Energie & Milieu
Een explosieve ontwikkeling
De impact die de elektrische energie op de mensheid heeft, is enorm. Dit leidt tot een steeds maar groeiend verbruik en afhankelijkheid. Langzaam maar zeker begint het milieu de tol te dragen van deze explosieve ontwikkeling.
Tot op het einde van de vorige eeuw werden de straten verlicht door gas- en petroleumlampen. Langzaam aan werd deze verlichting door elektrische boog- en gloeilampen vervangen en hiervoor gebruikte men in het begin gelijkstroom. Hoge spanningen waren in die tijd niet mogelijk en voor een uitvallen van de generator en het afvlakken van pieken werden grote batterijen ingezet.
AC
Op het einde van de 19de eeuw kwam wisselstroom op de proppen, dat voordeel bood bij het afschakelen, het opwekken maar vooral bij het transformeren van de spanning. Het transport werd wat later door een driefasenstructuur verzorgd, dat op de meest economische wijze elektrische energie kon overbrengen en bovendien op gebied van aandrijving en gelijkrichting voordelen bood.
Koppelen
Al voor de Tweede Wereldoorlog koppelde men 2 centrales door hun 36 kV-lijn met elkaar. De bedrijfszekerheid steeg hierdoor zienderogend en in de jaren zeventig kwam in Europa het 400 kV-koppelnet tot stand. Spanning- en frequentiestabilisatie waren het welgekomen gevolg naast een zeer hoge graad van leveringsgarantie.
De toelevering van elektrische energie wordt momenteel door honderden centrales gewaarborgd. Nucleaire centrales zorgen voor de de permanente basisbehoefte terwijl de andere types centrale beter de dagelijkse schommelingen kunnen volgen. : we noemen de klassieke thermische centrales, de hydraulische pompcentrales met spaarbekken en de recentere STEG-eenheden. Tenslotte zijn er nog diesel- en turbojets voorhanden, die echter dure elektriciteit produceren maar adequaat piekvermogens kunnen leveren. Energierendementen kunnen door warmtekrachtkoppeling verhoogd worden. Tot de milieuvriendelijkste types behoren de windgeneratoren, maar hier is het geleverde vermogen nogal beperkt en heeft men plaatselijk te maken met een doordringend geruis.
Milieu
Het spreekt voor zich dat het beste dat we voor het milieu kunnen doen erin bestaat minder energie te verbruiken.
Een daling in het verbruik zal ongetwijfeld de milieu-effecten doen dalen. Het is echter zo dat op dit ogenblik het jaarlijks energieverbruik blijft toenemen. Deze toename is in eerste instantie het gevolg van industriële groei. Op dat vlak zullen er ingrijpende maatregelen moeten genomen worden, maar ook kan een doorgedreven Rationeel Energie Gebruik (REG) veel zoden aan de dijk brengen. Deze REG moet zowel voor productie als voor verbruiker gelden.
REG in een nucleaire centrale
Om na te gaan of REG al dan niet bij loze woorden blijft, bezochten we de kerncentrale in Doel (Antwerpen) waar er door 4 eenheden een vermogen van 2800 MW opgewekt wordt. In 1995 is men met REG begonnen en op dit ogenblik heeft men dank zij meer dan 100 maatregelen al voor 21.844.000 kWh aan energie bespaard. Dit komt overeen met 7645 ton steenkool of een economische energiebesparing van ruim 28 miljoen BEF. Ook op onderhoudskosten kon er voor 18 miljoen bespaard worden naast ecologische voordelen zoals grotere luchtzuiverheid, minder transport en minder afval.
Wat heeft men hiervoor allemaal gedaan ? Uit de 116 gerealiseerde projecten (er waren 394 items ingediend) lichten we er enkele toe.
Relighting
De straatverlichting werd gerelight en de 185 aanwezige armaturen kregen hogedruk natriumlampen in betere behuizing. De vervanging van de lampen is maar nodig na 3 à 4 jaar. Wanneer we de energiebesparing omrekenen in een aantal keer het jaarverbruik in een gezinswoning (3250 kWh), dan stelt deze maatregel op zich al het equivalent van 68 « gezinsjaarverbruiken » voor.
Omheining
Ook de omheiningsverlichting werd aangepakt. Ondermeer omdat de veiligheidscamera’s nu minder licht nodig hebben dan 15 jaar geleden, besloten de REG-verantwoordelijken tot een alternerende uitschakeling van 50%. Van de 640 TL-armaturen (58W) worden er beurtelings slechts 320 aangestoken. Dit resulteert in een besparing van 23 gezinsjaarverbruiken. Anderzijds werd de goede werking van de omheining vroeger elk weekend nagekeken : daatoe brandde deze verlichting enkele uren extra overdag om deze controle toe te laten. Nu voert men de controle met behulp van de monitoren uit en ook tijdens de nachtronden. Deze maatregel is verantwoordelijk voor een bescheiden besparing van 2 gezinsjaarverbruiken, wat toch niet verwaarloosbaar is.
Koeltoren
De hindernisverlichting op de 178 m hoge koeltorens bestaat uit 12 gloeilampen van 1000 W. Zij moeten omwille van het vliegverkeer continu op- en afgeschakeld worden. De vervanging van de kwikcontacten door een elektronische schakelaar (die precies bij de nuldoorgang van de stroom schakelt) zorgt ervoor dat het filament geleidelijker opgloeit. Dit heeft de levensduur van de lampen merkbaar verlengd en dus de vervangingen en het ongevallenrisico doen dalen.
Machinezaal
In de machinezalen van Doel 3 en 4 brandden er tot nu toe 1128 TL-lampen die door 78 puntbronverlichtingen met natrium- en metaaldamplampen werden vervangen. Ook op gebied van gebruik werd nagedacht. Besparing : 100 gezinsjaarverbruiken. In Doel 1 en 2 werden de TL-lampen in armaturen van gehamerd aluminium gestoken : 25 gezinsjaarverbruiken.
Terloops vermelden we dat vervanging der TL-lampen veel uren in beslag neemt en dat deze afvalberg merkbaar gereduceerd werd.
De 940 TL’s van het reactorgebouw branden alleen tijdens de revisies : besparing van 104 gezinsjaarverbruiken.
Korffilter
De zelfreinigende schraapfilters die de talloze visjes en schelpdieren uit de Schelde moeten tegenhouden waren zeer duur in onderhoud en werden dan ook door korffilters vervangen. Tegelijk werd de continue voeding van de sproeicollector voorzien van een aftakking van de koelwaterpomp. Dit alles geeft een besparing van 69 gezinsjaarverbruiken.
Door beter rekening te houden met de getijden kon de motorstroom voor de schoepenregeling begrensd worden : de koelwaterpomp rendeert dan beter en dit alles geeft een besparing van 864 gezinsjaarverbruiken.
Telefonische verlichting
Buiten de normale werkuren werd de verlichting in 3 grote gebouwen gereduceerd tot de nood- en veiligheidsverlichting. Wie daar toch een werk moet opknappen of een controle doen kan via een bepaald telefoonnummer de verlichting automatisch voor een uur doen branden. Dit geeft een besparing van 342 gezinsjaarverbruiken.
Freon 134
De luchtconditionering van de lokalen van het elektrisch hulpgebouw werden tot heden gekoeld met Freon 11 en waterkoeling. Door een andere luchtgekoelde installatie met Freon 134 te gebruiken in combinatie met luchtkoeling, verbeterden zowel het REG-aspect als het onderhoud en het gedrag t.o.v. de ozonlaag. Jaarlijks wordt hierdoor het verbruik van 232 gezinswoningen uitgespaard.
Toerentalregeling
Een energie-audit toonde aan dat er in de component-cooling kring grote besparingen te realiseren waren. Per ombouw was een volwaardige studie nodig maar dank zij de frequentiesturing van de motoren kon men voor 166 gezinsjaarverbruiken sparen.
Veel specialisten
Alleen al door het uitvoeren van boven beschreven projecten is de kerncentrale Doel in staat om het vermogen van een kleine elektrische centrale uit te sparen. Gezien de vraag naar elektrische energie nog steeds blijft stijgen werd de investering in een nieuwe eenheid een tijdje uitgesteld. Dit alles op een economisch verantwoorde wijze. Rationeel energiegebruik is een essentiële factor in de toekomstige energiebalans. Want het opwekken van elektrisch vermogen wordt een zaak van veel specialisten. Boven het hoofd van de wereldbevolking hang de CO²-problematiek, die een zware rem zal leggen op fossiele bronnen. Het nucleair principe kan in dit kader niet weggevaagd worden daar de alternatieve en regeneratieve vermogens vooralsnog ontoereikend zijn.
Stabiliteit
In de toekomst verwacht men zeer vele moeilijk controleerbare energieleveranciers die een hypotheek zullen leggen op de stabiliteit van het net. Om de stabiliteit van het elektriciteitsnet niet in het gedrang te brengen moeten de reservemogelijkheden goed gedimensioneerd worden. Concrete ontwikkelingen zijn hiervoor nodig, zoals supergeleidende spoelen, vliegwielen, gecomprimeerde lucht, supercondensatoren, enz.
Op het gebied van het reactief vermogen verwacht men ook een impasse. Kleine producenten zullen hier vermoedelijk geen aandacht aan besteden. Anderzijds zal de netvervuiling door de doorbraak van vermogenelektronica nog toenemen, wat de keerzijde van de REG voorlopig is. De toenemende afhankelijkheid van kwalitatief hoogstaande stromen zal zeker in de kaart spelen van de actieve UPS.
Besluit
Op een eeuw tijd is de Westerse mens in een hoge graad afhankelijk geworden van elektrische energie. Dit leidt tot een crescendo in verbruik maar met als gevolg een onrustwekkende invloed op het milieu. Stilaan groeit de bewustwording voor deze problematiek. Hieruit zullen ongetwijfeld oplossingen ontstaan die een synthese moeten vormen tussen economische, ecologische en maatschappelijke wetmatigheden.
Herman Paternoster
Environnement & énergie
Un développement explosif
L'impact de l'énergie électrique
sur l'humanité est énorme. Ceci débouche sur une consommation et une
dépendance toujours croissantes. Lentement mais sûrement, le milieu commence
à payer le prix de ce développement explosif.
Jusqu'à la fin du siècle dernier, les rues étaient éclairées au moyen de lampes à gaz et à pétrole. Progressivement, on a procédé au remplacement de cet éclairage par des lampes à arc et des lampes à incandescence électriques et, pour ce faire, on avait recours au courant continu. Les hautes tensions étaient impossibles à cette époque et, pour compenser la défaillance du générateur ou pour l'aplanissement des crêtes, on faisait appel à d'importantes batteries.
AC
A la fin du 19ème siècle est apparu le courant alternatif qui offrait un avantage certain pour déconnecter, générer mais surtout transformer la tension. Un peu plus tard, le transport était assuré par une structure à trois phases, permettant le transfert d'énergie électrique d'une façon économique et offrant en outre de nets avantages au niveau de l'entraînement et du redressement.
Le couplage
Déjà avant la seconde guerre mondiale, on couplait 2 centrales au moyen d'une ligne de 36 kV. La fiabilité s'est ainsi nettement accrue et dans les années septante, l'Europe a vu l'apparition d'un réseau de couplage de 400 kV. La stabilisation de la tension et de la fréquence en étaient les conséquences bienvenues en plus d'un degré très élevé de garantie de fourniture.
La fourniture d'énergie électrique est actuellement garantie par des centaines de centrales. Les centrales nucléaires assurent en permanence les besoins de base tandis que les autres types de centrales sont plus à même de suivre les fluctuations journalières : il s'agit des centrales thermiques classiques, des centrales hydrauliques de pompage et les unités TGV plus récentes. Notons encore les diesel jets et turbo jets qui produisent une électricité coûteuse mais qui sont capables de fournir de façon adéquate des crêtes de puissance.
Les rendements énergétiques peuvent être améliorés grâce à des installations de cogénération. Parmi les types plus écologiques, nous notons les générateurs à éolienne mais la puissance qu'ils délivrent est relativement limitée et on note localement des cas de bruissement pénétrant.
L'environnement
Il est évident que le meilleur service que nous puissions rendre à l'environnement est d'utiliser moins d'énergie. Une baisse de la consommation entraînera sans aucun doute les effets sur le milieu. Nous constatons au contraire que la consommation annuelle en énergie ne fait qu'augmenter. Cette augmentation est avant tout une conséquence de la croissance industrielle. Dans ce domaine, nous devrons prendre des mesures draconiennes mais une Utilisation Rationnelle de l'Energie (URE) approfondie pourra également fournir d'excellents résultats.
Cette URE devra être appliquée aux producteurs comme aux utilisateurs.
L'URE dans une centrale nucléaire
Afin de vérifier si l'URE ne se traduit pas par de vaines paroles, nous avons visité la centrale nucléaire de Doel (Anvers) où 4 unités génèrent une puissance de 2800 MW. L'URE a été introduite en 1995 et aujourd'hui, on a économisé 21.844.000 kWh en énergie grâce à plus de 100 mesures. Ce chiffre correspond à 7.645 tonnes de charbon ou une économie d'énergie correspondant à quelques 28 millions BEF. Une somme de 18 millions a pu aussi être économisée sur les frais d'entretien en plus des avantages écologiques tels qu'un gain en pureté de l'air, moins de transports et moins de déchets.
Qu'a-t-on fait pour obtenir ces résultats ? Nous aborderons quelques uns parmi les 116 projets réalisés (394 projets avaient été introduits).
Aménagement de l'éclairage public
L'éclairage public a été renouvelé et les 185 armatures présentes ont bénéficié de lampes au sodium à haute pression dans de meilleurs boîtiers. Le remplacement de ces lampes ne s'impose qu'après 3 à 4 ans. Lorsque nous convertissons cette économie d'énergie en un certain nombre de fois la consommation annuelle d'une maison familiale (3.250 kWh), cette mesure représente déjà en soi l'équivalant de 68 "consommations familiales annuelles".
La clôture
L'éclairage de la clôture a également bénéficié de mesures. Comme les caméras de sécurité nécessitent moins de lumière qu'il y a 15 ans, les responsables de l'URE ont décidé une coupure alternante de 50 %. Des 640 armatures TL (58 W), 320 seulement sont allumées alternativement. Ceci débouche sur une économie de 23 consommations familiales annuelles. D'autre part, le bon fonctionnement de la clôture était par le passé vérifié chaque week-end : ceci impliquait un allumage supplémentaire de jour, correspondant à plusieurs heures et permettant l'exécution de ce contrôle. Ce contrôle est effectué aujourd'hui à l'aide de moniteurs et pendant les rondes de nuit. Cette mesure est responsable d'une économie modeste de 2 consommations familiales annuelles, ce qui n'est toutefois pas négligeable.
Les tours de refroidissement
L'éclairage de signalisation sur les tours de refroidissements d'une hauteur de 178 m comprend 12 lampes à incandescence de 1000 W. A cause du trafic aérien, cet éclairage doit clignoter en permanence et donc subir des branchements et des coupures continus. Le remplacement des contacts au mercure par un commutateur électronique (qui établit la connexion avec précision lors du passage à zéro) assure l'incandescence progressive du filament. La longévité des lampes s'en est trouvée sensiblement accrue, débouchant ainsi sur une réduction des remplacements et des risques d'accidents.
La salle des machines
Dans les salles des machines de Doel 3 et 4 brûlaient jusqu'ici 1128 lampes TL qui ont été remplacées par 78 éclairages à source ponctuelle munis de lampes au sodium et de lampes à vapeur métallique. La consommation a également bénéficié d'une attention particulière. Economie : 100 consommations familiales annuelles. A Doel 1 et 2, les lampes TL ont été placées dans des armatures en aluminium martelé : 25 consommations familiales annuelles.
Mentionnons finalement que le remplacement des lampes TL exigeait de nombreuses heures de travail et que cet amoncellement de déchets a été notablement réduit.
Les 940 TL du bâtiment des réacteurs ne brûlent que pendant les révisions : économie de 104 consommations familiales annuelles.
Les filtres à manne
Les filtres autonettoyants à raclage, destinés à retenir les innombrables poissons et crustacés de l'Escaut, se sont avérés très chers à l'entretien et ont été remplacés par des filtres à manne. L'alimentation continue du collecteur d'arrosage a été pourvue d'un branchement à partir de la pompe de l'eau de refroidissement. L'ensemble a débouché sur une économie de 69 consommations familiales annuelles.
En tenant compte des marées, on a pu limiter le courant du moteur pour le réglage des aubes : la pompe de l'eau de refroidissement a maintenant un meilleur rendement et l'ensemble a donné lieu à une économie de 864 consommations familiales annuelles.
L'éclairage téléphonique
En-dehors des heures normales de travail, l'éclairage de 3 grands bâtiments a été réduit à un éclairage de secours et de sécurité. Lorsqu'un travail doit être effectué dans l'un de ces bâtiments, on peut demander via un numéro de téléphone spécial le fonctionnement de l'éclairage pendant un laps de temps d'une heure. Economie : 342 consommations familiales annuelles.
Le Fréon 134
Le conditionnement de l'air des locaux du bâtiment électrique auxiliaire était refroidi auparavant par du Fréon 11 et un refroidissement à eau. En utilisant une autre installation à refroidissement par air avec du Fréon 134 en combinaison avec un refroidissement par air, on a constaté une amélioration, non seulement par rapport au facteur d'URE mais également au niveau de l'entretien et du comportement relatif à la couche d'ozone. Annuellement, on bénéficie ici d'une économie de 232 consommations familiales annuelles.
La régulation du régime
Un audit énergétique a indiqué que d'importantes économies étaient possibles dans le circuit de refroidissement des composants. Il a fallu une étude approfondie par transformation mais, grâce à la commande des moteurs sur base des fréquences, on a pu économiser 166 consommations familiales annuelles.
De nombreux spécialistes
Rien que par l'exécution des projets décrits ci-dessus, la centrale nucléaire de Doel est en mesure d'économiser la puissance d'une petite centrale électrique. Comme la demande en énergie électrique poursuit sa croissance, les investissements prévus pour une nouvelle unité ont été provisoirement postposés. Tout ceci s'effectue d'une façon économiquement réfléchie. L'utilisation rationnelle de l'énergie est un facteur essentiel dans le futur équilibre énergétique. La génération de puissance électrique devient réellement une question impliquant de nombreux spécialistes. L'ensemble de la population mondiale doit faire face à la problématique du CO2 qui se traduira par un freinage important par rapport aux sources fossiles. Dans l'état actuel des choses, il est impensable de ne pas tenir compte du principe nucléaire car les puissances alternatives et de régénération sont pour le moment insuffisantes.
Conclusion
En l'espace d'un siècle, l'homme occidental est devenu dans une mesure importante dépendant de l'énergie électrique. Ceci débouche sur un crescendo de la consommation avec, pour conséquence, une influence inquiétante sur l'environnement. La conscience envers cette problématique connaît une croissance progressive. Elle débouchera sans nul doute sur des solutions qui devront former la synthèse entre les conformités aux lois économiques, écologiques et sociales.
Herman Paternoster
