Blijven windmolens op zee staan roesten aan het eind van hun levensduur?

Op twitter duikt regelmatig de vraag op wat er met windmolens op zee gebeurt aan het einde van hun levensduur. Daarbij wordt nogal eens de suggestie gedaan dat niemand zich er dan meer voor verantwoordelijk voelt en de molens blijven staan als roestend oud vuil. Ik was al een tijd van plan eens op een rij te zetten hoe dit geregeld is. De eigenaar van het windpark is namelijk verplicht het windpark te verwijderen aan het einde van de levensduur (25-35 jaar). En de eigenaar moet al bij de bouw een bankgarantie inleveren om zeker te stellen dat dat ook daadwerkelijk gebeurt.

Windpark op zee Borssele in aanbouw (foto: Jasper Vis)

De eigenaar van het windpark is verplicht het te verwijderen aan einde van levensduur

In de vergunning van Nederlandse windparken op zee is vastgelegd dat de eigenaar het windpark moet verwijderen binnen twee jaar nadat de exploitatie van het windpark gestopt is. Zie bijvoorbeeld dit voorschrift in het kavelbesluit voor het windpark Hollandse Kust Noord dat naar verwachting in 2023 in gebruik genomen wordt:

Ik haal het voorbeeld van windpark Hollandse Kust Noord aan als voorbeeld omdat dat het meest recent getenderde Nederlandse windpark op zee is. De kavelbesluiten van de andere windparken op zee hebben een vergelijkbare verplichting.

Maar wat nu als de eigenaar van het windpark failliet gaat?

De eigenaar van het windpark moet al bij de bouw van het windpark een bankgarantie inleveren voor het verwijderen van het windpark. Dat is voor het geval dat de eigenaar van het windpark de verplichting om windpark te verwijderen aan het einde van de levensduur niet kan nakomen. Bijvoorbeeld door een faillissement. In dat geval kan de overheid de bankgarantie gebruiken om het windpark te (laten) verwijderen. De hoogte van de bankgarantie moet voldoende zijn om het windpark inclusief kabels en eventuele erosiebescherming volledig te kunnen verwijderen. Het bedrag wordt geïndexeerd voor inflatie en op 3 momenten tijdens de levensduur opnieuw vastgesteld. Voor de liefhebbers: dit is beschreven in voorschrift 7 het kavelbesluit voor het windpark Hollandse Kust Noord.

Voor windpark Hollandse Kust Noord is de bankgarantie ca. 90 miljoen euro

De overheid heeft de bankgarantie voor Hollandse Kust Noord bepaald 120.000 euro per megawatt geïnstalleerd vermogen. Als het windpark een vermogen krijgt van 760 MW dan betekent het een bankgarantie van ruim 90 miljoen euro.

De materialen in windturbines kunnen voor 85% tot 90% worden hergebruikt

De materialen in windturbines kunnen aan het einde van hun levensduur voor 85% tot 90% worden hergebruikt. Staal is een qua gewicht verreweg het belangrijkste materiaal voor windturbines en dat kan goed gerecycled worden. Er wordt gewerkt aan nieuwe technieken om de funderingspalen in hun geheel uit de zeebodem te verwijderen. Windturbinebladen (de wieken) vormen nog wel een specifieke uitdaging. Gelukkig wordt ook daarvoor aan verschillende oplossingen gewerkt, waaronder deze. De Europese brancheorganisatie voor windenergie heeft een oproep gedaan om het storten van afgedankte wieken vanaf 2025 te verbieden. In een eerdere blog ging ik in op de vraag hoeveel CO2 er uitgestoten wordt over de hele levensduur van een windpark op zee.

Wat is de levensduur van een windpark op zee eigenlijk?

De levensduur in de Noordzee van de windturbines die nu op de markt zijn is naar verwachting circa 30 jaar. In vergunningen van Nederlandse windparken op zee werd tot voor kort uitgegaan van een levensduur van 25 jaar. Om het mogelijk te maken de windturbines langer te gebruiken en daarmee de kosten per geproduceerde kilowatt elektriciteit verder te verlagen, is recent de wet windenergie op zee aangepast. De maximale vergunningsduur voor windparken op zee is verhoogd naar 40 jaar. De operationele levensduur van windparken op zee kan daarmee ongeveer 35 jaar worden (de overige 5 jaar is nodig voor de voorbereiding en bouw van het windpark en voor het ontmantelen van het windpark aan het eind van de levensduur). De overheid heeft gezegd dat per windpark
afgewogen zal worden wat de gewenste vergunningstermijn is. En dat het daarbij niet voor voor de hand ligt direct bij aankomende vergunningen over te gaan op 40 jaar, maar continu aansluiting te zoeken bij de technische levensduur die op dat moment verwacht wordt.

Conclusie

Windparken op zee kunnen naar verwachting 25 tot 35 jaar elektriciteit leveren. De eigenaar van een windpark is verplicht om het aan het einde van de levensduur te verwijderen. En al bij de bouw van het windpark moet daarvoor een forse bankgarantie ingeleverd worden. Daarmee is verzekerd dat het windpark aan het eind van de levensduur opgeruimd wordt.

Maar het klinkt zo lekker, dat Tesla’s op kolenstroom rijden

Het is een hardnekkig misverstand. Dat elektrische auto’s op kolenstroom rijden. Vandaag zei hoogleraar Europese bosbouw Gert-Jan Nabuurs het bij de NOS. Het spijt me, maar het is kletskoek. In Nederland kwam in 2020 slechts 8% van de geproduceerde elektriciteit uit kolen.

In een genuanceerd stuk over biomassa bij de NOS vliegt hoogleraar Gert-Jan aan het einde opeens uit de bocht: “De Tesla’s die je nu op de weg ziet, rijden gewoon op steenkool. Daar moet je geen illusies over hebben”. Het is een oud verhaal, want Quote schreef al in 2015 dat elektrische auto’s tot 2030 op kolen rijden. Hij is ook niet de enige hoogleraar die dit verkondigt. In de Volkskrant suggereerde hoogleraar David Smeulders in 2018 dat elektrische warmtepompen op kolenstroom draaien. Eveneens in 2018 stelde hoogleraar Henk Visscher in NRC dat onze stroom nog vijftien jaar vooral uit kolen- en gascentrales zou komen. Ik schreef er eerder een blog over, maar kennelijk is het tijd om de feiten nog eens op een rijtje te zetten.

In 2020 kwam slechts 8% van de Nederlandse elektriciteitsproductie uit kolen

Ik zou iedereen die graag iets roept over de samenstelling van de elektriciteitsproductie willen aanraden af en toe even op de website van het CBS te kijken. Het CBS publiceert elk kwartaal een artikel over de elektriciteitsproductie in Nederland. In het meest recente artikel is te zien dat in 2020 slechts 8% van de elektriciteit in Nederland uit kolen geproduceerd werd. Zie de grafiek hieronder. Het grootste deel van de elektriciteit in Nederland komt uit aardgas. Daarnaast kwam volgens het CBS in 2020 een kwart van de elektriciteit uit hernieuwbaar, zie ook dit artikel.

In 2020 kwam er in Nederland meer elektriciteit uit windenergie dan uit kolen

CBS publiceert de statistieken op haar website, waar iedereen er naar hartenlust in kan grasduinen. En er grafiekjes mee kan maken, zoals hieronder. In de grafiek is te zien dat het overgrote deel van de elektriciteitsproductie in Nederland uit aardgaskomt. En dat de productie uit steenkool na een piek in 2015 hard gedaald is. In 2020 kwam er meer elektriciteit uit windenergie dan uit kolen.

Eens dat biomassa een rol te spelen heeft bij vervangen van fossiele brandstoffen

Professor Nabuurs deed de uitspraak over Tesla’s in de context van het belang van biomassa in het terugdringen van het gebruik van fossiele brandstof. Ik ben het met Nabuurs eens dat biomassa daarbij een rol te spelen heeft. Maar dat is niet omdat er op dit moment zoveel elektriciteit uit kolen komt. Volgens de huidige verwachtingen (Klimaat- en Energieverkenning 2020) zal komende jaren de elektriciteitsproductie uit wind en zon snel stijgen. En zal in 2030 meer dan de helft van de elektriciteitsproductie in Nederland uit wind en zon komen, zie de grafiek hieronder. Biomassa kan wellicht een rol spelen in het leveren van flexibele CO2-vrij elektriciteitsproductie. Ik denk zelf dat biomassa vooral een rol kan spelen om fossiele brandstoffen te vervangen als grondstof voor de chemie en bij warmtelevering.

Meer gekkigheid uit de column van Ronald Plasterk in de Telegraaf

In zijn laatste Telegraafcolumn schreef Ronald Plasterk ten onrechte dat in Nederland gascentrales gedwongen gesloten worden. Er stond meer in die column wat volgens mij niet klopt. Hieronder een poging de feiten op een rij te zetten over een aantal van zijn uitspraken. Zoals steeds: als ik dingen verkeerd begrepen heb of over het hoofd gezien, dan hoor ik dat graag (bij voorkeur via twitter @vision23).

In het Klimaatakkoord is niet afgesproken welke energievormen duurzaam zijn

Plasterk schrijft ‘In dat Klimaatakkoord is afgesproken welke energievormen als duurzaam zouden worden aangemerkt. Kernenergie dus niet.’ en ‘Ze hebben biomassa erin gesmokkeld‘. Beide is niet het geval. Het centrale doel van het Klimaatakkoord is het verminderen van de uitstoot van broeikasgassen. Er zijn mondiale afspraken over het berekenen van de uitstoot van broeikasgassen. Dat is maar goed ook, want klimaatverandering is een mondiaal probleem. Op pagina 7 van het Klimaatakkoord staat uitgelegd dat ‘Voor het klimaatbeleid en doelbereik van het klimaatakkoord wordt uitgegaan van de in VN-verband (IPCC) afgesproken systematiek voor monitoring en rapportage van broeikasgasemissies’. In deze internationale systematiek is ook afgesproken hoe met biomassa wordt omgegaan. Dat is dus geen afspraak in het Klimaatakkoord zoals Plasterk suggereert, maar onderdeel van internationaal overeengekomen richtlijnen. Het IPCC dat deze richtlijnen opstelt is een internationaal panel van wetenschappers. Dat zal Plasterk als voormalig wetenschapper aanspreken.

Ik vind ‘erin smokkelen’ van biomassa overigens een interessante woordkeus als je het stuk leest. In het Klimaatakkoord komt het woord ‘biomassa’ maar liefst 114 keer voor.

Heldere internationale afspraken over CO2-uitstoot van biomassa

De CO2-uitstoot van biomassa wordt in de internationale IPCC systematiek meegenomen in de sector waar de biomassa wordt geproduceerd (‘AFOLU’: Agriculture, Forestry and Other Land-Use). Daarvoor is in de eerste IPCC richtlijnen in 1995 gekozen om te zorgen voor directe link met gegevens over de productie van biomassa. Om dubbeltelling te voorkomen wordt de uitstoot van CO2 bij de verbranding van biomassa in de energiesector daarom niet meegeteld. Het wordt wel gerapporteerd als ‘informatie item’. Voord de liefhebbers: zie paragraaf 2.3.3.4 van de laatste publicatie van IPCC over deze richtlijnen.

Ik kan geen CBS-publicatie vinden waarin staat dat de CO2-uitstoot is toegenomen door het Klimaatakkoord

Plasterk schrijft in zijn column: ‘De CO2-uitstoot is daardoor [door het Klimaatakkoord, JV] toegenomen, en de natuur extra belast. Je zou zoveel gekkigheid haast niet geloven, maar het Centraal Bureau voor de Statistiek heef de zaken netjes uitgerekend.‘ Ik kan geen publicatie van het CBS vinden die deze conclusie onderbouwt. Als ik op de CBS-website zoek op ‘CO2-uitstoot’ dan vind ik bijvoorbeeld wel: ‘Uitstoot broeikasgassen 8 procent lager in 2020‘ en ‘Uitstoot broeikasgassen 3 procent lager in 2019‘. Daarbij is overigens niet gezegd dat die reductie door het Klimaatakkoord komt. Sterker nog, de meeste resultaten van het Klimaatakkoord zullen pas de komende jaren zichtbaar worden in de emissiecijfers. Als ik op de CBS-website zoek op ‘Klimaatakkoord’, dan vind ik ook geen publicaties die de stelling van Plasterk onderbouwen. Ik ben dan ook erg benieuwd waarop Plasterk die baseert.

Als ik de CBS-cijfers over de CO2-uitstoot in Nederland sinds 1990 bekijk, dan zie ik voor de afgelopen jaren geen sterke daling, maar zeker geen toename zoals Plasterk suggereert.

Als kernenergie fossiele energie vervangt, dan leidt dat tot minder CO2-uitstoot, ook onder de afspraken in het Klimaatakkoord

Hoe met kernenergie wordt omgegaan in de berekening van de uitstoot van CO2 ligt ook vast in de internationale afspraken. Kerncentrales hebben geen directe CO2-uitstoot. Als er een nieuwe kerncentrale wordt gebouwd en er daardoor minder fossiele elektriciteitscentrales hoeven draaien, dan leidt dat tot een forse reductie van de CO2-uitstoot. In werkelijkheid en in de cijfers.

Er zijn Europese afspraken over de definitie van hernieuwbare energie, daar valt kernenergie niet onder en biomassa wel

Er is een Europese richtlijn waarin is vastgelegd wat gezien wordt als hernieuwbare energie en wat niet. Kernenergie valt daar niet onder en biomassa wel. Nederland volgt als lid van de EU deze richtlijn en de definitie daarin van hernieuwbare energie. Ook dit is in tegenstelling tot wat Plasterk beweert dus geen afspraak uit het Klimaatakkoord, maar een Europese afspraak.

Er is overigens ook een Europese definitie van duurzame investeringen. Het zal Plasterk deugd doen dat er een discussie gaande is over de vraag of kernenergie vanwege de bijdrage aan de reductie van de CO2-uitstoot ook onder die definitie zou moeten vallen.

Zon en wind gaan wel degelijk zoden aan de dijk zetten: in 2030 naar verwachting circa 70% van het elektriciteitsverbruik

Plasterk laat zich zoals gebruikelijk uiterst kritisch uit over wind- en zonne-energie: ‘De opstellers [van het Klimaatakkoord] moeten gezien hebben dat je met zon en wind niet ver komt‘, ‘De getallen voor wind en zon zijn namelijk pover: in 2020 2% wind en 1,7% zon‘ en ‘Het zet allemaal geen zoden aan de dijk‘. Nu wordt het interessant. Plasterk stelt namelijk als alternatief voor om nieuwe kerncentrales te bouwen die vanaf 2032 zouden kunnen produceren. Hij heeft zoals gezegd natuurlijk gelijk dat kerncentrales CO2-vrije energie leveren. Maar het is wel een beetje raar om de mogelijke prestatie van kernenergie in 2032 te vergelijken met de bijdrage van wind en zon in 2020. Temeer omdat het Klimaatakkoord niet op 2020 gericht is, maar op 2030 (en 2050). Het is veel logischer om te kijken naar de bijdrage van wind en zon in 2030.

Volgens de laatste Klimaat- en Energieverkenning komt elektriciteit uit wind en zon in 2030 overeen met ruim 70% van het elektriciteitsverbruik in Nederland. In de grafiek hieronder is te zien hoe snel de bijdrage van zon (lichtgroen) en wind (iets donkerder groen) aan de totale elektriciteitsproductie komende jaren gaat groeien. Wind en zon gaan dus wel degelijk zoden aan de dijk zetten als het gaat om de elektriciteitsvoorziening. Tegelijk is de rol van biomassa (donkergroen in de grafiek) in de elektriciteitsproductie richting 2030 zeer bescheiden. Daarover zo direct meer.

Nu zult u wellicht zeggen: dat is mooi, maar de bijdrage van wind en zon aan de totale energievoorziening (dus niet alleen elektriciteit, maar ook warmte en brandstoffen) is veel kleiner. Dat klopt. Maar hetzelfde geldt voor kerncentrales, die leveren namelijk ook elektriciteit (met een enkele uitzondering in het buitenland waar sommige kerncentrales ook warmte leveren aan stadsverwarming of industrie).

Kernenergie is voor een groot deel van het gebruik van biomassa geen eenvoudig alternatief

Kernenergie is dan ook geen eenvoudig alternatief voor de biomassa waar Plasterk zo’n moeite mee heeft. Biomassa wordt namelijk niet alleen ingezet voor elektriciteitsproductie, maar juist ook voor vloeibare transportbrandstoffen (bijgemengd in benzine en diesel) en voor warmte. Zie het overzicht van CBS hieronder.

Kernenergie kan een bijdrage leveren aan hetzelfde deel van de energievoorziening als wind en zon, namelijk aan elektriciteit. Het rechtstreeks vervangen van warmte of brandstoffen uit fossiel of biomassa door kernenergie is niet mogelijk of ligt niet direct voor de hand. Om een grotere rol te kunnen spelen geldt zowel voor wind en zon als kernenergie dat processen geëlektrificeerd moeten worden (bijvoorbeeld met een warmtepomp) of dat elektriciteit omgezet moet worden in een brandstof (bijvoorbeeld waterstof). Dat kan en er wordt aan gewerkt. Maar in deze context is het een beetje te makkelijk om te suggereren dat zon en wind geen significante bijdrage kunnen leveren en kernenergie wel. En ook te makkelijk om te suggereren dat kernenergie een eenvoudig alternatief is voor alle biomassa.

Er worden in Nederland geen gascentrales gedwongen gesloten

Plasterk schrijft ook in zijn blog dat we in Nederland gascentrales gedwongen sluiten. Dat is niet het geval. Er worden in Nederland geen gascentrales gedwongen gesloten. Ook in het Klimaatakkoord staat anders dan Plasterk beweert niet dat gascentrales gesloten moeten worden. Er staat wel in de regelbare productie in toenemende mate CO2-vrij zal moeten zijn. En welke opties er zijn waarmee gascentrales CO2-vrij elektriciteit zouden kunnen leveren. In mijn vorige blog ben ik uitgebreid ingegaan op de uitspraken van Plasterk over gascentrales en wat er wel over in het Klimaatakkoord staat.

Tot slot: waarom?

Het is inmiddels 0:45 uur. Tijd om een punt te zetten achter deze blog. Misschien vraagt u zich nog af waarom ik hier zoveel tijd en moeite in stop. Dat is omdat ik denk dat lezers van de grootste krant van Nederland ervan uitgaan dat het allemaal wel zal kloppen als een voormalig Minister en hoogleraar zo’n groot stuk schrijft over klimaat en energie. In deze en de vorige blog heb ik geprobeerd dat een beetje in perspectief te plaatsen. Want als niemand het tegenspreekt, dan is het niet gek als krantenlezers denken dat het allemaal klopt. Daarom dus. En ook omdat ik het leuk vind om dingen op energiegebied uit te zoeken en daarover te schrijven. Doe er uw voordeel mee. Of niet natuurlijk.

Worden er in Nederland gascentrales gedwongen gesloten zoals Plasterk schrijft in de Telegraaf?

Korte antwoord: Nee.

Er worden in Nederland geen gascentrales gedwongen gesloten. Ook in het Klimaatakkoord staat anders dan Plasterk beweert niet dat gascentrales gesloten moeten worden. Er staat wel in de regelbare productie in toenemende mate CO2-vrij zal moeten zijn. En welke opties er zijn waarmee gascentrales CO2-vrij elektriciteit zouden kunnen leveren.

In zijn column in de Telegraaf schreef Ronald Plasterk vrijdag dat wij in Nederland gascentrales gedwongen sluiten (zie foto hieronder die Bart Mos op twitter plaatste). De vraag is dan natuurlijk: is dat zo, worden er in Nederland gascentrales gedwongen gesloten? Het is niet zo heel moeilijk om dat uit te zoeken.

Er zijn op dit moment juist meer gascentrales in gebruik dan afgelopen jaren

TenneT publiceert elk jaar een rapport monitoring leveringszekerheid. Daarin wordt in kaart gebracht of er de komende jaren op elk moment voldoende aanbod van elektriciteit is om aan de vraag te voldoen. Het rapport bevat een overzicht van het huidige elektriciteitsproductievermogen en de verwachte ontwikkelingen. De grafiek hieronder komt uit het meest recente rapport. Daarin is te zien dat het totale vermogen aan operationele gascentrales in 2021 groter is dan de jaren ervoor (bruin in de grafiek). Dat komt doordat er centrales ‘uit de mottenballen’ zijn gehaald. In 2020 was 16 gigawatt gasvermogen operationeel en in 2021 was dat gestegen naar 17,6 gigawatt. Sommige gascentrales werden de afgelopen jaar tijdelijk uit gebruik genomen omdat de marktomstandigheden slecht waren. Dat is inmiddels veranderd en nu worden ze weer in gebruik genomen. Een voorbeeld is de Clauscentrale C van RWE in Maasbracht. Die werd in juli 2014 uit gebruik genomen en is sinds oktober 2020 weer operationeel.

In de grafiek is te zien dat de huidige verwachting in de monitor is dat het grootste deel van de gascentrales minstens tot en met 2035 operationeel blijft. Een klein deel zal naar verwachting voor die tijd vanwege ouderdom uit gebruik genomen worden.

Elektriciteitsproductie uit aardgas is ook gestegen

De cijfers van het CBS laten zien dat de productie van elektriciteit uit aardgas afgelopen twee jaar gestegen is. Door lagere gasprijs en hogere CO2-prijs is elektriciteit uit aardgas goedkoper dan elektriciteit uit steenkool. De productie van kolenstroom is gelijktijdig fors gedaald. De CO2-uitstoot van de elektriciteitsproductie was daardoor in 2020 volgens het CBS 21% lager dan in 2019.

Zou Plasterk gas- en kolencentrales door elkaar gehaald hebben?

Wordt er in het klimaatbeleid dan niks afgedwongen bij elektriciteitsproductie? Jawel. Er is een wet aangenomen die het gebruik van kolen voor elektriciteitsproductie verbiedt. In centrales van de oude generatie mogen vanaf 2025 geen kolen meer worden gebruikt voor elektriciteitsopwekking. Voor de nieuwe generatie geldt dat vanaf 1 januari 2030. Dat levert een grote CO2-reductie op. De wet gaat alleen over kolencentrales, niet over gascentrales.

In het Klimaatakkoord staat niet dat gascentrales gesloten moeten worden

Eerder in zijn column schrijft Plasterk dat aardgas in het Klimaatakkoord niet als duurzaam wordt gezien [JV: dat is het ook niet] en dat erin staat dat gascentrales op den duur gesloten worden. Hoog tijd om het Klimaatakkoord erbij te pakken. Het is een kloek document van 250 pagina’s, dus daar staat dan ongetwijfeld in hoe en wanneer gascentrales gesloten moeten worden. Ondanks de omvang van het Klimaatakkoord is het voor iedereen eenvoudig om te zoeken wat erin staat over ‘aardgas’ en ‘gascentrales’ (tip: de zoekfunctie is uw vriend). Spoiler: er staat niet in dat gascentrales gesloten moeten worden.

Wat staat er dan wel over gascentrales in het Klimaatakkoord?

  • In hoofdstuk C5 over elektriciteit op pagina 157: Een CO2-vrij elektriciteitssysteem op weg naar 2050. ‘Een CO2-vrij elektriciteitssysteem betekent onder andere dat bestaande fossiele bronnen van elektriciteit worden vervangen door hernieuwbare bronnen.’ [JV: Dat betekent dat richting 2050 fossiele bronnen van elektriciteit, waaronder aardgas, vervangen worden. Er staat niet dat gascentrales dicht moeten. Dat hoeft ook niet, want gascentrales kunnen – soms met de nodige aanpassingen- ook op hernieuwbare brandstoffen draaien]
  • Op dezelfde pagina onder ‘Opgave en ambitie 2030’: ‘Tevens is vanuit oogpunt van leveringszekerheid relevant dat wordt voorzien in voldoende regelbaar vermogen, dat in toenemende mate CO2-vrij zal moeten zijn.’ [JV: dat regelbaar vermogen, waaronder gascentrales in toenemende mate CO2-vrij zal moeten zijn betekent dat er minder ruimte zal komen voor gascentrales om onbeperkt aardgas te stoken zonder dat er iets aan de CO2 uitstoot gebeurt]
  • In voetnoot over regelbare productie op p.169: ‘Enkele aannames betreffen: [..] 18 TWh uit gascentrales binnen de resterende emissieruimte [..].‘ [JV: Hier staat dat er vanuit gegaan wordt dat ook in 2030 er nog gascentrales draaien die ‘gewoon’ CO2 uitstoten]
  • Op pagina 170: ‘Door de verdere groei van elektrificatie en door de steeds kleinere emissieruimte zal de behoefte aan CO2-vrije regelbare productie verder stijgen. Het elektriciteitssysteem kan op een aantal manieren met CO2–vrije regelbare productie worden gevoed: met elektriciteit uit CO2-vrije waterstof of uit andere hernieuwbare bronnen zoals biomassa en groen gas, uit kernenergie, of uit fossiele bronnen waarbij CO2 wordt afgevangen.‘ [JV: Bij een aantal van de opties die hier genoemd worden voor CO2-vrije regelbare productie kunnen gascentrales een belangrijke rol spelen: in gascentrales kan (soms met de nodige aanpassingen) waterstof of groen gas worden ingezet en kan aardgas worden ingezet waarbij CO2 wordt afgevangen. In het Klimaatakkoord wordt geen keuze gemaakt wat betreft de opties voor regelbaar vermogen. Wel is duidelijk dat gascentrales in verschillende opties een rol kunnen spelen]

Samengevat is er geen sprake van dat in het Klimaatakkoord staat dat gascentrales gesloten moeten worden. Er staat wel in de regelbare productie in toenemende mate CO2-vrij zal moeten zijn. In het Klimaatakkoord worden ook opties beschreven waarmee gascentrales CO2-vrij elektriciteit kunnen leveren. Kortom, de titel van de column van Plasterk is eigenlijk best goed gekozen: ‘Zoveel gekkigheid haast niet te geloven’.

Hoe hoog is het rendement van de nano-antennes die elektriciteit maken van warmte?

Rendement 100 keer zo groot als vergelijkbare apparaatjes, maar hoe hoog dan?

Zowel NRC als de Volkskrant schreven vorige week in de wetenschapsrubriek over nano-antennes die warmtestraling in stroom omzetten. De onderzoekers maakten daarbij gebruik van een bijzonder kwantummechanisch tunneleffect. Beide krantenartikelen gingen in op de vraag of dit commercieel toepasbaar zou kunnen worden. In de kop van het artikel in de Volkskrant werd zelfs de vraag gesteld of hiermee een energierevolutie in zicht is. Beide artikelen maakten duidelijk dat het gaat om fundamenteel onderzoek en dat commerciële toepassing nog ver weg is. Wat mij fascineerde was dat beide artikelen iets zeiden over het rendement van de omzetting, maar dat geen van beide onthulde wat het rendement in dit experiment was. NRC schreef dat de nano-antennes die de onderzoekers maakten ruim 100 keer efficiënter zijn dan vergelijkbare warmte-energiewinnende apparaatjes. Dat klinkt mooi, maar zegt weinig over de vraag hoe efficient deze nano-antennes zijn. De Volkskrant schreef oorspronkelijk dat ze minder dan 1 procent van de energie van een verwarmde plaat opvingen. De nano-antennes zijn dus 100 keer efficiënter dan andere apparaatjes, maar het rendement is nog minder dan 1 procent. Ik werd steeds nieuwsgieriger wat het rendement van deze nano-antennes werkelijk is. De formuleringen gaven me het gevoel dat ik wel vaker krijg bij belangrijke resultaten in tamelijk fundamenteel onderzoek: in het persbericht van de onderzoeksinstelling en berichten in de media wordt de betekenis van de resultaten soms flink aangedikt. Zou dat hier ook het geval zijn?

Minder dan 1% rendement en het kan alleen maar omhoog….

De online versie van het artikel in de Volkskrant verwijst naar een persbericht van de universiteit van Colorado met als titel “Scientists debut most efficient ‘optical rectennas,’ devices that harvest power from heat“. In het persbericht staan beide uitspraken over het rendement van de vinding: ‘These devices, which are too small to see with the naked eye, are roughly 100 times more efficient than similar tools used for energy harvesting‘ en ‘The devices were able to capture less than 1% of the heat produced by the hot plate. But Belkadi [de eerste auteur van het wetenschappelijke artikel, JV] thinks that those numbers are only going to go up‘. De eerste auteur van het wetenschappelijk artikel stelt dus dat het rendement van de nano-antennes minder dan 1% is maar in de toekomst alleen maar omhoog zal gaan. Van het persbericht worden we dus niks wijzer over het daadwerkelijke behaalde rendement in dit onderzoek.

0,0000017%?

Tijd om onze tanden te zetten in de bron zelf, het wetenschappelijke artikel in het tijdschrift Nature Communications. Makkelijk te vinden, zowel in het persbericht als via de link in het NRC-artikel. Ik vind het een mooi verhaal. Theoretisch was voorspeld dat het met een bepaalde combinatie van materialen mogelijk zou zijn om in nano-antennes gebruik te maken van een kwantummechanische tunneleffect (‘resonant tunneling’). In dit onderzoek is dat gelukt door de nano-antennes te maken van laagjes nikkel, nikkeloxide, aluminiumoxide, chroom en goud (Ni/NiO/Al2O3/Cr/Au). Mooi staaltje van het combineren van theoretische natuurkunde en experimenten. Maar wat is nou het rendement van de omzetting? Ik ben er niet 100% zeker van, dus hoor graag als ik het verkeerd interpreteer, maar ik haal het volgende uit het artikel: het hoogste behaalde rendement van de omzetting van warmtestraling in elektriciteit is volgens het artikel 17.10-9 (hieronder rood omcirkeld in de tabel uit het artikel). Als dat klopt, dan is het hoogste rendement dat in het experiment behaald werd 0,0000017%. Het is inderdaad ruim 100 keer hoger dan rendement van 10-10 dat elders in het artikel wordt genoemd voor andere onderzoeken. Maar nog steeds erg laag. En het is inderdaad minder dan 1%, maar wel heel véél minder. Ruim 500.000 keer lager dan 1%.

Via twitter zocht ik contact met wetenschapsjournalist George van Hal die het artikel in de Volkskrant schreef. Hij bevestigde mijn interpretatie van het artikel (wist u al hoe leuk ik twitter vind? 😉 en legde uit dat hij oorspronkelijk in de tekst had staan dat het rendement ”veel minder dan 1%’ was. Zo staat het nu ook in de online versie van het Volkskrant artikel.

‘Really low’

Nu ik weet wat het daadwerkelijke rendement is, lees ik het persbericht met andere ogen. Prachtige stap als het rendement 100 keer hoger is dan in eerdere experimenten. Maar om dan in het persbericht te spreken van potentiële gamechangers en al te gaan filosoferen over commerciële toepassingen in industrie en bakkerijen vind ik voorbarig: “They’re also potential game changers in the world of renewable energy. Working rectennas could, theoretically, harvest the heat coming from factory smokestacks or bakery ovens that would otherwise go to waste“. In de laatste zin is het woord ‘theoretically’ eigenlijk het meest relevant. Ik vind de formulering ‘minder dan 1%’ ook nogal suggestief als het hoogst behaalde rendement 0,0000017% is. Nu ik het persbericht opnieuw lees zie ik dat daarin de betrokken hoogleraar Garret Moddel eigenlijk de meest veelzeggende uitspraak doet over het rendement: “Right now, the efficiency is really low, but it’s going to increase“. Moddel heeft er kennelijk vertrouwen in dat het gaat lukken, want volgens het wetenschappelijke artikel is hij aandeelhouder in RedWave Energy.

Illustratie van de website van RedWave Energy

Dat bedrijf wil deze technologie wil gaan toepassen voor elektriciteitsproductie uit restwarmte in de industrie en elektriciteitscentrales. Elders wordt ook genoemd dat RedWave Energy de technologie wil gebruiken in detectoren. Op het eerste gezicht lijkt dat me wellicht kansrijker dan toepassing voor elektriciteitsproductie. Voordat deze vinding commercieel toegepast zou kunnen worden voor elektriciteitsproductie uit warmtestraling zouden er nog gigantische stappen gezet moeten worden.

In natuurkundig opzicht iets bijzonders gedemonstreerd

En eigenlijk vind ik de term ‘demonstration’ in de titel van het wetenschappelijke artikel het meest adequaat (‘Demonstration of resonant tunneling effects in metal-double-insulator-metal (MI2M) diodes‘). De onderzoekers hebben in natuurkundig opzicht iets bijzonders gedemonstreerd. Het rendement is in dit experiment is nu nog zo laag, dat ik me afvraag of het eigenlijk wel relevant was voor het persbericht. En waar het persbericht nu op verschillende plekken ingaat op het rendement, vind ik dat ze het daadwerkelijke rendement (0,0000017%) hadden moeten noemen. En niet alleen maar versluierende woorden.

Zoals gezegd heb ik mijn best gedaan het wetenschappelijke artikel te doorgronden en interpreteren. Ik hoor heel graag als ik dingen verkeerd begrepen heb of als u de betekenis van het onderzoek anders inschat. Bij voorkeur via twitter (@vision23).

Trouw verkoopt uraniumcentrale voor thorium

Gisteren publiceerde dagblad Trouw een groot artikel onder de titel ‘Aan de Lek past een thoriumcentrale’. Met een illustratie van een mooie glimmende installatie met het onderschrift ‘Een impressie van een thoriumcentrale’. In het stuk komt een VVD-gemeenteraadslid uit De Bilt aan het woord die ervan droomt dat er na 2030 een thoriumcentrale komt in Houten. Het gemeenteraadslid beweert dat onderzeeboten al thorium inzetten en dat Rolls Royce een kleine thoriumcentrale zou kunnen leveren. Trouw vermeldt helaas niet dat nucleaire onderzeeërs op uranium varen en niet op thorium. En dat Rolls Royce niet werkt aan een thoriumcentrale maar aan een kerncentrale met uranium als splijtstof. Met de illustratie slaat Trouw de plank ook mis. Dat is namelijk een impressie van Rolls Royce van het ontwerp van een middelgrote kerncentrale op uranium die technisch sterke overeenkomsten vertoont met de huidige kerncentrale in Borssele. Geen thoriumcentrale.

Impressie van een middelgrote kerncentrale op uranium door Rolls Royce
(bron illustratie: Rolls Royce; bewerking: JV)

Een glimmende thoriumcentrale langs de Lek na 2030. Dat klinkt mooi, maar het verhaal in het artikel rammelt flink. Er is veel enthousiasme over gesmoltenzoutreactors die thorium als grondstof gebruiken. Er is echter nog veel onderzoek- en ontwikkelwerk nodig voordat dergelijke kernreactoren commercieel elektriciteit kunnen produceren. Volgens verschillende experts zal dat waarschijnlijk niet eerder dan 2050 het geval zijn. Recent legde ook hoogleraar kernreactorfysica Jan Leen Kloosterman van de TU Delft in PZC uit dat hij verwacht dat het tot na 2050 duurt voordat de eerste commerciële thoriumcentrale kan worden aangezet. Voor dit verhaal is het relevant om te weten dat een gesmoltenzoutreactor in het Engels Molten Salt Reactor ofwel MSR genoemd wordt.

Rolls Royce werk aan een hogedrukreactor op uranium

Zoals in het artikel staat werkt Rolls Royce inderdaad aan het ontwerp van een nieuwe reactor. Het gaat om een zogenoemde small modular reactor ofwel SMR waarvan Rolls Royce de eerste in 2028 in bedrijf wil hebben. In Trouw stelt het VVD-gemeenteraadslid uit De Bilt dat het daarbij gaat om een kleine thoriumcentrale. Dat is niet het geval. Er lijkt hier sprake van verwarring van gesmoltenzoutreactor (MSR) en kleine modulaire reactor (SMR). Dat gebeurt helaas wel vaker. Het lijkt mij een goed idee als een van beide afkortingen veranderd wordt om deze verwarring in de toekomst te voorkomen. Want het ontwerp waar Rolls Royce aan werkt is een SMR maar geen MSR. Ofwel: Rolls Royce werkt aan het ontwerp van een modulaire reactor maar het is geen gesmoltenzoutreactor en gaat ook niet op thorium werken. De ambitie van Rolls Royce is om een reactor te ontwerpen op basis van bewezen techniek, zoals het bedrijf uitlegt in deze brochure. De reactor is een hogedrukreactor (PWR) met uranium als splijtstof.

Kernonderzeeërs varen op uranium

Rolls Royce produceert al decennia kernreactoren voor nucleair aangedreven onderzeeërs. Die reactoren voor onderzeeërs zijn ook hogedrukreactoren (PWR) op uranium. Ze varen volgens Rolls Royce de hele wereld rond op een theelepel uranium, niet op thorium zoals het raadslid in Trouw zegt. En voor zover ik kan nagaan gebruiken alle kernonderzeeërs uranium als splijtstof. Maar misschien heb ik niet goed genoeg gezocht, dan hoor ik het graag.

Statement op website van Rolls Royce over uranium als splijtstof voor de Britse nucleaire onderzeeërs

De illustratie is een Rolls Royce impressie van een kerncentrale op uranium

Er staat geen bron bij de illustratie in Trouw, maar deze komt overduidelijk van Rolls Royce. Het is een mooie artist impression die laat zien hoe de SMR reactor waar Rolls Royce aan werkt er uit zou kunnen zien. Het is dus geen impressie van thoriumcentrale zoals in het onderschrift van Trouw staat, maar een impressie van een reactor gebaseerd op bestaande hogedrukreactoren (PWR).

De huidige kerncentrale in Borssele is ook een hogedrukreactor (PWR)

Interessant genoeg is de huidige kerncentrale in Borssele ook een hogedrukreactor (PWR). Hetzelfde type dus als het nieuwe reactorontwerp waar Rolls Royce aan werkt. Het vermogen van beide ligt ook in dezelfde ordegrootte. De kerncentrale in Borssele heeft een vermogen 485 MW. De SMR van Rolls Royce zou vermogen krijgen van 220 tot 440 MW. Mijn indruk is dat de huidige kerncentrale in Borssele en de SMR van Rolls Royce technisch gezien meer overeenkomsten dan verschillen hebben. Met een pleidooi voor een nieuwe kerncentrale is niks mis. Maar om het te verkopen als een thoriumcentrale vind ik een kwaliteitskrant onwaardig.

Ik heb mijn best gedaan de uitspraken in deze blog zo goed mogelijk te onderbouwen. Als er inhoudelijk iets niet klopt, dan hoor ik het heel graag, bij voorkeur via twitter.

Wanneer kan kernfusie een rol van betekenis spelen in de energietransitie?

In discussies over klimaatbeleid en de energietransitie wordt kernfusie regelmatig genoemd als alternatief voor alles waar aan gewerkt wordt. Kernfusie zou beter zijn dan windenergie, zonne-energie, biomassa, CO2-opslag enzovoort. Nu is kernfusie potentieel een geweldige energiebron. Het kan met weinig materiaal grote hoeveelheden energie leveren op basis van hetzelfde proces als de zon. Dat proces gaat echter gepaard met zeer uitdagende omstandigheden. Je moet namelijk een plasma van miljoenen graden Celsius onder controle zien te houden. Er wordt hard aan gewerkt, maar volgens kenners duurt het nog wel tot 2060 of 2070 voordat kernfusie een rol van betekenis kan spelen in onze energievoorziening. Vóór die tijd moet onze CO2-uitstoot al zeer vergaand terug gebracht zijn. Dat zullen we daarom zonder kernfusie moeten doen.

Demonstratie van elektriciteitsproductie met kernfusie pas na 2050 verwacht

Er wordt al jarenlang hard gewerkt om kernfusie te ontwikkelen als energiebron op aarde. Het is inmiddels op verschillende plaatsen ter wereld gelukt om een plasma te maken waarin het heet genoeg is om kernfusie plaats te laten vinden. Het is echter nog niet gelukt om een kernfusiereactor meer energie te laten produceren dan erin gaat. En tot nu toe kan het plasma nog maar kort op de temperatuur gehouden worden die nodig is voor kernfusie. Het record staat sinds eind 2020 op 20 seconden, zie dit artikel in Kijk.

In Zuid-Frankrijk wordt gebouwd aan de ITER kernfusiereactor. Een van de doelstellingen van ITER is om gedurende 7 tot 10 minuten een vermogen van 500 megawatt te produceren. ITER zal dat vermogen niet omzetten in bruikbare elektriciteit, maar aantonen dat nuttig vermogen geleverd kan worden met een kernfusiereactor. In 2035 zou ITER volledig moeten functioneren.

De bedoeling is dat na ITER een demonstratiereactor wordt gebouwd die daadwerkelijk elektriciteit kan produceren. Volgens de Europese routekaart voor kernfusie is de bedoeling dat een Europese DEMO reactor vroeg in de 2e helft van deze eeuw honderden megawatts elektriciteit kan leveren voor minimaal een aantal uur. Dat betekent dat het doel is om deze demonstratiereactor niet al te lang na 2050 in werking te hebben.

Europese routekaart voor kernfusie. Bron: EUROfusion

Kernfusie kan op z’n vroegst rond 2060 significant bijdragen

Als bewezen is dat elektriciteitsproductie met kernfusie op deze schaal mogelijk is, dan zouden daarna commerciële fusiecentrales ontwikkeld en gebouwd kunnen worden. Fusieonderzoeker prof. Niek Lopes Cardozo van de TU Eindhoven zei in Kijk dat de eerste generatie commerciële kernfusiecentrales er in 2070 zou kunnen zijn. Hij voegde eraan toe dat we nog niet weten of het echt kan. Dat moet blijken uit de experimenten die komende jaren gedaan worden.

In de Volkskrant zei hoogleraar kernfusie Marco de Baar daarover eerder: “Op z’n vroegst kan kernfusie rond 2060 significant gaan bijdragen aan onze energieproductie. Gegeven die tijdlijn, zal fusie dus geen bijdrage leveren aan de huidige energietransitie. [..] Voor de huidige energietransitie komt deze technologie zelfs in het meest optimistische scenario veel te laat.

Welke rol kan kernfusie na 2050 spelen?

Recent wees Gieljan de Vries op twitter op dit interessante artikel van kernfusieonderzoekers Tom Nicholas et al. in het wetenschappelijke tijdschrift Energy Policy. Het gaat over de rol die kernfusie wel en niet kan spelen in de energietransitie. De auteurs van het artikel gaan er op basis van de Europese routekaart voor kernfusie vanuit dat de eerste echte kernfusiereactor op zijn vroegst in 2055 kan draaien. De Europese elektriciteitsvoorziening moet in 2050 al voor 95-100% CO2-vrij zijn. Ook deze auteurs stellen dat kernfusie pas beschikbaar komt als de elektriciteitsvoorziening al vergaand veranderd is. De auteurs analyseren daarom de mogelijke rol die kernfusie kan spelen in de elektriciteitsvoorziening ná 2050 in een elektriciteitssysteem dat voor een groot deel gebaseerd is op hernieuwbare bronnen. Ze beoordelen die rol op flink aantal aspecten.

Kostprijs elektriciteit uit kernfusie naar verwachting hoger dan uit wind en zon

Een van de aspecten die de auteurs bekijken zijn de verwachte kosten. Ik had eerder geen schattingen gezien van de toekomstige productiekosten van elektriciteit uit kernfusie. De auteurs verwijzen naar een artikel van Entler et al. uit 2018 waarin de kosten van elektriciteit over de hele levensduur (LCOE) uit de 1e kernfusiecentrale worden geschat op $175/MWh (ca. 14 eurocent per kilowattuur). Nicholas et al. gaan ervan uit dat het realistisch is om aan te nemen dat de kosten van elektriciteit uit kernfusie ook op ook daarna boven de $100/MWh zullen liggen. Daarmee zou elektriciteit uit kernfusie in hun ogen aanzienlijk duurder zal zijn dan windenergie op land ($29-56/MWh) en zonne-energie (40-46/MWh).

Inzetten op kernfusie als flexibele vorm van stroomproductie

De auteurs concluderen vervolgens dat kernfusie vooral een rol zou kunnen spelen door flexibele elektriciteitsproductie te leveren. Fusiereactoren zouden dan elektriciteit leveren op het moment dat wind en zon niet voldoende leveren. Het huidige ontwerp van de eerste Europese kernfusie demonstratiereactor (DEMO) is volgens het artikel echter gebaseerd op continue productie (‘baseload’). De auteurs concluderen dat het onderzoek naar kernfusie meer gericht zou moeten worden op flexibele elektriciteitsproductie dan op ‘baseload’.

Conclusie: energietransitie zal zonder kernfusie moeten

Er wordt hard aan gewerkt, maar volgens kenners duurt het nog wel tot 2060 of 2070 voordat kernfusie een rol van betekenis kan spelen in onze energievoorziening. Vóór die tijd moet onze CO2-uitstoot al zeer vergaand terug gebracht zijn. Dat zullen we daarom zonder kernfusie moeten doen. Daarna kan kernfusie mogelijk een rol spelen in flexibele elektriciteitsproductie.

Zijn we met 1 of 2 nieuwe kerncentrales van de ‘ellende’ af?

In De Telegraaf stelt Ronald Plasterk dat we met een of twee moderne kerncentrales van alle ‘ellende’ van duurzame energie af kunnen zijn. Een snel sommetje leert ons echter dat er eerder 11 kerncentrales nodig zijn om evenveel energie te produceren als nu gepland voor duurzame energie in 2030. En de ervaringen in het buitenland laten zien dat het zeer onwaarschijnlijk is dat er in Nederland in 2030 nieuwe kerncentrales kunnen staan.

Impressie van geplande nieuwe kerncentrale met 2 reactoren in het Britse Sizewell (bron: EDF)

Ronald Plasterk schrijft in De Telegraaf (€) over de rol die kernenergie kan spelen. Ik vind het een goed teken dat we klimaatverandering inmiddels dermate serieus nemen dat we ook naar kernenergie kijken. Plasterk maakt zich er in mijn ogen echter te makkelijk vanaf. Hij beschrijft opnieuw waarom hij duurzame energie een slecht idee vindt. Hij stelt vervolgens ‘met een of twee nieuwe moderne kerncentrales plus het openhouden van de bestaande centrales zijn we van deze ellende af”. Ten onrechte volgens mij. 

We hebben in Nederland maar één operationele kerncentrale

Eerst even over het openhouden van de ‘bestaande centrales’. Ik ben heel benieuwd welke bestaande kerncentrales Plasterk bedoelt. Volgens mij is er in Nederland maar één kerncentrale in bedrijf, namelijk die in Borssele.

Dan hebben we elf nieuwe kerncentrales nodig in 2030

Relevanter is de vraag of een of twee moderne kerncentrales alle hernieuwbare energie waar aan gewerkt wordt zouden kunnen vervangen. Ik ga er in deze blog vanuit dat Plasterk met ‘deze ellende’ alle vormen van hernieuwbare energie bedoelt. In de column van vandaag is hij kritisch over windenergie op land en biomassa. In eerdere columns zette hij zich af tegen onder andere elektrische auto’s, windmolens op zee, biomassa, zonneparken op zee.

Volgens de Klimaat- en Energieverkenning 2020 van het Planbureau voor de Leefomgeving komt in 2030 het verbruik van hernieuwbare energie op 498 petajoule (zie tabel 6 op pagina 166). Daarbij gaat het om windenergie op zee en op land, om zonne-energie, biomassa en omgevingswarmte. Stel dat we dat allemaal willen vervangen door elektriciteit uit nieuwe kerncentrales. Hoeveel kerncentrales hebben we nodig om jaarlijks 498 petajoule ofwel 138 miljard kilowattuur elektriciteit te produceren?

Op basis van de nieuwe kerncentrales die op dit moment gebouwd worden in Europa rekenen we voor een moderne kerncentrale met een vermogen van 1600 megawatt. We gaan er -enigszins optimistisch- vanuit gaan dat zo’n centrale elk jaar 95% van de tijd draait. Dan produceert zo’n nieuwe kerncentrale per jaar ongeveer 13 miljard kilowattuur elektriciteit (=1600 MW*1000*95%*8760 uur/jaar). Om jaarlijks 138 miljard kilowattuur elektriciteit hebben we dus minstens 11 van zulke nieuwe kerncentrales nodig. Plasterk heeft dus ongelijk als hij suggereert dat we alle in 2030 geplande duurzame energie kunnen vervangen door ‘een of twee nieuwe moderne kerncentrales’. Daarvoor zijn er eerder elf nodig. (Zie onderaan deze blog voor een aantal meer gedetailleerde opmerkingen over dit sommetje)

Onwaarschijnlijk dat er in Nederland in 2030 nieuwe kerncentrales kunnen staan

Dan moeten we het ook nog over de planning hebben. De procedure en bouw van een nieuwe kerncentrale kost veel tijd. Dat is geen ‘smoesje’ zoals Plasterk suggereert. Zo begon EDF in 2012 aan de eerste inspraakronde voor een nieuwe Britse kerncentrale in Sizewell. Volgens de huidige planning van EDF kan deze op zijn vroegst in 2032 operationeel zijn. Ook het realiseren van nieuwe kerncentrales in Frankrijk, Finland en de Verenigde Staten kost veel tijd. De ervaring in Westerse landen die nieuwe kerncentrales bouwen laat zien dat het zeer onwaarschijnlijk is dat er in Nederland in 2030 nieuwe kerncentrales kunnen staan. 

Ook ná 2030 is verdergaande CO2-reductie nodig en we moeten er nu al over nadenken hoe we dat willen doen. Daarbij kan kernenergie een rol spelen. Ik vind het echter een beetje goedkoop om te suggereren dat we onze doelstellingen voor die tijd ermee kunnen halen. 

Nieuwe kerncentrales komen er alleen met overheidssteun

Plasterk doet de kosten van nieuwe kerncentrales ook af als een smoesje. Nieuwe kerncentrales komen er echter niet zonder overheidssteun. Plasterk wijst regelmatig op de kosten van allerlei onderdelen van de energietransitie. Dan vind ik het een beetje goedkoop (pun intended) om bij kernenergie geen aandacht te besteden aan de kosten.

Opmerkingen bij het sommetje hierboven

Het sommetje hierboven heb ik bewust simpel gehouden. Een paar opmerkingen daarbij:

  • Bij een deel van de hernieuwbare energie gaat het om warmte en biobrandstoffen die je niet zo maar kunt vervangen door elektriciteit. Als je alle hernieuwbare energie wilt vervangen door kernenergie dan is ‘elektrificatie’ nodig. Bijvoorbeeld door gebruik van elektrische auto’s en warmtepompen. Elektrische warmtepompen en auto’s zijn efficiënter dan hun fossiele tegenhangers (cv-ketels respectievelijk auto’s met een verbrandingsmotor). Daardoor is er dan minder energie nodig en zou het aantal kerncentrales wat lager uitvallen. Overigens betekent dat we niet af zijn van alles wat Plasterk als ‘ellende’ van de energietransitie ziet, want volgens mij is hij over elektrische auto’s ook niet bijster positief.
  • Op twitter wees een aantal mensen op de mogelijkheid om de restwarmte van een kerncentrale te gebruiken. Dat kan en gebeurt ook op sommige plekken in de wereld. Zoals bijvoorbeeld in Sint-Petersburg (via @hugobiersma). De kerncentrale moet dan wel relatief dicht bij de warmtegebruikers staan en er moet een warmtenet zijn. Hiermee zou het aantal kerncentrales in het sommetje lager kunnen uitvallen.
  • In het sommetje ben ik ervan uitgegaan dat het energieverbruik het hele jaar constant is en de kerncentrales het hele jaar voluit draaien. In werkelijkheid varieert de vraag natuurlijk (nacht/dag, doordeweeks/weekend, winter/zomer etcetera). Daarom zal er ook in energiesysteem met veel kernenergie flexibiliteit nodig zijn om de pieken op te vangen en zullen waarschijnlijk niet alle kerncentrales hele jaar voluit kunnen draaien.
  • Op twitter krijg ik regelmatig de opmerking dat er in de wereld ook kerncentrales zijn met een groter vermogen dan de 1600 MW waarmee ik reken. Dat klopt. Er bestaan in de wereld kerncentrales met veel meer vermogen (doordat ze meerdere reactoren hebben). De brancheorganisatie Nucleair Nederland rekent in haar roadmap echter met nieuwe kerncentrales van 1000-1500 MW (‘Uitgaande van een nucleaire bijdrage aan de elektriciteitsvoorziening van 20%, zijn twee of drie kerncentrales nodig met een gezamenlijk vermogen van 3000 MWe’). Mijn aanname van 1600 MW lijkt me daarom in de Nederlandse context niet zo gek.
  • Toegift: in 2019 was het verbruik van hernieuwbare energie volgens het CBS 181 petajoule. Om dat te vervangen zouden volgens sommetje hierboven al 4 nieuwe kerncentrales nodig zijn. Overigens was het aandeel hernieuwbare energie in 2019 volgens het CBS 8,6% en daarmee al iets hoger dan de 6% die Plasterk noemde.

Elsevier ‘ontdekt’ dat er aardolie wordt gebruikt voor de productie van windmolenwieken

Weekblad Elsevier schreef twee weken geleden dat Simon Rozendaal heeft ‘ontdekt’ dat de wieken van windturbines zijn gemaakt uit aardolie, dus fossiel. Elsevier presenteert het alsof Rozendaal een grote ontdekking heeft gedaan. Niets is minder waar. Iedereen die kan googelen weet binnen een minuut waarvan de wieken gemaakt zijn. Er wordt al jaren uitgebreid gepubliceerd over het totale materiaalgebruik voor elektriciteit uit wind, zon, kolen of gas. Voor windenergie is over de hele levensduur ongeveer 3 gram fossiele energie nodig per geproduceerde kilowattuur, waarvan ongeveer 0,6 gram voor de wieken. Voor elektriciteit uit aardgas is dat ongeveer 150 gram en voor kolenstroom is ongeveer 300 gram fossiele energie nodig. Voor windenergie is dus inderdaad ook fossiele energie nodig, maar een factor 50 tot 100 minder dan voor elektriciteit uit aardgas of kolen. 

In zijn column schrijft Simon Rozendaal over de vraag wat er met wieken van windturbines moet gebeuren aan het eind van hun levensduur. Een relevante vraag en zeker een column waard. De column wordt echter vooral gepresenteerd als een ontdekking dat de wieken van aardolie gemaakt worden. Rozendaal beschrijft het ook als zodanig: ‘de samenstelling daarvan [de wieken, JV] staat keurig beschreven op pagina 11 van het bovengenoemde rapport’. Dat wekt de suggestie dat je alleen achterin rapporten kan vinden waarvan de wieken zijn gemaakt. En dat je daarvoor ook nog moet weten dat de stoffen die daar genoemd worden gemaakt worden van aardolie. Een mooie retorische truc, maar een beetje onzin in mijn ogen. De zoekopdracht “wieken windturbine materiaal” of “waarvan zijn wieken van windturbines gemaakt”  geeft op internet als eerste resultaat het Wikipedia-artikel over windturbines. Daarin staat keurig uitgelegd dat de wieken bestaan uit kunststof (zie hieronder). En ik denk dat de meeste mensen wel weten dat kunststof gemaakt wordt uit aardolie.

Materiaalgebruik van windenergie al jaren in detail onderzocht

De relevante vraag is volgens mij hoeveel fossiele brandstof er nodig is voor windenergie. Dat is vrij makkelijk te achterhalen, want er worden al decennia uitgebreide studies gemaakt van het totale materiaalgebruik voor windenergie over de hele levensduur. Het milieuprogramma van de Verenigde Naties (UNEP) maakte een aantal jaar geleden een mooi overzichtsrapport over alle milieuaspecten van verschillende vormen van elektriciteitsproductie over de hele levensduur. In dit soort studies worden de milieuaspecten van alle fasen van de elektriciteitsproductie meegenomen. Van het winnen van de ruwe grondstoffen en de productie van de installaties (zoals windturbines of een kolencentrale), via de operationele fase tot en met het ontmantelen van de installatie aan het einde van de levensduur. Voor een windturbine is niet alleen kunststof nodig voor die wieken, maar ook staal voor de mast en de fundering, beton voor de fundering, koper en kunststof voor de kabels enzovoort. In de vele levenscyclusanalyses wordt dat in detail op een rij gezet. De infographic hieronder vat samen hoeveel materiaal er nodig is voor een windpark op land van 100 MW. De cijfers komen uit een rapport over een windpark met Vestas windturbines. 

0,6 gram fossiele energie voor de windmolenwieken per kilowattuur elektriciteit

In de levenscyclusanalyses wordt vervolgens berekend hoeveel grondstoffen er nodig zijn voor de productie van al deze materialen. Voor alle materialen over de hele levenscyclus van een windpark op land is ongeveer 3 gram fossiele brandstof nodig per geproduceerde kilowattuur elektriciteit, zie bijvoorbeeld dit rapport van Vestas (uitsplitsing van gebruik fossiele brandstof in tabel 16 op p.72). Daarvan is ongeveer 20% ofwel 0,6 gram per kilowattuur voor de wieken van de windturbines. In het genoemde UNEP-rapport wordt voor windturbines groter dan 1 MW op basis van verschillende studies een totaal energiegebruik gerapporteerd van ca. 0,03 kWh per kilowatuur elektriciteit (zie figuur 5.4 op p.214). Afhankelijk van de mix van fossiel brandstoffen (gas, olie, kolen) komt dat overeen met 2,5-3,5 gram fossiele brandstof per kilowatuur (uitgaande van energiedichtheid van 33 respectievelijk 45 MJ/kg).

50 tot 100 keer minder fossiele energie dan voor stroom uit gas of kolen

Voor de bouw van een windpark is meer materiaal nodig dan voor de bouw van een kolen- of gascentrale. Voor kolen- en gascentrales is daarna echter voor elke kilowattuur elektriciteit een flinke hoeveelheid fossiele brandstof nodig. Volgens het genoemde UNEP-rapport is er voor een gascentrale per kilowattuur ongeveer 150 gram aardgas nodig als brandstof en voor een kolencentrale ongeveer 300 gram steenkool. Voor windenergie is over de hele levensduur dus 50 tot 100 keer minder fossiele brandstof nodig dan voor stroom uit een gas- of kolencentrale.

This image has an empty alt attribute; its file name is infografic-fossiele-energie-voor-wind-gas-kolen.jpg

De uitstoot van broeikasgas van windenergie is ook factor 50 tot 100 kleiner

Ook de uitstoot van broeikasgassen van windenergie over de hele levensduur is een factor 50 tot 100 kleiner dan van elektriciteit uit aardgas respectievelijk kolen. Zie de grafiek hieronder. Meer details daarover in deze blog.

Conclusie

Simon Rozendaal heeft volkomen gelijk dat er fossiele brandstof gebruikt wordt voor de productie van windturbines en alles wat erbij hoort. De hoeveelheid fossiele energie die nodig is voor windenergie is echter slechts een fractie van de hoeveelheid die nodig is voor elektriciteitsproductie uit aardgas of kolen.

Nee, het klopt niet dat elke kerncentrale 5 miljard euro verlies maakt

Op internet en elders wordt nog regelmatig verwezen naar een krantenartikel uit het AD van juli 2019 waarin gesteld werd dat elke kerncentrale tijdens zijn leven €5 miljard verlies maakt. Dat klopt niet. De economische analyse die het Duitse DIW uitvoerde -en waarop het AD-artikel is gebaseerd- ging alleen over nieuwe kerncentrales in Westerse landen. In andere landen liggen de bouwkosten van nieuwe kerncentrales veel lager en dat was in het verleden ook in het Westen het geval. Daarnaast heb ik kritiek op de manier waarop DIW de analyse van de toekomstige stroomprijs presenteerde. De conclusie dat elke kerncentrale verlies leidt over zijn levensduur klopt niet. Dat het lastig is om nieuwe kerncentrales in het Westen winstgevend te krijgen klopt wel.

Ik heb op energiegebied nog niet vaak meegemaakt dat een krantenartikel zo lang een rol bleef spelen als het artikelDuur en gevaarlijk: elke kerncentrale maakt tijdens leven 5 miljard euro verlies’ uit het Algemeen Dagblad van juli 2019. Helaas valt zowel op het krantenartikel als het onderzoek waarop het gebaseerd is het nodige aan te merken.

Het AD stelde in het artikel dat geen enkele kerncentrale ter wereld over levensduur winstgevend is geweest, ook niet in Frankrijk. De koppenmaker van het AD maakte het nog erger door boven het artikel te zetten dat elke kerncentrale tijdens leven 5 miljard euro verlies maakt. Ik zette vorig jaar op twitter al een reeks berichten waarin ik probeerde uit te leggen waarom dit niet klopt. Omdat het artikel nog steeds vaak gebruikt wordt als referentie schrijf ik er nu alsnog ook een blog over.

DIW rapport berekende winstgevendheid alleen van nieuwe kerncentrales in het Westen

Het artikel in het AD was gebaseerd op een rapport van DIW Berlin ( Deutsches Institut für Wirtschaftsforschung). De economische berekeningen die DIW daarin beschrijft gaan helemaal niet over alle kerncentrales in de wereld. De berekeningen zijn gebaseerd op de bouwkosten voor nieuwe kerncentrales in de VS en Europa, die door DIW geschat worden op €4000-9000 per kilowatt (kW) vermogen. In het rapport staat er ook bij dat het gaat om kerncentrales van de generatie III/III+. Voor nieuwe kerncentrales die momenteel gebouwd worden in de VS en Europa komt die kostenschatting redelijk overeen met die van bijvoorbeeld MIT. In het verleden lagen de bouwkosten van kerncentrales echter aanzienlijk lager. Voor Frankrijk voor de periode 1971-1991 geeft MIT bijvoorbeeld $2000-3000/kW (in 2017 dollars) ofwel €1700-2600/kW. Die oudere en goedkopere centrales in het Westen zitten dus niet in de analyse van DIW. DIW beschrijft zelf ook in een voetnoot in het rapport dat de bouwkosten in het verleden veel lager waren. Volgens MIT liggen de bouwkosten voor nieuwe kerncentrales momenteel in bijvoorbeeld Zuid-Korea (ca. €3400/kW) en China (ca. €2100-4500/kW)ook aanzienlijker lager. Kortom, de economische analyse van DIW zegt alleen iets over de winstgevendheid van nieuwe kerncentrales in het Westen, niet over oudere kerncentrales in het Westen en niet over kerncentrales in andere regio’s in de wereld.

DIW rapport uit 2018 gaf overzicht van alle kerncentrales in de wereld, maar berekende de winstgevendheid niet

Het rapport van DIW geeft ook een kort overzicht van alle kerncentrales in de wereld (in hoofdstuk 2). Dat is gebaseerd op een ander rapport van DIW uit 2018 waarin de ontwikkeling van kernenergie uitvoerig beschreven wordt voor alle landen in de wereld die kerncentrales hebben. In dat rapport wordt geconcludeerd dat bij alle kerncentrales de overheid een rol gespeeld heeft, maar wordt niet berekend of deze centrales winstgevend waren. In het persbericht van DIW uit juli 2019 wordt in mijn ogen niet voldoende onderscheid gemaakt tussen deze twee analyses: enerzijds een beschrijvende analyse uit 2018 met als conclusie dat bij alle kerncentrales in de wereld de overheid op enige wijze een stimulerende rol heeft gespeeld en anderzijds een economische analyse uit 2019 waarin de winstgevendheid van nieuwe kerncentrales in het Westen wordt berekend. Ik begrijp dus wel dat de journalist van het AD op het verkeerde been werd gezet.

Bij de meest optimistische aannames van DIW zou nieuwe kerncentrale volgens mij wel winstgevend zijn

Tot slot nog heb ik nog een meer technische vraag over de DIW-berekeningen van de winstgevendheid van nieuwe kerncentrales in VS en Europa. DIW beschrijft dat een Monte Carlo analyse is uitgevoerd waarbij de aannames voor de belangrijkste factoren (bouwkosten, toekomstige stroomprijs, kapitaalkosten etc.) zijn gevarieerd. In het rapport staat de onderstaande grafiek met de resultaten voor de winstgevendheid (op de x-as). De winstgevendheid is in alle gevallen negatief. In de simulatie maken nieuwe kerncentrales in alle situatie over de hele levensduur verlies, met een gemiddeld verlies van €5 miljard (nu begrijpt u waar de kop boven het artikel in het AD vandaan kwam).

Image

Gezien de aannames is het logisch dat een nieuwe kerncentrale in de meeste van de berekende situaties verliesgevend is en dat komt overeen met de daadwerkelijke situatie. Ik kan me echter niet voorstellen dat dat ook het geval is in een aantal van de meer extreme situaties die vallen binnen de bandbreedte die DIW beschrijft voor de Monte Carlo analyse. In de Monte Carlo analyse heeft DIW naar groot aantal varianten gekeken met verschillende bouwkosten (CAPEX tussen €4000 en €9000 per kW), financieringskosten (WACC tussen 4% en 10%) en toekomstige stroomprijs (tussen €20 en €80 per MWh). DIW rapporteert dat alle varianten als resultaat een negatieve Netto Contante Waarde geven (dat wil zeggen dat de fictieve nieuwe kerncentrale over de aangenomen levensduur van 40 jaar verliesgevend is).

Als de kosten de laagst mogelijke waarde hebben en de stroomprijs de hoogst mogelijke waarde, dan zou er volgens mij wel degelijk een positief resultaat uit de sommen moeten komen. Concreet: als ik reken met de laagst mogelijke bouwkosten (CAPEX) volgens de ranges van DIW van €4000/kW, de laagst mogelijke kapitaalskosten (WACC) van 4% en de hoogst mogelijke stroomprijs van €80/MWh over de hele levensduur van 40 jaar, dan komt er volgens mij wel degelijk een positieve netto contante waarde uit de berekening.

Ik vermoed dat dit komt omdat DIW niet gerekend heeft met een vaste stroomprijs over de hele levensduur, maar de stroomprijs voor elk jaar gevarieerd heeft tussen €20 en €80 per MWh. Als DIW dat gedaan heeft, dan is de gemiddelde stroomprijs over de hele levensduur voor elke run in de Monte Carlo analyse dicht bij de €50/MWh (de jaren met hogere en lagere stroomprijzen middelen tegen elkaar uit). Iemand anders op twitter kwam vorig jaar tot een vergelijkbare hypothese. Ik heb DIW vorig jaar op twitter gevraagd hoe ze de stroomprijs hebben gemodelleerd in de Monte Carlo analyse, maar daarop geen antwoord gekregen.

Op zich is de aanname dat de stroomprijs de komende 40 jaar gemiddeld €50/MWh is helemaal niet gek of pessimistisch. Maar als ik lees dat in een Monte Carlo analyse de stroomprijs gevarieerd is tussen de €20 en €80 per MWh, dan verwacht ik dat er ook varianten zijn doorgerekend met een gemiddelde stroomprijs van 80/MWh. Niet omdat dat een realistisch scenario zou zijn (dat is het niet), maar omdat het binnen de bandbreedte valt die DIW beschrijft.

Tot slot

Concluderend vind ik dat het AD-artikel ten onrechte stelde dat alle kerncentrales in de wereld verliesgevend zijn. Ik vind ook dat het persbericht van DIW uit juli 2019 op dit punt niet zorgvuldig was.

Dat wil niet zeggen dat nieuwe kerncentrales in onze contreien makkelijk te realiseren zijn. Sterker nog, nieuwe kerncentrales komen in het Westen zeer moeizaam tot stand, mede door de hoge bouwkosten en vertraging bij de bouw. Een nieuwe kerncentrale kan er alleen komen met forse financiële steun van de overheid, zoals de zoektocht van de Britse overheid naar een geschikt subsidiemodel voor nieuwe kerncentrales laat zien.