MWth (megawatt thermisch): wat betekent deze eenheid?
Als je op deze site een artikel leest over een nieuwe kerncentrale, een geothermieproject of een fusiereactor, kom je vaak de eenheid MWth tegen: megawatt thermisch. Dat klinkt technisch, maar het idee erachter is simpel. Het is een maat voor hoeveel warmte een installatie per seconde produceert, ongeacht wat er verderop met die warmte gebeurt. Vergelijk het met de brander van een cv-ketel: die levert een bepaald vermogen aan warmte, of je die warmte nu gebruikt om een huis te verwarmen, of om via een omweg elektriciteit op te wekken.
Het onderscheid met het bekendere MWe (megawatt elektrisch) is daarbij cruciaal. Van de warmte die een kerncentrale of geothermiebron produceert, gaat een flink deel verloren voordat die als bruikbare elektriciteit uit het stopcontact komt. MWth beschrijft dus de "ruwe" energie die vrijkomt, nog vóór eventuele omzetting; MWe is wat er aan bruikbaar elektrisch vermogen overblijft. Wie deze twee eenheden door elkaar haalt, overschat al snel hoeveel stroom een installatie werkelijk levert.
Wat is het precies?
Een watt is de basiseenheid van vermogen: de hoeveelheid energie die per seconde wordt geleverd of verbruikt. Eén megawatt is een miljoen watt, ongeveer het vermogen dat nodig is om enkele honderden huishoudens van stroom te voorzien. Zet je er "th" achter, dan gaat het specifiek om warmtevermogen: hoeveel energie in de vorm van hitte een bron per seconde afgeeft, bijvoorbeeld door kernsplijting, een fusiereactie, hete aardlagen of verbranding.
Bij de meeste elektriciteitscentrales, of ze nu op kernenergie, kolen of gas draaien, wordt die warmte niet direct gebruikt. Ze verhit water tot stoom, de stoom drijft een turbine aan, en de turbine drijft een generator aan die elektriciteit opwekt. Bij elke stap gaat energie verloren, vooral als restwarmte die de omgeving in verdwijnt via koeltorens of koelwater. Dat is geen kwestie van slecht ontwerp: de natuurkunde stelt een harde grens (het zogeheten Carnot-rendement) aan hoeveel van een warmtebron ooit in mechanische arbeid of elektriciteit kan worden omgezet. Een kerncentrale zet daardoor doorgaans maar zo'n 33 tot 37 procent van haar MWth om in MWe; moderne gascentrales met een gecombineerde cyclus halen 55 tot 60 procent.
Bij andere toepassingen wordt de warmte helemaal niet omgezet in elektriciteit, maar direct gebruikt als warmte: voor verwarming van woningen via een warmtenet, voor het verwarmen van kassen, of voor industriële processen die hitte nodig hebben. In dat geval is het omzettingsverlies veel kleiner en komt bijna het volledige MWth-vermogen terecht bij de eindgebruiker. Daarom is MWth niet alleen een tussenstap in de berekening van elektriciteitsproductie, maar ook een zelfstandige, bruikbare maat voor warmteleverantie.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel van de eenheid MWth is vergelijkbaarheid. Een kernreactor, een fusie-experiment, een diepe aardwarmtebron en een biomassaketel werken volgens heel verschillende principes, maar allemaal produceren ze uiteindelijk warmte. Door dat vermogen in dezelfde eenheid uit te drukken, kunnen ontwerpers, beleidsmakers en journalisten technologieën met elkaar vergelijken zonder in de details van elk proces te duiken.
Daarnaast wint MWth aan belang omdat de verwarming van gebouwen en industrie een van de moeilijkste stukken van de energietransitie is. Elektriciteit opwekken zonder fossiele brandstoffen lukt inmiddels op grote schaal met wind- en zonne-energie, maar warmte is lastiger te vergroenen: het is duur om over lange afstanden te transporteren en niet elk proces laat zich makkelijk elektrificeren. Installaties die hun MWth direct als warmte kunnen leveren, aan een warmtenet of aan de industrie, bieden daarom een alternatief route, naast de omweg via elektriciteit.
Bij nieuwe kernreactorontwerpen en kernfusie speelt nog iets anders mee. Veel van deze projecten zijn zo klein of experimenteel dat ze (nog) geen stroom leveren, of dat hun ontwerp zowel voor stroom als voor warmte of waterstofproductie geschikt moet zijn. In dat stadium is MWth de eenheid waarmee de kernprestatie van de reactor of het experiment zelf wordt uitgedrukt, los van wat er later mee gebeurt.
Voorbeelden uit de praktijk
Kerncentrale Borssele (Nederland) heeft een thermisch vermogen van circa 1.500 MWth, waarvan netto ongeveer 485 MWe als elektriciteit het net op gaat. Het verschil tussen die twee getallen laat precies zien hoeveel energie er tijdens de omzetting verloren gaat als warmte aan de omgeving.
NuScale Power (VS) ontwikkelt met zijn VOYGR-ontwerp kleine modulaire reactoren (SMR's) die per module ongeveer 250 MWth en 77 MWe leveren. Het eerste grote Amerikaanse project met deze techniek, bij Idaho Falls, werd in 2023 stopgezet vanwege sterk gestegen kosten; het laat zien dat de weg van ontwerp naar werkende centrale allesbehalve vanzelfsprekend is.
ITER, de internationale experimentele fusiereactor in Zuid-Frankrijk, is ontworpen om met 50 MW ingaand vermogen 500 MW fusievermogen (thermisch) te produceren, een factor tien winst die in de fusiewereld "Q=10" heet. De planning van dit project is de afgelopen jaren herhaaldelijk opgeschoven; de meest recente herziening (2024) verschuift volledige experimenten met de brandstofcombinatie deuterium-tritium naar op zijn vroegst eind jaren dertig.
In Nederland leveren diepe geothermieprojecten, vooral in de glastuinbouw rond het Westland, doorgaans een vermogen van enkele tot enkele tientallen MWth per put, warmte die rechtstreeks naar kassen gaat zonder tussenkomst van een turbine.
Tot slot bouwt Kairos Power (VS) in Oak Ridge, Tennessee, sinds 2022 aan Hermes, een testreactor van naar verluidt circa 35 MWth die gekoeld wordt met gesmolten zout. Het is geen centrale die stroom levert, maar een demonstratieproject om te bewijzen dat het reactorconcept veilig en betrouwbaar warmte kan produceren, een noodzakelijke stap voordat grotere, commerciële versies gebouwd kunnen worden.
Hoe ver is de techniek?
MWth is zelf geen technologie die zich ontwikkelt, maar de bronnen die warmte in die eenheid leveren, verschillen sterk in volwassenheid. Kernsplijting in grote centrales is decennia oude, bewezen techniek. Diepe geothermie is technisch beheerst maar sterk afhankelijk van de ondergrond ter plekke, en niet overal even rendabel. Kleine modulaire reactoren bevinden zich in de fase van eerste vergunningen en pilotprojecten; op wereldschaal zijn er relatief weinig commerciële eenheden daadwerkelijk in bedrijf, ondanks veel aangekondigde plannen. Kernfusie ten slotte staat het verst van commerciële toepassing af: in december 2022 lukte het onderzoekers bij de Amerikaanse National Ignition Facility voor het eerst om met laserfusie meer energie uit een testcapsule te halen dan er direct op werd afgevuurd (3,15 megajoule eruit tegen 2,05 megajoule erin). Dat was een belangrijke wetenschappelijke mijlpaal, maar geen netto energiewinst voor de hele installatie: de lasers zelf verbruikten voor dat schot circa 300 megajoule aan elektriciteit uit het net.
Belangrijke obstakels voor bredere toepassing van MWth-bronnen zijn de hoge bouwkosten en lange doorlooptijden van nieuwe kerncentrales en SMR's, de beperkte afstand waarover warmte zonder groot energieverlies getransporteerd kan worden (doorgaans hooguit enkele tientallen kilometers), en de noodzaak om warmtenetten en industriële afnemers fysiek aan te sluiten op de bron. Dat laatste is vaak een grotere praktische hindernis dan de techniek zelf.
Wie werken eraan?
Op het gebied van kleine modulaire reactoren zijn Amerikaanse bedrijven als NuScale Power, X-energy en TerraPower toonaangevend, naast Rolls-Royce SMR in het Verenigd Koninkrijk en staatsbedrijf CNNC in China, dat met de Linglong One-reactor een van de eerste commerciële SMR's bouwt. Op het gebied van kernfusie werkt de ITER-organisatie samen met de Europese Unie, de Verenigde Staten, China, Rusland, Japan, Zuid-Korea en India; daarnaast zijn er particuliere fusiebedrijven zoals Commonwealth Fusion Systems in de VS.
In Nederland houden onder meer TNO en Energie Beheer Nederland (EBN) zich bezig met de ontwikkeling van diepe geothermie, terwijl warmtebedrijven zoals Ennatuurlijk en Vattenfall Warmte de aansluiting van MWth-bronnen op stedelijke warmtenetten verzorgen. Kennisinstituut NRG in Petten houdt zich bezig met nucleair onderzoek en reactortechnologie in Nederlandse context.