Verkiezingen 2017: Duurzaamheid

Door mux op zaterdag 17 december 2016 13:30 - Reacties (20)
Categorie: Verkiezingen 2017, Views: 3.153

De vorige keer blogde ik over ťťn helft van ons ministerie van IenM - Infrastructuur en Milieu. Dit keer hebben we het over de andere helft - en over duurzaamheid meer in het algemeen. Want voor de doelgroep van Tweakers is dit waarschijnlijk het grootste en meest belangrijke onderwerp waar we mee te maken (zullen) hebben.

Klimaatverandering en energie

Laten we maar even met de deur in huis vallen; we zitten nu al een tijdje met een globaal probleem. Het klimaat verandert aanzienlijk door toedoen van overtollige broeikasgasuitstoot (en ontbossing, en nog een aantal andere dingen). Deze broeikasgassen worden overweldigend uitgestoten door zaken die te maken hebben met energiewinning voor menselijke doeleinden.

https://www.epa.gov/sites/production/files/2016-05/global_emissions_sector_2015.png

Volgens de energy theory of economic growth betekent - heel erg grofweg gesteld - meer bruikbare energie = meer welvaart. Voor het grootste deel van de mensheid klopt dit ook; periodes van snelle groei gingen gepaard met nog veel snellere energiebenutting en omgekeerd. De overgrote meerderheid van de wereldbevolking leeft nog niet op het welvaartsniveau dat wij hier genieten, dus het is vrijwel zeker dat wereldwijde energieconsumptie aanzienlijk zal stijgen in de nabije toekomst.

Energie winnen we wereldwijd overweldigend uit fossiele bronnen. Dit zijn kolen, olie en gas - grondstoffen die miljoenen jaren geleden zijn gevormd uit bossen en ander biologisch materiaal dat diep onder de grond begraven is geraakt door verschillende geologische processen. Bij het winnen van energie hieruit worden schadelijke afvalproducten noodzakelijkerwijs gemaakt. Kolen produceren vlieg-as en alle fossiele brandstoffen produceren broeikasgassen, alsmede zwavel- en stikstofoxides. Dit is materiaal dat voorheen ‘veilig’ opgeborgen zat in diepe grondlagen, en nu in de atmosfeer geraakt. Vervolgens zorgt dit voor opwarming en andere - voor ons - negatieve effecten op het leefklimaat op aarde. Hierover later wederom meer.

Echter, het is duidelijk dat deze energiewinning tot zover bijna alleen maar positieve effecten heeft gehad op de wereldpopulatie. Niet alleen voedselproductie en gezondheid, maar algemene welvaart is voor vrijwel iedereen monotoon verbeterd sinds de vondst van gemakkelijk winbare fossiele brandstoffen en de kort daarop volgende industriŽle revolutie. Energie - niet persť fossiele energie - heeft een hoop goed veroorzaakt.

Deze afweging begint langzamerhand om te slaan. De negatieve effecten van het gebruik van fossiele brandstoffen voor energie zijn groter aan het worden, en de kosten voor niet of nauwelijks vervuilende alternatieven zijn aan het dalen. Daardoor is momenteel de roep sterk om over te schakelen op schonere energiebronnen.

Primaire en bruikbare energie
Een erg belangrijk concept binnen energiehuishouding is het verschil tussen primaire en bruikbare energie. Simpel gezegd: sommige energiebronnen bevatten heel veel energie, maar je kunt maar een klein beetje ervan nuttig gebruiken.

http://farm2.static.flickr.com/1219/1150442746_15d108e33c.jpg

Dit is waarom elektrische auto’s zoveel zuiniger zijn dan benzine-auto’s. Een benzinemotor zet - inclusief alle verliezen van motor tot aandrijving tot onnodig aanstaan als je stilstaat - maar 15-20% van de chemische energie in je benzine om in daadwerkelijke beweging - en veel minder als je ook nog het delvings- en raffinageproces meerekent. Dit komt o.a. door de Carnot-efficiŽntielimiet. Bovendien werken benzinemotoren niet omgekeerd: je kunt niet remmen en je remenergie omzetten in benzine. Was dat maar zo. Elektrische auto’s zetten echter meer dan 90% van de energie die je uit het stopcontact haalt om in beweging. En je kunt regeneratief remmen, en dus een deel van je bewegingsenergie weer terugkrijgen in sommige verkeersomstandigheden. We zeggen ook wel dat elektriciteit hele ‘hoge kwaliteit’ energie is, terwijl warmte (verbranding, etc.) hele ‘lage kwaliteit’ energie is.

Primaire energie is dus de theoretische maximale hoeveelheid energie in een bron. Bijna iedere energiebron wordt gemeten op basis van primaire energie, zonder rekening te houden met de efficiŽntie (want die verschilt tussen verbruikers). Als we het over hele landen of economieŽn hebben, wordt primaire energie vaak uitgedrukt in MMBTU (million British Thermal Units) of MMBOE (million barrels of oil equivalent). Dit hoeft niet persť over thermische energie of olie te gaan, maar over de hoeveelheid energie die dit vertegenwoordigt.

Duurzaamheid en externaliteiten
Duurzame grondstoffen kunnen op lange tijdsschalen - honderden generaties - nooit opraken. Fossiele brandstoffen zijn duidelijk niet hernieuwbaar, en ook het gebruik ervan is niet duurzaam, althans niet op de manier dat we het nu doen. Immers, bij het gebruik ervan op grote schaal vervuilen we de leefomgeving op een zodanige manier dat dit zeer grote effecten heeft op toekomstige generaties.

Maar zoals gezegd; fossiele brandstoffen hebben gezorgd voor een extreem succesvolle periode van onze diersoort. Er zitten voor- ťn nadelen aan het gebruik van potentieel niet-duurzame, vervuilende zaken. Nu is natuurlijk de vraag: hoe drukken we dit uit op een manier dat we een nuttige keuze kunnen maken?

Eťn methode is om de kosten in kaart te brengen die niet direct toe te wijzen zijn aan het gebruik van dat type energie. Deze ‘externe’ kosten noemen we externaliteiten. Dit zijn geen fictieve kosten - het is ťcht geld dat ťcht betaald moet worden. Bijvoorbeeld: de externaliteiten van fossiele brandstoffen zijn o.a. de kosten ten gevolge van verlies van landbouwgrond en oogstderving, de kosten van het ophogen van dijken tegen zeespiegelstijging, de kosten van schade door extremer weer, enzovoorts. Dit is een complexe berekening. Deze kosten worden doorgaans uitgedrukt als ‘sociale kosten van [X]’, bijvoorbeeld de sociale kosten van CO2 (SoCO2 of SC-CO2). Deze sociale kosten worden vandaag de dag uitgerekend voor van alles - niet alleen broeikasgassen, maar ook andere vervuiling. Er zijn bijvoorbeeld meetbare externaliteiten voor de productie van windturbines, o.a. door staal-, en koperproductie, alsmede andere effecten.

https://www.insideenergyandenvironment.com/wp-content/uploads/sites/13/2014/11/chart-2.jpg

Daarnaast zijn er ook social benefits; werkgelegenheid voor ongeschoolden in kolenmijnen is een goed voorbeeld dat van invloed was in de afgelopen Amerikaanse presidentsverkiezingen. Het Łberhaupt hebben van een betrouwbare energiebron is van onmeetbaar grote waarde voor de economie; beter een kolencentrale dan helemaal niks.

EfficiŽntie
https://energy.gov/sites/prod/files/styles/media_energy_gov_wysiwyg_fullwidth/public/sankey-all-manufacturing-process-energy_0_0.png?itok=kOy7pRon
In energie-efficiŽntie kijk je de hele dag naar dit soort Sankey-diagrammen

Er gaat aardig veel energie onnodig verloren. Vaak omdat processen worden gebruikt die productiekosten optimaliseren zonder externaliteiten mee te rekenen. Ondanks dat energie-intensiviteit gecorreleerd is met economische groei, is dit niet heilig; betere energie-efficiŽntie kan betekenen dat de totale hoeveelheid energieconsumptie omlaag gaan (en kunnen externaliteiten beperkt worden) zonder dat er minder energie beschikbaar is voor nuttige economische productiviteit. Daarnaast is er een aanzienlijke hoeveelheid goedbetaalde werkgelegenheid in het optimaliseren van processen. Ik kan het weten; dit is mijn werkgebied.

http://www.softtoyssoftware.com/dbnet/EnergyEconomics/images/eroei.png

Naast pure efficiŽntie, is er ook nog het concept van energie-investering. Dit wordt meestal uitgedrukt als ‘energy return on energy invested’ of EROEI. Deze metriek vertelt je of het nut heeft een bepaalde energiebron aan te boren. Om een voorbeeld te geven: over de levensduur van een zonnepaneel, krijg je ongeveer 5-10x zoveel elektrische energie terug als dat er nodig is voor de productie. Voor makkelijke oliebronnen ligt dit aanzienlijk hoger; olie in Saoedi-ArabiŽ heeft een EROEI van 30+. Sommige fracking-gasbronnen hebben een EROEI tussen de 3-5. Er zit dus aardig wat spreiding in deze maat, en er zijn aardig wat interpretaties van deze getallen. Over het algemeen zullen economen je vertellen dat een hogere EROEI altijd beter is, maar dat je vanaf ca. 5 een goedlopende economie kunt hebben. Anders zijn er tť veel mensen nodig die bezig zijn met energie, en te weinig die die energie ook werkelijk nuttig kunnen gebruiken voor economisch productieve activiteiten.

Subsidies en belastingen
Een steeds meer in het oog vallend aspect van energiepolicy is het noemen van de vaak aanzienlijke subsidies en belastingen op bepaalde energiebronnen. Dit is echter een veel ingewikkeldere situatie dan het in eerste instantie lijkt. Met name omdat het zelden om pure subsidies en belastingen gaat - financiŽle regelingen zijn vaak verpakt op andere manieren en daardoor heel moeilijk los te zien van andere factoren.

Directe subsidies en belastingen zijn gemakkelijk te identificeren; als de staat een gift doet aan een energieproduct, is dat een directe subsidie. Wanneer de staat een bepaalde hoeveelheid accijnzen of BTW heft op energie, is dat een belasting. Klip en klaar.

Waar het lastiger wordt te identificeren wat wat is, is bijvoorbeeld wanneer de staat (nagenoeg) renteloze leningen, prijsgaranties, grondpachten, mineraalrechten en juridische immuniteit uitgeeft. Een heel goed voorbeeld hiervan is de recent in het nieuws gekomen nieuwe kernreactor bij Hinkley Point in het Verenigd Koninkrijk. Hierbij heeft de regering van het VK een prijsgarantie op de elektriciteit uit die centrale gegeven; wanneer de spotprijs van elektriciteit lager is dan een bepaalde hoeveelheid (ca. 120 GBP/MWh wanneer de centrale klaar is), zal de regering het verschil tussen de spotprijs en het afgesproken bedrag bijpassen. Dit is een soort subsidie, maar een heel erg variabele; het kost de staat immers niets wanneer de spotprijs altijd hoger is dan het afgesproken bedrag. Maar het zorgt wel voor zekerheid voor de investeerders.

http://thebreakthrough.org/images/FF_subsidies.png

Daarnaast zijn bepaalde rechten ook heel moeilijk uit te drukken in geld. Wanneer je als bedrijf of persoon een groot stuk land wilt ontginnen, betaal je hier meestal een wettelijk minimumbedrag per hectare voor. Echter, als je olie of gas onder de grond wilt winnen (en daarmee doorgaans ook het land erboven effectief onbewoonbaar maakt), krijg je als bedrijf vaak (nagenoeg) gratis dit recht en daarmee, effectief, een hele hoop grond. Hetzelfde geldt voor juridische immuniteit; overheden stellen grote kolen- en kerncentrales doorgaans vrij van aansprakelijkheid voor gezondheids- en milieuschade als gevolg van uitstoot of potentiŽle rampen. Dit neemt een hoop risico weg voor de exploitant, en verlaagt daarmee ook de kosten.

Duurzaamheid op andere gebieden
Het is voor Nederland niet heel belangrijk, maar ik moet ook nog snel even de duurzaamheid van grondstoffen die niet met energie te maken hebben noemen. Sommige grondstoffen, bijvoorbeeld ijzer, zijn praktisch oneindig op aarde; er is zoveel beschikbaar in gemakkelijk winbare vorm dat we ons nooit zorgen hoeven te maken of het opraakt. Echter, fysieke grondstoffen zoals platina en goud, alsmede minder concrete grondstoffen zoals beschikbare landbouwgrond, schoon oppervlaktewater en bepaalde diersoorten (zoals bijen) zijn een beperkte, soms nu al schaarse grondstof waar we zuinig en intelligent mee moeten omspringen. Een concrete beleidsmaatregel waar we in grondstofarme landen als Nederland mee te maken hebben, is bijvoorbeeld sourcing policy, waarbij wordt vereist van bedrijven dat bij productie van elektronica, witgoed en andere producten voor verkoop in onze markt geen onduurzaam gewonnen grondstoffen worden gebruikt. Naast grondstofwinning, is ook de duurzaamheid van arbeidspraktijken, kwaliteit van leven van vleesdieren en zo verder een punt voor sommige partijen. Gezien vrijwel alleen klimaatverandering een significant thema is in deze verkiezingen, kies ik ervoor om deze onderwerpen hier niet te bespreken.

Een aantal kerngetallen
OK, we weten dat kolen relatief vervuilend zijn, kernenergie relatief schoon is… maar hůe vervuilend? En wat kost het precies? Laten we eens met een plaatje beginnen.

https://climatefootnotesdotcom.files.wordpress.com/2016/06/fig32.png?w=616

Dit is geen toonaangevend figuur, maar het geeft een vrij goed beeld van de typische kostenopbouw van energie. In deze grafiek zie je voor iedere bron van elektriciteit de kosten uitgesplitst in directe kosten (LCOE - Levelized Cost Of Energy - de prijs per marginale kWh) en externe kosten. De externe kosten zijn vervolgens uitgesplitst in de SC-CO2 (hierover later meer) en de niet-broeikaseffecten. Zo zorgt vliegasproductie van kolencentrales voor extreem grote gezondheids- en omgevingseffecten, zorgen lekken in gasleidingen voor een serieuze hoeveelheid methaan in de atmosfeer (een sterk broeikasgas) en vertegenwoordigen kernrampen en afvalopslag een relatief grote kostenpost op kernenergie.

En dan hebben we het nog even over die sociale kosten van CO2 (SC-CO2). In deze grafiek is goed weergegeven wat het effect is van verschillende kosten; de grafieken laten zowel de impact van §50 per ton CO2 als §150 per ton zien. En wat zijn de werkelijke kosten?

https://wattsupwiththat.files.wordpress.com/2016/06/social_cost_of_carbon_estimates.png

Eh… juist ja. Dit is dus waar ik het eerder over had: in 1950 waren de sociale kosten van CO2 relatief klein, want de hoeveelheid economische groei die je veroorzaakt met het verbranden van wat kolen was zo groot dat dit de negatieve impact volledig absorbeerde. Dat is niet het geval als je naar de toekomst kijkt; afhankelijk van het rekenmodel, zijn de werkelijke sociale kosten in 2050 tussen de 50 en 800 dollar per ton CO2.

Ik wil niet teveel in detail treden, maar nu heb je hopelijk een redelijk idee van de kostenstructuur van zowel de basis (LCOE) als externe kosten van energieproductie. Alles wat ik hier heb gezegd is net zo goed toe te passen op niet-elektriciteitsproductie overigens.

Een snelcursus in duurzame vervangers

Voor de discussie van mogelijke oplossingen voor klimaatverandering en het verduurzamen van onze economie is het nuttig om eens naar de alternatieven te kijken. Op het gebied van mobiliteit kijken we naar waterstof en elektrische aandrijving. Op het gebied van elektriciteitsproductie zijn kernenergie, wind-, water- en zonne-energie de grote spelers. In halffabrikaatvervaardiging kijken we naar waterstof, plastics en methaan uit plantaardige bronnen. Op het gebied van voedselvervaardiging kijken we naar genetische modificatie en laboratoriumvlees. Hiermee is meer dan 95% van onze uitstoot gedekt.

Mobiliteit: elektrificatie
https://climate.dot.gov/images/about/chart_emissions_by_source.gif

Personenvervoer en logistiek vertegenwoordigt samen 20-30% van de broeikasgasemissies op aarde. Van al deze emissies zijn wegvoertuigen veruit de grootste vervuilers - meer dan 80% van vervoersgebonden emissies wordt op de weg uitgestoten. De getallen verschillen wat tussen landen, maar personenvervoer en logistiek maakt ongeveer gelijke delen uit. Kleine voertuigen zijn veruit de belangrijkste gemakkelijk te identificeren sector om te vergroenen.

Er zijn veel manieren om dit te doen. Vervoer is zelden echt efficiŽnt ingedeeld. Kijk naar een typische auto; ondanks dat auto’s maar 3-4x zo snel gaan als een fiets en zelden meer dan 1 persoon vervoeren, zijn ze toch al gauw 50-100x zo zwaar en verbruiken ze evenredig meer energie per passagierskilometer. Er is dus op technologisch gebied veel laaghangend fruit te identificeren.

Helaas zijn consumenten - de mensen die indirect vervuiling veroorzaken met hun aankoop - slecht te motiveren met (op bepaalde vlakken) technisch superieure producten. Zeer aerodynamische, efficiŽnte voertuigen zijn gauw lelijk of onpraktisch in gebruik, waardoor ze op zijn best een niche-toepassing verdienen. Een politiek en maatschappelijk gemakkelijker laaghangend stuk fruit is elektrificatie.

De reden waarom elektrische voertuigen beter zijn voor het milieu is simpelweg efficiŽntie. Waar een benzinevoertuig hoogstens 20% van de chemische energie in de brandstof omzet in beweging, is dit bij een elektrisch voertuig nagenoeg 100%. Zelfs zeer luxe, grote, zware, high-performance voertuigen (zie Tesla model S) verslaan iedere niet-elektrische auto op het gebied van zuinigheid met grote marges. Zelfs als je meetelt dat de elektriciteit in de batterij ooit door een kolencentrale is opgewekt. Dit is vanuit zowel de consument als overheid gezien een win-win situatie.

Naast pure elektrificatie zijn er ook tussenvormen. Batterijen zijn niet geschikt voor iedere toepassing. In vliegtuigen, zware voertuigen en sommige stationaire infrastructuur is waterstof ook een goede optie. Hierover heb ik uitgebreid geschreven in het verleden.

Elektriciteitsproductie: Duurzame energie
http://www.c2es.org/docUploads/electricity-sector-12.png

Elektriciteitsproductie is de grootste bron van broeikasgassen in de wereld. Elektriciteitsproductie uit iedere fossiele bron is hiervoor verantwoordelijk, en dit moet simpelweg stoppen. Er is geen duurzame manier om fossiele brandstoffen te blijven gebruiken voor elektriciteitsproductie.

In het verleden is dit wel geprobeerd. Zo zijn er wereldwijd vele projecten - inclusief onze Maasvlakte en Eemshaven - geweest waarbij men CO2 probeerde af te vangen aan de schoorstenen van kolencentrales en dit op te slaan. Geen van deze projecten is succesvol gebleken, en de meesten zijn non-functioneel. Ondanks dat dit soort projecten theoretisch mogelijk zijn, is er geen uitzicht op een werkend, voldoende effectief CO2-opslagsysteem voor fossiele brandstoffen.

We moeten dus over naar alternatieve energiebronnen. De drie groten zijn kernenergie, windenergie en zonne-energie. Daarnaast hebben we in Nederland langs al onze stormkeringen ook getijden- en stromingsturbines, hoewel deze in absolute zin maar weinig energie opwekken.

Kernenergie
Kernenergie stoot - zelfs inclusief uraniumdelving, transport, bouw en andere activiteiten - extreem weinig broeikasgassen uit. De processen die broeikasgassen produceren zijn allemaal te elektrificeren, dus theoretisch is dit een 100% schone energiebron. De techniek voor kerncentrales is volwassen en de veiligheid is, zelfs als je de vele grote en kleine kernrampen in de wereld meeneemt, behoorlijk goed. Dus waarom zijn we niet allang over op kernenergie? Waarom is er ieder jaar juist steeds minder kernenergie?

De voornaamste reden is financieel. Kerncentrales zijn zeer riskante ondernemingen. Ze kosten vťťl meer dan iedere andere energiebron - zelfs duurder dan zonnepanelen en batterijen - ca. §10 000/kW. Echter, als je eenmaal een kerncentrale hebt gebouwd, kost het bijna niks om hem te opereren (typisch §0,02/kWh). Je wilt dus een kerncentrale bouwen, en dan ongeveer een halve eeuw lang de centrale de hele dag voluit elektriciteit laten produceren om zo de investering terug te verdienen. Helaas bestaan er maar heel weinig bedrijven met ťn genoeg geld, ťn genoeg toekomstvisie om zoiets te doen. De meeste bedrijven met genoeg geld bestaan maar een paar decennia op z’n langst, en zijn na 50 jaar niet meer herkenbaar als het bedrijf dat het ooit was. Bovendien wordt door meerdere oorzaken kernenergie ieder decennium alleen maar duurder - een onwenselijke eigenschap voor de economie.

En dat zijn nog niet eens alle kosten. Als je als land kerncentrales bezit, moet je voldoen aan bepaalde infrastructurele en technische eisen; wij zijn bijvoorbeeld lid van Euratom wat dit soort zaken regelt. Dat kost enkele honderden miljoenen per jaar. Recent zijn we erachter gekomen dat opslag en verwerking van kernafval een heel stuk duurder is dan eerder gedacht. Kerncentrales in o.a. Frankrijk en Duitsland hielden al rekening met deze kosten - in iedere kWh zat een kleine post voor verwerking van het afval - maar dit potje bleek heftig ondermaats. Voor het meeste afval in de wereld is zelfs helemaal nog geen permanente oplossing; het afval blijft duizenden jaren gevaarlijk, en moet dus in speciale faciliteiten veilig worden ondergebracht. Ook zijn de kosten voor kernrampen totnogtoe sterk ondergewaardeerd. De ramp in Fukushima lijkt volgens de laatste schattingen ca. §200 miljard aan schade hebben toegebracht. Zelfs als we deze kosten over alle kernreactoren in de wereld zouden verspreiden, zou dat nog steeds een ťxtra kostenpost van §2 miljard per centrale betekenen. Niet mals. En dat was maar ťťn (toegegeven, zeer groot) ongeluk. Meer over dit doorlopende probleem in The Externalities of Nuclear Power - First, Assume We Have a Can Opener.

Meer kerncentrales betekent ook dat er simpelweg meer kernrampen gaan komen. Ondanks dat het statistisch beter is dan veel andere opwekkingsmethoden, zorgt dit voor veel politieke en maatschappelijke oppositie. Dit maakt het duur en moeilijk om nieuwe kernreactoren te plaatsen. Kort gezegd; hoewel kernenergie in veel opzichten aantrekkelijk is van een afstand, is het een politiek en economisch moeilijke keuze.

Windenergie
Windturbines zetten kinetische energie in de wind direct om in elektriciteit. Gezien het doorgaans harder en vaker waait op zee, en omdat het harder en consistenter waait in hogere luchtlagen, is de trend om windturbines zoveel mogelijk op zee en zo groot mogelijk te maken. Nederland heeft een ongekend goede plek hiervoor; ons hoekje van de Noordzee ziet sterke, consistente wind en heeft een gemiddelde diepte van minder dan 50 meter, waardoor het bevestigen van windturbines zeer gemakkelijk is.

Windenergie is een zeer sterke groeimarkt, waar zowel door concurrentie als schaalvergroting ieder jaar de kosten sterk dalen. Reeds een kleine 20 jaar is windenergie in Nederland economisch haalbaar, en kort geleden is het goedkoopste (en ťťn van de grootste) offshore windparken ter wereld - voor onze kust - aangekondigd. Met totale elektriciteitskosten van §0,057/kWh is dit zelfs goedkoper dan kolenstroom. Kan niet mooier, toch?

Helaas, je voelt ‘m al aankomen: het waait niet altijd wanneer je elektriciteit nodig hebt. Ondanks dat windenergie niet zo seizoensafhankelijk is als zonne-energie, is het wťl sterk afhankelijk van klimaatpatronen. Dit zorgt ervoor dat je niet goed kunt vertrouwen op windcapaciteit, en dus backups nodig hebt. Momenteel wordt dit gedaan met gasgestookte elektriciteitscentrales, maar in de toekomst is zowel batterij- als waterstofopslag in verschillende landen in onderzoek. Recent is bijvoorbeeld in het VK een 150MWh batterij geÔnstalleerd voor dit doel.

http://2.bp.blogspot.com/-KuEkBr85oAo/VCMhpadkz7I/AAAAAAAASJo/QUFgZgMq2Wo/s1600/lazard-lcoe-solar-wind.png

Echter, gezien windenergie reeds erg goedkoop is, de kosten nog steeds blijven dalen en het energie-opslagprobleem relatief beperkt is, is de verwachting dat dit een zeer groot deel van de toekomstige opwekcapaciteit zal uitmaken.

Zonne-energie
Als laatste bespreken we kort zonne-energie. Dit is op te splitsen in zonne-warmtecentrales en fotovoltaÔsche panelen. In zonnewarmtecentrales wordt door middel van heliostaten - spiegels die meebewegen met de zon - een vloeistof of zout opgewarmd in een centrale toren. Deze hitte wordt vervolgens gebruikt om water te koken en een stoomturbine aan te drijven die elektriciteit opwekt. De verwarmde vloeistof kan ook tot in de nacht worden opgeslagen om zo nog energie op te wekken als de zon reeds onder is.

FotovoltaÔsche panelen zetten zonlicht direct om in elektriciteit. Dit is wat je kent als zonnepanelen.

Het unieke aan zonnepanelen is dat ze extreem schaalbaar zijn; je kunt een mini-zonnecel in je rekenmachine stoppen of je kunt meerdere vierkante kilometers braakliggend land volzetten met zonnepanelen. En de kosten zijn aan beide kanten van het spectrum vergelijkbaar; kleine installaties zijn nauwelijks duurder per watt dan grote. Hierdoor zijn zonnepanelen ook bij kleinverbruikers erg populair (bijvoorbeeld op daken van huizen).

http://blogs-images.forbes.com/jamesconca/files/2015/02/EROI-Book-Figure.jpg
Het effect van het moeten toevoegen van energie-opslag drukt de EROEI van wind- en zonne-energie aanzienlijk - hoewel dit alleen maar beter wordt in de toekomst, waarschijnlijk al voordat het Łberhaupt nodig is om op grote schaal opslag toe te passen

Helaas zit er een groot nadeel aan zonnepanelen; ze werken alleen als de zon schijnt, en alleen als de zon hoog staat. Dit betekent dat er een grote opwekkingspiek is midden op de dag en dat er veel wordt opgewekt in hartje zomer, maar ‘s nachts en ‘s winters is de productie nagenoeg nul. Dit beperkt het nut van zonnepanelen tot een relatief klein aandeel van de totale elektriciteitsproductie - naar verwachting minder dan 30% globaal. We zijn daar nog lang niet, overigens.

Transmissie-aanpassingen
Vooral bij wind- en zonne-energie is het probleem van variabele opwekking (‘intermittency’) (in tegenstelling tot constante ‘baseload’) een lastige. Er zijn een aantal manieren om dit deels op te lossen.

Allereerst is er opslag. Batterijen zijn momenteel al financieel haalbaar voor dagopslag en frequentie-stabilisering, maar veel te duur en temperatuurgevoelig om de energie uit de zomer op te slaan tot in de winter. Ondergrondse warmte-opslag biedt hier deels uitkomst, maar is nog zeer experimenteel. Ook andere oplossingen zijn bijna het noemen niet waard - in de komende kabinetsperiode gaat dit geen issue zijn.

Echter, voor bijvoorbeeld industrieŽn waarbij het niet uitmaakt wanneer ze energie verbruiken (bijvoorbeeld aluminiumproductie, chemische industrie), is dit niet erg. En dit zijn vaak dť grootverbruikers. Deze fabrieken kunnen simpelweg alleen werken als de zon hard schijnt. Dit heet supply-driven consumption. Dit in tegenstelling tot het huidige consumptiemodel: demand-driven supply.

Een andere manier is om transmissielijnen tussen geografisch verschillende gebieden te leggen. Dit is al uitgebreid aan de gang; wij hebben twee gigantische HVDC-interconnects liggen naar Noorwegen en het Verenigd Koninkrijk. Wanneer zij overtollige energie hebben verkopen ze het aan ons en omgekeerd. Zo kunnen grote lokale variaties (bijvoorbeeld door het weer) worden opgelost. Meer verbindingen leggen - met name tussen continenten - zou theoretisch zelfs 100% wind of 100% zonne-energie mogelijk maken. Uiteraard is dit geen kortetermijnproject.

Nederlandse energieconsumptie

http://www.clo.nl/sites/default/files/infographics/0201_001s_clo_19_nl.png

Oh, CBS, ik word zo blij van al je data. Dit zijn de energiestromen in Nederland. Het eerste dat je ziet is dat Nederland olieland is - niet alleen omdat we aardig wat olie en gas gebruiken, maar vooral omdat we een monsterlijk grote raffinage-industrie hebben. Het grootste deel van de olie die hiervoor nodig is wordt geÔmporteerd - een groot deel van het verkeer rond IJmuiden en Rotterdam - en de resulterende producten (benzine, diesel, kunstmest, plastic-halffabrikaten) wordt weer uitgevoerd. Dit is waarom onze economie grootendeels op olie loopt.

Vervolgens gebruiken we - qua energie - voornamelijk aardolieproducten (diesel en benzine) met 1188PJ per jaar. Daarnaast gebruiken we nog eens 884PJ/jr voor verwarming en CO2-productie in de tuinbouw. Vrijwel alle andere energie is industriŽel en huishoudelijk elektriciteitsgebruik, wat voornamelijk met aardgas wordt opgewekt.

Hm, da’s een bedroevend… fossiel beeld. Waar landen als Portugal en - in mindere mate - Duitsland inmiddels een aanzienlijk aandeel duurzame energiebronnen benutten, doen wij het voornamelijk nog met fossiel. Dit is dan ook een speerpunt in meerdere verkiezingsprogramma’s.

Regelgeving en instituten
In Nederland hebben we niet alleen het ministerie die zich bezighoudt met duurzaamheid; er zijn ook een aantal semi-overheids- en commerciŽle instituten die subsidies en projecten beheren.

Het belangrijkste instituut is de Rijksdienst Voor Ondernemend Nederland of RVO(.nl). Dit was voorheen bekend als AgentschapNL. Deze dienst is verantwoordelijk voor het beoordelen van subsidiegerechtigde projecten - niet alleen op het gebied van duurzaamheid - en het toekennen van deze subsidies.

Wat subsidieregelingen betreft zijn de grootste regelingen de SDE (belastingaftrek- en subsidieregeling voor energiebesparing bij consumenten, o.a. voor zonnepanelen en isolatie), de EnergieInvesteringsAftrek (EIA) die ongeveer hetzelfde doet voor bedrijven, en verschillende pan-Europese regelingen onder het Horizon 2020-programma. Ik ga in deze blogpost niet verder in op de details hiervan, gezien eventuele verkiezingspunten vaak over details gaan die beter daar kunnen worden besproken.

Conclusie

Vandaag een - voor m’n gevoel wederom veel te beperkte - kijk naar de huidige stand van politieke en macro-maatschappelijke manieren om om te gaan met klimaatverandering. Ik ben me ervan bewust dat ik vrijwel niets over andere duurzaamheidsthema’s heb gezegd; dit komt later in mijn analyses van verkiezingsprogramma’s waar het van toepassing is wel. In de volgende blogpost gaan we het eens over iets totaal anders hebben: Defensie en veiligheid.

Volgende: Oproep: Onderwijsmanager of schrijver over onderwijs gezocht! 13-01 Oproep: Onderwijsmanager of schrijver over onderwijs gezocht!
Volgende: State of Hydrogen - Dec. 2016 09-12 State of Hydrogen - Dec. 2016

Reacties


Door Tweakers user Jape, zaterdag 17 december 2016 15:13

Mooie informatieve blog weer! Thanks.

Door Tweakers user Tripple20, zaterdag 17 december 2016 16:27

Weer een mooie blog mux, mijn complimenten.

De afbeelding bij Subsidies en belastingen is niet helemaal goed zichtbaar. De rechterkant met Geothermisch is weggevallen namelijk.


Door Tweakers user onok, zaterdag 17 december 2016 20:19

Mooi artikel weer. Ik wist wel dat we in Nederland achterliepen kwa duurzame energie, maar is het nog een tikkeltje erger dan ik dacht. Werk aan de winkel dus!

Door Tweakers user mux, zaterdag 17 december 2016 21:16

D'r zijn de laatste tijd een aantal heel erg goede moties langsgekomen en aangenomen (o.a. uitstelling van het afschaffen van SDE, verplichte vroege sluiting kolencentrales, aanzienlijke investering in snellaad- en publieke laadinfrastructuur e-auto's, etc. etc.). Zolang we geen totaal regressieve regering verkiezen in maart, gaat het wel goedkomen.

Door Tweakers user matroosoft, zondag 18 december 2016 01:21

Mooie blog weer inderdaad! Onder het kopje 'mobiliteit' mis ik nog wel een stukje over binnenvaart. Mijns inziens verdient dat wel wat aandacht gezien de efficiŽntie. Veel minder uitstoot per tonkilometer vergeleken met de meeste andere transportvormen en het haalt dagelijks veel file van de weg. Capaciteit om uit te breiden is enorm. Kosten van transport zijn relatief laag en er is veel potentie voor verdere verduurzaming. Misschien kun je je hier nog wat in verdiepen/aandacht aan besteden? Keep up the good work though!

Door Tweakers user mux, zondag 18 december 2016 10:12

Je hebt een punt, maar deze blogs zijn niet een volledig overzicht van alles. Ik heb scheepvaart (en binnenvaart) expres niet besproken omdat het over het geheel genomen zo'n klein deel is van zowel broeikasgas- als vervuilingsuitstoot. Hoewel er indirect veel uitstoot mee te vermijden is, is dit nog steeds maar een klein deel van de puzzel.

Daarnaast is het ook vrijwel volledig afwezig in verkiezingsprogramma's.

In de toekomst zal ik waarschijnlijk nog wel meer bloggen over mobiliteit in het bijzonder. Maar niet in de context van de verkiezingsblogs.

Door Tweakers user m-vw, zondag 18 december 2016 13:27

... Kort gezegd; hoewel kernenergie in veel opzichten aantrekkelijk is van een afstand, is het een politiek en economisch moeilijke keuze.
De politiek zelf draagt er, in noord-west europa, aan bij voor dat het een economisch moeilijke keuze is.

Jarenlang oeverloos gezeur maar nooit doorpakken. Ja, in Duitsland heeft men na Fukushima de knoop doorgehakt om te stoppen. Maar ook daar zie je nu al de eerste mitsen en maren komen. Zon en wind zijn leuk, maar ook in Duitsland komt men nu in aanraking met het NIMBY syndroom. Molens genoeg, maar als je het niet bji de eindgebruiker kan krijgen houdt het op.

Verder zie je dat in het VK, Frankrijk, ItaliŽ en het Midden-Oosten er nog volop plannen zijn om nieuwe centrales te bouwen. Keuzes maken, daar gaat het om.

Door Tweakers user mux, zondag 18 december 2016 13:41

Dit is een veelgehoord argument in de discussie over kernenergie, maar de feiten zijn een stuk genuanceerder.

Volop plannen in het VK? Heb je het nieuws over HPC gevolgd? Dat is met afstand het grootste PR-debakel voor zowel kernenergie in het VK als de EPR-reactor geweest. Eťn van de hoogste functionarissen in EDF, het bedrijf dat deze centrale bouwt, is opgestapt omdat hij het project niet zag zitten. Frankrijk die doorpakt? Wat dacht je van Areva die diep in het rood zit en structurele, inmiddels extreem langdurige problemen met de meerderheid van Franse kernreactoren (nog voor de koolstofmigratie-issues van de laatste weken). ItaliŽ? Nope, is min of meer een carbon copy van Duitsland wat kernenergie betreft. Midden-Oosten? Waarschijnlijk gaan hun nieuwe plannen voor kerncentrales niet door, of sterk verminderd door. Hoe dan ook zijn de plannen al minstens 3 jaar vertraagd.

In elk van deze gevallen is de situatie een complex geheel van omgevingsfactoren, politiek klimaat, economische factoren, betrouwbaarheid, technische zaken en reactief beleid ten gevolge van kernrampen. Da's het punt wat ik maak: er Ūs geen 'gewoon doorpakken' met kerncentrales; het zijn met afstand de meest complexe infrastructuuronderdelen die je kunt bedenken, en daarom fundamenteel complex op zowel bestuurlijk als technisch vlak. Ongeacht het land waarin het wordt gebouwd, ongeacht wie het bouwt, ongeacht wanneer het wordt gebouwd. Dit is niet anders met andere complexe infrastructuur (kijk hoe lang de nieuwe tramlijnen in Den Haag hebben geduurd om te bouwen - of wat een gigantisch voortraject er aan de Maasvlakte-kolencentrales zat).

Kernenergie is op zich een erg interessant en - ondanks een hoop aandacht de laatste jaren - nog grootendeels on- of verkeerd begrepen onderwerp. Ik ga er zeker nog eens meer over bloggen.

Door Tweakers user marcop23, zondag 18 december 2016 15:00

matroosoft schreef op zondag 18 december 2016 @ 01:21:
Mooie blog weer inderdaad! Onder het kopje 'mobiliteit' mis ik nog wel een stukje over binnenvaart. Mijns inziens verdient dat wel wat aandacht gezien de efficiŽntie. Veel minder uitstoot per tonkilometer vergeleken met de meeste andere transportvormen en het haalt dagelijks veel file van de weg. Capaciteit om uit te breiden is enorm. Kosten van transport zijn relatief laag en er is veel potentie voor verdere verduurzaming. Misschien kun je je hier nog wat in verdiepen/aandacht aan besteden? Keep up the good work though!
Maar, de Mark Rutte in mij zou zeggen, waarom verplaatst 'de markt' niet allerlei transport van trucks naar het water dan?

Het is net als met het spoor: Treinen produceren in de VS (waar standaard gedieseld wordt) iets meer CO2 per tonkilometer dan binnenvaartschepen, maar omdat boten vaak meer een omweg moeten nemen is er ongeveer geen verschil meer. In Nederland hebben we bovenleidingen, wat er voor zorgt dat elektrische goederentreinen goedkoper zijn qua energie en bovendien wordt alle stroom in NL vanaf over 2 weken duurzaam ingekocht. Maar toch meldt Wikipedia dit:
By 2000, the share of U.S. rail freight was 38% while in Europe only 8% of freight traveled by rail.
Ik weet ook niet waarom :P

Door Tweakers user gp500, zondag 18 december 2016 15:40

m-vw schreef op zondag 18 december 2016 @ 13:27:
[...]


De politiek zelf draagt er, in noord-west europa, aan bij voor dat het een economisch moeilijke keuze is.
Ook het punt van meer centrales, meer risico op een incident, hoe weinig impact die relatief in tijd en de energieproductie geven.

Is eigenlijk tegenstrijdig, want het is juist het aanhouden aan de oudere generatie centrales waar het een rol speelt.

Nieuwere centrales hebben juist minder risico en zorgen ervoor dat de "kleine" oudere centrales overbodig worden.
En dan komt de ontwikkeling naar de daarna komende passief veilige reacties ook verder op gang en die bieden naast kleinere risico's ook nog andere systeem voordelen van materiaal verbruik en opslag aan.

Door Tweakers user mux, zondag 18 december 2016 16:42

Ook daar zijn aanzienlijke kanttekeningen bij te maken. Allereerst; de grootste kernrampen (Chernobyl, TMI en Fukushima) zijn telkens in totaal verschillende ontwerpen ontstaan. Het waren allemaal LWRs, maar afgezien daarvan was ieder onderdeel van andere makelij, andere leeftijd, andere omstandigheden.

Maar men vergeet nog wel eens de honderden andere kleinere ongelukken, waarvan een aanzienlijk aantal hebben geleid tot permanente onbewoonbaarheid van vele vierkante kilometers grond, of het lekken van tonnen radioactief afval. Alles bij elkaar genomen gebeuren er ook buiten complete meltdowns nog akelig veel ontwerp-onafhankelijke ongelukken die bij elkaar vele honderden miljarden dollars cumulatieve schade opleveren. Dat los je ook met een Gen IV-reactor niet op. Of met Łberhaupt nieuwe ontwerpen. Zoals het Schip van Theseus zijn ook zeer oude reactoren niet herkenbaar als zodanig; vrijwel alles is al minstens ťťn keer vervangen en waar nodig verbeterd.

Maar het allerbelangrijkste punt: ieder realistisch scenario waarbij nu massaal kernenergie wordt gebouwd voorspelt dat we praktisch geen nieuwe broeikasgasvrije kerncentrales in werking hebben vůůr ca. 2030-2035. En ook daarna zal het aandeel kernenergie nooit significant boven 20% van totaalverbruik kunnen stijgen, om verschillende infrastructurele redenen. Dit is aanzienlijk trager dan het groeipotentieel van windenergie en zelfs zonne-energie. Tegen astronomisch hogere kosten.

Het is dus in veel opzichten geen oplossing van de problemen met kernenergie om ofwel te moderniseren, ofwel GenIV te promoten. Too little, too late.

In feite hadden we al in de jaren '90 moeten doorpakken met het bouwen van meer kerncentrales. In die tijd waren er geen andere alternatieven, waren de risico's van klimaatverandering al zeer duidelijk en breed ondersteund (ook politiek) en dan hadden we nu wellicht 30-35% kernenergie kunnen hebben. In dit opzicht heeft kernenergie z'n beste kans laten lopen.

Door Tweakers user zeroxcool, maandag 19 december 2016 09:13

Prachtige uiteenzetting.

Twee taalpuntjes:
- '...maar veel te duur en temperatuurgevoelig om de energie uit de zondmer op te slaan tot in de...'
- 'Echter, gezien windenergie reeds erg goedkoop is...', ik snap hier de 'echter' niet, ik lees namelijk 80% voordelen ;).

Ben erg benieuwd hoe deze punten terug gaan komen in alle respectievelijke verkiezingsprogramma's. Keep them coming :)!

[Reactie gewijzigd op maandag 19 december 2016 09:15]


Door Tweakers user mux, maandag 19 december 2016 10:13

Eerste punt is gefikst, tweede is... raar? Ik laat hem staan om andere mensen over te laten struikelen, want ik ben evil.

Door Tweakers user mavamal, maandag 19 december 2016 12:44

Ik had een kleine vraag over kernenergie: Hoe zit het met de brandstoffen daarvan? Zijn die eigenlijk niet ook eindig?
En dan een leuke tegenstelling: Als energie te goedkoop wordt kan je er niet meer aan verdienen en wordt er niet meer in geinvesteerd. Is dat ook een beetje het probleem met windenergie? ;)

Door Tweakers user mux, maandag 19 december 2016 12:58

Al sinds de jaren '70 is er (succesvol) geŽxperimenteerd met winning van uranium en thorium uit zeewater. In tegenstelling tot terrestriale mijnen is U en Th in zeewater vrij homogeen verdeeld, en er is een paar orde-grootten meer 'mijnbaar' zeewater dan uraniummijnen. De kosten van winning zijn niet onoverkoombaar, dus praktisch gezien is de beschikbare voorraad fissiemateriaal 'oneindig'. Er zit, net als zon en wind, wel een theoretisch einde aan, maar dat zullen we in miljoenen of zelfs miljarden jaren niet bereiken.

(Eťn bron, lekker kort dus goed leesbaar: http://www.iaea.org/inis/...ublic/44/100/44100529.pdf)

En inderdaad; duurzame energie lijdt al enige tijd onder z'n eigen 'succes'. Flink wat fabrikanten gaan ten onder aan enorme prijsdruk, wat langetermijninvesteringen moeilijk te verantwoorden maakt. Windenergie is in dat opzicht nog wat gezonder dan zonne-energie, maar een prijscorrectie zou op zich wel goed zijn om op de lange termijn een gezondere industrie over te houden. Dat is ook waarom de EU flinke importheffingen heeft geplaatst op Chinese zonnepanelen - nu even klote voor consumenten, maar op de lange termijn beter voor klimaatdoelen.

Door Tweakers user Mattias.Campe, maandag 19 december 2016 20:15

I.v.m. zonnepanelen zal jou wellicht "Zonnepanelen: steeds goedkoper, maar ook minder duurzaam" (lowtechmagazine.be) interesseren. Er staan daar trouwens nog heel wat andere interessante artikels i.v.m. duurzaamheid op.

Door Tweakers user mux, maandag 19 december 2016 20:28

Ben er goed bekend mee, net als Olino en het DED-forum op Tweakers. Maar voor het doel van deze blogs zijn dit niet bijzonder relevante websites; hier wil ik een basis bouwen voor het begrip van verkiezingsprogramma's en de belangrijkste thema's erin. Zodat ik er later op terug kan vallen en geen half blog hoef te schrijven om duidelijk te maken waarom een bepaald punt in een verkiezingsprogramma wel of geen goed idee is.

Door Tweakers user Papa Roach, maandag 19 december 2016 20:42

Mattias.Campe schreef op maandag 19 december 2016 @ 20:15:
I.v.m. zonnepanelen zal jou wellicht "Zonnepanelen: steeds goedkoper, maar ook minder duurzaam" (lowtechmagazine.be) interesseren. Er staan daar trouwens nog heel wat andere interessante artikels i.v.m. duurzaamheid op.
Met alle respect, maar die man is niet echt op de hoogte van de huidige staat van de industrie.
De artikelen waarnaar hij refereert zijn vaak gedateerd, en voor dat dergelijke artikelen gepubliceerd worden is de data vaak al achterhaald ook.

Door Tweakers user Mattias.Campe, woensdag 28 december 2016 12:39

@mux: bedankt voor de toelichting! Ik heb wel even moeten zoeken voordat ik wist dat DED staat voor Duurzame Energie & Domotica :).

@Papa Roach: ook met alle respect, maar als er betere, recentere artikelen zijn zal hij dat bijzonder graag horen! Ik ben alvast benieuwd, dus vul gerust aan onder zijn artikel. Merk op dat de grafieken van mux in dezelfde tijdslijn liggen als die van lowtechmagazine.be...

Reactie formulier
(verplicht)
(verplicht, maar wordt niet getoond)
(optioneel)

Voer de code van onderstaand anti-spam plaatje in: