In discussies over kernenergie gaat het regelmatig over de vraag of wat de CO₂-uitstoot ervan is. Daarbij wordt soms beweerd dat kernenergie een hoge CO2-voetafdruk zou hebben. Kernenergie veroorzaakt weliswaar een zekere uitstoot van broeikasgassen over de hele levenscyclus. Maar uitgebreide studies laten zien dat de uitstoot van broeikasgassen van kernenergie over de hele levenscyclus veel lager is dan van elektriciteit uit gas of kolen. En ongeveer net zo laag als van windenergie.
De CO₂-uitstoot van kernenergie is veel lager dan van fossiele bronnen
Kernenergie heeft net als andere energiebronnen zowel voor- als nadelen. Het verbaast mij echter dat de CO₂-uitstoot van kernenergie soms genoemd wordt als een van de nadelen. Over de hele levenscyclus van kernenergie is de uitstoot van broeikasgassen namelijk veel lager dan van elektriciteit uit fossiele bronnen. En ongeveer net zo laag als van windenergie.
Ik schreef eerder over de CO₂ uitstoot van windenergie en zonne-energie en de suggestie van sommigen dat die over hele levenscyclus een hoge CO₂-uitstoot zouden hebben (wat niet het geval is). Gezien de regelmatig terugkerende discussie leek het me goed om ook een blog te schrijven over de CO₂ uitstoot van kernenergie.
Deze blog gaat alleen over de CO2-uitstoot van kernenergie niet over andere aspecten
In deze blog ga ik alleen in op de vraag wat de uitstoot van broeikasgassen over de hele levenscyclus van kernenergie is. Uiteraard zijn andere aspecten van kernenergie minstens relevant, maar die laat ik hier buiten beschouwing. Dat de CO2-voetafdruk van kernenergie laag is wil niet zeggen dat het een makkelijke of snelle oplossing voor het klimaatprobleem is. Lees daarover bijvoorbeeld deze blog die ik eerder schreef.
CO₂-uitstoot van kernenergie is ongeveer net zo laag als van windenergie
Er is een hele tak van wetenschap die zich bezig houdt met het berekenen van de milieubelasting van producten, de zogenaamde levenscyclusanalyse. Daarbij wordt de milieubelasting van elke stap nauwkeurig in kaart gebracht. Hieronder een grafiek uit een rapport van het IPCC uit 2011. Daarin zijn tientallen studies meegenomen over de uitstoot van broeikasgassen over de hele levenscyclus van elektriciteitsproductie uit verschillende bronnen. In die studies is voor elke energiebron nauwgezet het gebruik van alle materialen voor alle stappen meegenomen: vanaf de winning van de ruwe grondstoffen tot en met het opruimen van de installaties aan het einde van hun levensduur.
Het overzicht laat zien dat over de hele levenscyclus de uitstoot van broeikasgassen van kernenergie (zie het oranje pijltje) veel lager is dan van elektriciteit uit aardgas, olie of kolen (de staafjes rechts van kernenergie). Uit alle studies die meegenomen zijn in de analyse van IPCC1 is de mediane waarde voor kernenergie circa 10 gram CO₂-equivalent per kilowattuur (kWh). Zie het donkerblauwe streepje. De uitstoot van kernenergie over de hele levenscyclus is daarmee vele malen lager dan van fossiele bronnen zoals kolen (~1000 gram CO₂/kWh) of aardgas (~450 gram CO₂/kWh). En van dezelfde orde als de uitstoot van windenergie (circa 10 gram CO₂/kWh). Kernenergie is dus niet CO₂-vrij zijn, maar volgens de meeste studies is de CO2 over de hele levenscyclus net zo laag als van windenergie en veel lager dan van fossiele elektriciteit.
Dieper graven: enkele studies schatten de CO₂–voetafdruk van kernenergie hoger in
De grafiek hierboven laat ook zien dat er door IPCC een klein aantal studies is meegenomen waarin de uitstoot voor kernenergie fors hoger inschat wordt (zie het witte balkje in de grafiek dat de hoogste waarde weergeeft). In het wetenschappelijke artikel waarin de harmonisatie van de studies over kernenergie wordt de achtergrond van die hoogste schatting toegelicht. Het gaat daarbij om een studie waarin op verschillende aspecten de meest ongunstige aannames zijn gemaakt. Het resultaat van die studie kan daarom volgens het artikel niet gegeneraliseerd worden2. En zelfs bij deze hoogste schatting is de uitstoot van kernenergie fors lager dan van elektriciteit uit fossiele bronnen.
In de levenscyclusanalyses worden winning en verrijking van uranium ook meegenomen
In het geharmoniseerde overzicht van IPCC zijn alleen studies meegenomen die alle relevante processen over de hele levensduur meenemen, zie het schema hieronder (afkomstig uit het eerder genoemde wetenschappelijke artikel). Daarbij horen uiteraard ook het delven van uranium (‘mining’) en het verrijken ervan (‘enrichment’). Dat zijn CO₂-intensieve processen, maar de totale CO2-uitstoot daarvan is klein vergeleken met de grote hoeveelheid elektriciteit die uit het uranium gewonnen kan worden. Je zou het kunnen vergelijken met het staal dat nodig is voor windmolens. Het produceren van staal is een CO₂-intensief proces. Toch is de hoeveelheid CO₂ die vrijkomt bij de productie van het staal voor een windmolen klein vergeleken met de totale elektriciteitsproductie over de levensduur van de windmolen.
Dieper graven: de CO2-uitstoot stijgt als de uraniumerts armer wordt
De CO2-voetafdruk van kernenergie stijgt als er gebruik gemaakt moet worden van ertsen met een lager uranium-gehalte. Dat kan gebeuren als er wereldwijd op grotere schaal gebruik gemaakt wordt van kernenergie en er meer uranium gewonnen moet worden. Dit is een onderwerp waar de Nederlander Jan-Willem Storm van Leeuwen in het verleden uitgebreid aandacht aan heeft besteed. Zie deze website.
De CO2-uitstoot van uraniumwinning en verrijking daalt als de energievoorziening ervan schoner wordt
Anderzijds geldt dat de CO2-uitstoot van de winning en verrijking van uranium sterk afhankelijk is van de energiebronnen die daarbij gebruikt worden. Zo worden bijvoorbeeld bij de verrijking van uranium flinke hoeveelheden elektriciteit gebruikt. In de onderstaande grafiek uit het duurzaamheidsjaarverslag van Urenco (een bedrijf dat uranium verrijkt) is bijvoorbeeld te zien dat verreweg het grootste deel van hun uitstoot van broeikasgassen komt uit indirecte emissies (groen in de grafiek hieronder, ‘scope 2’). Daarbij gaat het vooral om de uitstoot die samenhangt met de elektriciteit die Urenco gebruikt. Als de elektriciteitsproductie in het land waar de verrijking plaatsvindt voor een groter deel uit hernieuwbare bronnen en/of kernenergie komt, dan zal de (indirecte) CO2-uitstoot van de verrijking dalen.
In de grafiek hieronder is het mogelijke effect geanalyseerd van enerzijds het gebruik van armer uraniumerts (scenario A, B en C) en anderzijds de CO2-intensiteit van het totale energiesysteem (low, medium, high carbon). De grafiek komt uit het eerder genoemde wetenschappelijke artikel. Daarin wordt toegelicht dat deze scenario-analyse lijkt op de aanpak die Jan-Willem Storm van Leeuwen eerder heeft beschreven. Het valt mij op dat in de onderstaande figuur de toekomstige CO2-voetafdruk van kernenergie zeer laag blijft als de energiemix een lage CO2-intensiteit heeft (zie de 3 lijnen met ‘low carbon’ onderin de grafiek). Ook als het gebruik van uranium toeneemt (scenario C). Dat suggereert dat in een energiesysteem met lage CO2-intensiteit de CO2-voetafdruk van kernenergie laag blijft, ook als er gebruik gemaakt moet worden van armere uraniumerts.
Recent wetenschappelijk artikel geeft vergelijkbaar beeld
Het overzicht van IPCC van levenscyclusanalyses (LCA) is uit 2011 is en daarmee ruim 10 jaar oud. Daarom heb ik in de wetenschappelijke literatuur gezocht naar recente artikelen over de CO₂-voetafdruk van kernenergie. In een artikel uit 2021 beschrijven Pomponi en Hart hun analyse voor een nieuwe kerncentrale van het type EPR. En vergelijken hun resultaten met andere studies, zie de grafiek hieronder.
Pomponi en Hart komen met drie verschillende LCA-methodes tot gemiddelde waarden van respectievelijk 17, 25 en 28 gram CO2-equivalent per kWh. De auteurs stellen dat dat significant hoger is dan de mediane waarde van IPCC van 12 gram CO2 per kWh en de range van 5-22 gram CO2 per kWh uit een rapport van het Britse Committee on Climate Change. Dat moge zo zijn, maar ook met de waarden uit dit artikel is de CO₂-uitstoot van kernenergie tientallen malen lager dan van fossiele elektriciteit.
Conclusie: CO2-voetafdruk van kernenergie veel lager dan van fossiele energie
Er zijn veel studies gedaan naar de CO2-uitstoot van kernenergie. De resultaten verschillen, maar één conclusie blijft in mijn ogen steeds overeind: de uitstoot van broeikasgassen over de hele levensduur van kernenergie is (zeer) laag. En vele malen lager dan van fossiele energiebronnen.
Voetnoten
- De achtergronden van de harmonisatie van alle levenscyclusanalyses die zijn meegenomen in de grafiek van IPCC zijn te vinden op de website van het Amerikaanse instituut NREL.
- “The maximum estimate is a scenario from Lenzen and colleagues (2006) (and Lenzen (2008)) that is the result of the convergence of several “worst case” factors effecting life cycle GHG emissions and therefore should not be generalized.”
Energieblog van Jasper Vis 