100% hernieuwbare energie is een riskante gok

Windmolens vallen stil en de zon schijnt ook niet altijd, dus moeten we oppassen voor stroomtekorten zoals in Californië. En dan blijkt dat terugvallen op kernenergie de redelijkste optie is, betogen Maarten Boudry en Jan Deschoolmeester.

Maarten Boudry en Jan Deschoolmeester

Hittegolven komen wereldwijd steeds vaker voor, en de oorzaak hoeven we u niet uit te leggen. Half augustus werd ook Californië erdoor getroffen. De airco’s van 40 miljoen inwoners draaiden de hele dag op volle toeren, tot in de schemering plots het licht uitging. Bij meer dan 400 duizend gezinnen en bedrijven kwam een uur lang geen stroom uit de stekker. De dag erna was er nogmaals stroomuitval.

Hoe is het mogelijk dat Californië – één van de rijkste Amerikaanse staten en in zijn eentje de vijfde economie ter wereld – met zulke stroomstoringen kampt? Het was een samenspel van factoren: de talloze airco’s slurpten nog meer stroom dan normaal, enkele gascentrales kampten met een storing en een waterkrachtcentrale had last van de droogte. De genadeslag kwam echter toen de zon onderging en de wind ging liggen. Dat is geen toeval, en heeft te maken met het groeiende aandeel aan hernieuwbare energie in de staat. Elke avond moet Californië steeds vaker en steeds meer CO2-spuwende gascentrales activeren, om het stroomtekort op te vangen. Maar in augustus gaven zelfs die gascentrales onvoldoende back-up, en daarom moest de staat zijn stroom gedeeltelijk afschakelen.

De ironie is dat Californië het zichzelf onnodig moeilijk maakt. Zo sloot het zijn San Onofre-kerncentrale in 2013, en wil het in 2025 ook zijn laatste kerncentrale (Diablo Canyon) vroegtijdig met pensioen sturen. En dat terwijl die centrales grote hoeveelheden koolstofarme energie bij weer en wind leveren. Helaas zal het er niet op verbeteren, want Californië staat nog maar aan het begin van de energietransitie, met een aandeel van zonne- en windenergie van ongeveer 30 procent. Naarmate dat aandeel verder toeneemt, wordt de staat steeds kwetsbaarder voor de grillen van de weergoden.

Bovendien kunnen pioniers als Californië en Duitsland voorlopig nog profiteren van hun voortrekkersrol, omdat ze hun buurlanden (of -staten) als buffer gebruiken om de grootste schommelingen op te vangen. Dat is geen optie voor staten en landen die de transitie later inzetten. Wat als alle buren onder dezelfde weersomstandigheden gebukt gaan, zoals Californië in augustus meemaakte? Biedt dat een voorproefje van wat ook ons te wachten staat, nu de Europese Commissie de klimaatdoelen heeft aangescherpt?

Liefhebbers van ‘honderd procent hernieuwbaar’ pakken graag uit met de spectaculair dalende prijs per kilowattuur van zon en wind, die nu zelfs fossiele energie kan verslaan. Maar zodra je rekening houdt met de weersafhankelijkheid, begrijp je waarom die cijfers misleidend zijn. Stel dat je een fossiele centrale wilt vervangen door hernieuwbare energie. Dan volstaat het helaas niet om dezelfde capaciteit in zonnepanelen en windmolens te bouwen. Door de weers­afhankelijkheid moet je een veelvoud van die capaciteit bouwen, zodat je nog voldoende stroom overhoudt bij slecht weer.

Maar kunnen we dan geen batterijparken aanleggen, die energie opslaan bij gunstig weer? Dat valt tegen. Volgens energie-expert Varun Sivaram kun je met de huidige lithium-ionbatterijen tekorten over slechts vier uur opvangen (tegen een stevig prijskaartje), maar langdurige opslagtechnologie, waarmee we weken of seizoenen kunnen overbruggen, is helaas nog steeds niet in zicht.

100% hernieuwbaar is niet goed voor de natuur

Wat moeten we dan wel doen? Om naar naar nuluitstoot te gaan, moeten we het volledige plaatje overzien. Wie zich blind staart op de fraaie prijs per kilowattuur van zon en wind, vergeet wat economen de ‘externaliteiten’ noemen, de verborgen kosten ten gevolge van de weersafhankelijkheid (overcapaciteit, energieopslag, transmissie over lange afstand). En dan zwijgen we nog over de extreem lage vermogensdichtheid van zon en wind (watt per vierkante meter), die inhoudt dat we duizenden vierkante kilometers natuur moeten opofferen en miljoenen tonnen staal en beton nodig hebben. En vergeet niet dat al die turbines en panelen na twintig à dertig jaar alweer aan vervanging toe zijn.

Een studie van het gerenommeerde onderzoeksinstituut MIT toont aan dat systemen met een flink aandeel betrouwbare stroom beduidend goedkoper zijn dan systemen die op honderd procent variabele hernieuwbare energie inzetten. Gooi je zo’n koolstofvrije energiebron in de mix, die bij weer en wind stroom levert, dan kan je het prijskaartje van je klimaatvriendelijke energiesysteem maar liefst halveren, zo blijkt ook uit andere modellen. In dat rijtje horen thuis: waterkrachtcentrales, kerncentrales, geothermie (aardwarmte, red.), en gascentrales die hun uitgestoten CO2 meteen weer opvangen (carbon capture and storage). Alleen kan je waterkracht en geothermie maar op bepaalde plekken ter wereld ten volle benutten, en zijn gascentrales met koolstofafvang altijd duurder en minder efficiënt dan ‘normale’ gascentrales. Daardoor lijkt kernenergie als aanvulling de redelijkste keuze.

Aan de linkerzijde het grafisch plot van scenario's waarin enkel hernieuwbare energie en opslagtechnologie (honderd procent hernieuwbaar) gebruikt worden voor een Noordelijk systeem in de VS (vraag- en weerspatronen New England). Rechterzijde van de figuur geeft de scenario's weer waarin ook "betrouwbare koolstofarme" bronnen deel uitmaken van de energiemix. Naarmate je koolstofneutraliteit nadert, blijft de kost van het systeem die betrouwbare koolstofarme energiebronnen niet uitsluit beduidend lager. Figuur uit "Sepulveda, N. A., Jenkins, J. D., de Sisternes, F. J., & Lester, R. K. (2018). The role of firm low-carbon electricity resources in deep decarbonization of power generation. Joule, 2(11), 2403-2420."

Desondanks blijven velen dromen van een toekomst met ‘honderd procent hernieuwbaar’. Niet alleen ngo’s als Greenpeace, maar onlangs ook zes Europese lidstaten, in een brief aan de Europese Commissie. Vaak hoor je dezelfde mensen zeggen: ‘De technologische oplossingen zijn er al, het is enkel een kwestie van politieke moed.’ Was het maar waar! In werkelijkheid heeft onze samenleving nog talloze technologische innovaties nodig om naar nuluitstoot te gaan, in talloze sectoren.

En innovatie komt niet zomaar uit de lucht vallen. Net zoals we nu koortsachtig zoeken naar een coronavaccin, moeten we ook de zoektocht naar nieuwe technologieën actief versnellen. Wie inzet op een elektriciteitssysteem met een groot aandeel hernieuwbare energie, moet dringend werken aan innovaties die meer flexibiliteit en stabiliteit bieden, zoals batterijopslag. Zelf hopen wij op de ontwikkeling van kleine modulaire kernreactoren (SMR’s) die extra stroom produceren wanneer zon en wind het laten afweten, en die door hun extreem hoge energiedichtheid veel natuur kunnen uitsparen.

Wilde gok

Als we onze klimaatdoelstellingen echt willen halen, is inzetten op honderd procent hernieuwbaar een wilde gok. Geen enkele slimme belegger brengt al zijn kapitaal onder in één aandeel. We hebben een diverse energie-portfolio nodig, die risico’s spreidt. Elk land moet daarbij pragmatisch denken: hoe kunnen we zoveel mogelijk uitstoot vermijden per euro die we uitgeven? Wie op meerdere technologieën tegelijk inzet, verhoogt zijn slaagkansen. En dat betekent dat iedereen wat water bij haar of zijn (ideologische) wijn zal moeten doen. Waarom geen gezonde mix van hernieuwbaar en nucleair?

Maarten Boudry is filosoof en auteur van het boek Waarom de wereld niet naar de knoppen gaat. Jan Deschoolmeester is bio-ingenieur en één van de oprichters van Ecomodernisme.be, het platform van de Vlaamse eco­modernisten.

Dit artikel verscheen eerder in de Volkskrant op 18 september 2020.