanneer het winderig en zonnig is. In tegenstelling tot een transmissielijn gaat het bij een interconnector twee kanten op: als er aan de ene kant een overschot is en aan de andere kant een tekort, stromen elektronen die kant op. Als het overschot en het tekort omkeren, keert de stroom om.
Ember modelleerde meer dan tien jaar aan weergegevens en ontdekte dat er aanzienlijke mogelijkheden waren voor elektronen die door windenergie werden gegenereerd om ook heen en weer te stromen tussen de continenten. "Veel heeft te maken met verschillen in piekvraag op de twee continenten die zich dagelijks voordoen. Het heeft ook sterke gevolgen voor de dunkelflaute-omstandigheden in Noord-Europa, wanneer wolken alles bedekken, de wind nauwelijks beweegt en de depressie nog verder inzet. Als Europa somber en kalm is, is Noord-Amerika dat meestal niet." Dat schrijft energieexpert Michael Barrnard in zijn, aan het Ember-rapport gelieerde artikel: 'HVDC Transmission Between Europe & North America Makes Fiscal Sense'.
"Als het in Noord-Amerika extreem koud is, is het in Europa vaak mild en vice versa. Elke winter en zomer zullen er mogelijkheden zijn om elektronen te verplaatsen van milde weersystemen naar extreme weersystemen in plaats van de gasgeneratoren aan te zetten."
Impact van 6 uur tijdsverschil
De economische drijfveren voor de Atlantische interconnectie worden grotendeels bepaald door de complementariteit van tijdzones en het weer. Zonne-energie zal aan beide zijden van de Atlantische Oceaan een grote rol spelen. Met een tijdsverschil van zes uur tussen Parijs en New York zullen de zonneprofielen substantiële arbitragemogelijkheden bieden. Europa zal een overschot aan elektriciteit hebben wanneer de oostkust van Noord-Amerika wakker wordt, en 's middags zal Amerika 's avonds een overschot aan elektriciteit hebben.
De lengte van de kabel zorgt voor dagelijkse complementariteit, aangezien de dagelijkse piekvraag zes uur uit elkaar ligt. De verschuiving van zes uur betekent dat de lage vraag 's nachts van 22:00-04:00 uur samenvalt met Frankrijk tijdens de avondpiek van New York, en in New York wanneer Frankrijk wakker wordt.
Correlatie wind
Ember analyseerde de windgegevens van de afgelopen 10 jaar voor drie paar geografische punten uit Europa en Noord-Amerika. Daaruit blijkt onder meer dat er enig bewijs is voor een negatieve correlatie voor de meest winderige dagen aan weerszijden van de Atlantische Oceaan - d.w.z. wanneer het op de ene locatie erg winderig is, zal het op de andere locatie minder winderig zijn. Slechts één dag van de top 20 van meest winderige dagen per jaar was hetzelfde tussen Europa en Noord-Amerika.
Kijkend naar de dagelijkse windsnelheden voor januari tot maart (die meestal de meest winderige maanden en ook de koudste maanden zijn), is het mogelijk om te zien dat de windsnelheden zelden tegelijkertijd hoog zijn in beide regio's (boven 12 m/s), of tegelijkertijd laag (minder dan 6 m/s).
Ember stelt dat verder onderzoek met name aan te bevelen is om de correlatie van wind in meer detail te begrijpen.
Besluitvorming
Een project van deze omvang zal de verdere ontwikkeling van de netten ten goede komen en kan zowel de hernieuwbare bronnen en de variabele vraag verder optimaliseren. Ook kan het zorgen voor aanzienlijke lokale economische voordelen, met name door het scheppen van banen. Dat zal vragen om stevige overheidssteun, van financiering tot vergunningverlening.
Ember schat in dat publieke besluitvormers actie zullen ondernemen als ze de toename van de inperking van zonne- en windenergie in beeld krijgen, evenals de stijgende prijzen tijdens "Dunkelflaute" of groeiende bezorgdheid over het uitgaan van lichten.
Trans-Atlantische interconnectie zal vooral aantrekkelijk zijn als regeringen kijken naar een toekomstige elektrische economie, waarbij het elektriciteitsnet centraal komt te staan in het algehele energiesysteem - een scenario dat steeds waarschijnlijker wordt.
Bekijk al het nieuws