Het stroomnet, de Super El Niño en minder beton 

De alarmbellen over de Super El Niño rinkelen al maanden. Maar waar de meesten denken aan smeltende ijskappen of mislukte oogsten ver weg, is er een probleem dat (letterlijk) veel dichter bij huis ligt. Namelijk in de koperen draden van ons elektriciteitsnet en de betonnen ovens die we steden noemen. Extreme hitte zorgt voor een keiharde overbelasting: precies op het moment dat iedereen de airco aanzet, verliest ons stroomnet zijn transportcapaciteit. Nederland kampt al jaren met een overbelasting van het stroomnet, en juist tijdens hittegolven als nu wordt dat extra zichtbaar.   

Het stroomnet staat op springen 

Als de buitentemperatuur richting de 40 °C gaat, krijgt de aanbodzijde van ons stroomnet een flinke klap. Zonnepanelen hebben namelijk een negatieve temperatuurcoëfficiënt: boven de standaard testtemperatuur van 25 °C daalt hun efficiëntie met zo’n 0,35% tot 0,45% per graad Celsius. Als de panelen 65 °C zijn, wat prima kan tijdens een hittegolf waarin de donkere oppervlakken veel warmte opnemen, verlies je direct bijna een vijfde van je vermogen. Tegelijkertijd zorgt de warmte ervoor dat de elektrische weerstand in de hoogspanningskabels toeneemt volgens de wet: 

R(T) = R_0 [1 + \alpha(T - T_0)] 

Meer weerstand betekent grotere transportverliezen en nóg warmere kabels. Daardoor vervormen de kabels, en hanger ze door. Om smelten van de kabels te voorkomen, moeten netbeheerders vervolgens de maximale stroomsterkte verlagen.  

En dat terwijl de vraag naar koeling explodeert, zeker aangezien hittegolven alleen maar meer zullen voorkomen in de toekomst. De NOS meldde onlangs al dat tienduizenden huishoudens met een warmtepomp of laadpaal via slimme software moeten meehelpen om overbelasting op te lossen door tijdens piekuren automatisch te pauzeren. Een oplossing hiervoor is de transitie naar smart grids en grootschalige decentrale energieopslag (BESS). Door batterijsystemen direct bij transformatorstations te plaatsen, vangen we de zonnepiek overdag lokaal op. Zonder het net te overbelasten, ontladen we die energie weer tijdens de nachtelijke koelpiek. BESS functioneert hierbij als een gigantische, industriële buffer die elektriciteit via chemische weg (meestal lithium-ion of natrium-ion cellen) opslaat op het moment dat er een overschot is. Door dit soort grootschalige batterijcontainers strategisch te koppelen aan het smart grid, kunnen we netcongestie lokaal opvangen en voorkomen dat transformatoren doorbranden wanneer de thermische belasting maximaal is. 

De oceanische regelaar: Wat als de AMOC hapert? 

Om te snappen waarom West-Europa hier extra kwetsbaar is, moeten we uitzoomen naar de Atlantische Oceaan. Waar de rest van de wereld de directe meteorologische klappen van El Niño opvangt, worden wij beschermd door de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC). Deze oceanische transportband brengt warm, zout oppervlaktewater uit de tropen naar het noorden, koelt daar af, zinkt naar de bodem en stroomt als koude dieptezestroom terug. Zie het als de centrale verwarming van Europa; het houdt ons klimaat leefbaar. 

 

Maar de AMOC hapert door de enorme instroom van zoet smeltwater uit Groenland. Als de AMOC significant verzwakt, verandert de impact van El Niño- en La Niña-events op Europa volledig: we verliezen dan namelijk onze oceanische buffer. In plaats van een gelijkmatige opwarming, krijgen we te maken met klimaatamplitudes: extreme, droge winters en felle hittegolven in de zomer omdat de regulerende zeewind wegvalt. Dat betekent dat ons stroomnetwerk niet alleen bestand moet zijn tegen verzengende hitte, maar ook tegen bittere kou. 

Betonnen steden als oven 

De tweede grote crisisplek is onze directe leefomgeving. Moderne steden zijn gebouwd als efficiënte warmte-absorbeerders. Beton en asfalt hebben een lage albedo-waarde (ze reflecteren nauwelijks licht) en een gigantische warmtecapaciteit: 

C_v = \rho \cdot c_p 

Dit betekent dat stedelijk beton overdag massaal thermische energie opslaat om die ’s nachts langzaam uit te stralen. Dit Urban Heat Island (UHI) effect zorgt ervoor dat steden ’s nachts tot wel 10 °C warmer blijven dan het platteland. De trend van onderhoudsvriendelijke ’tegeltuinen’ maakt dit effect alleen maar erger. 

 

In onze eerdere blogs over verduurzaming in de bouw en de toekomst van huizen in Nederland schreven we al over innovatieve isolatie en materialen. Maar de huidige klimaatrealiteit dwingt ons tot een actievere stap: een herinrichting van de openbare ruimte. Geen dichte betonvlaktes, maar schaduwrijke boomkronen, open, groene zones en meer ruimte. 

Bomen koelen de boel namelijk niet alleen met schaduw, maar primair via verdamping. Dit proces onttrekt voelbare warmte aan de lucht, waardoor het werkt als een gigantische, natuurlijke airco, zónder de nadelige warmte-uitstoot of het stroomverbruik van mechanische airco’s. Daarnaast houdt een open, groene bodem water vast, wat bijdraagt aan langdurige thermische buffering. 

Conclusie 

De Super El Niño legt de kwetsbaarheid van onze infrastructuur nog verder bloot. Blind vertrouwen op een elektriciteitsnetwerk dat fysiek gelimiteerd wordt door thermodynamica is niet houdbaar. Slimme netwerken en lokale opslag zullen steeds meer moeten voorkomen, om overbelasting tegen te gaan en om als backup te dienen bij stroomuitval. Tegelijkertijd is tech niet altijd de enige oplossing. Een stad vol beton en airco’s houdt zichzelf op de lange termijn niet overeind; de toekomst vraagt om een een betere balans tussen elektrotechniek en een open, groene leefomgeving. 

Robert Dilber 

Bronnen 

• NOS – “Tienduizenden huishoudens moeten helpen overbelasting stroomnet op te lossen” 
• Potsdam Institute for Climate Impact Research – Nordic Seas Overturning Circulation strengthens as Atlantic Meridional Overturning Circulation weakens, new study 
• Oxford Mail – “”Heatwave means loss in solar panel efficiency – experts say”   
• European Commission – Urban heat islands: managing extreme heat to keep cities cool