De toekomstige energiehuishouding zal CO2-arm zijn, maar waar komt de energie dan vandaan? Er zijn verschillende kaarten in het spel: zon, wind, kernenergie, fossiel met CO2-opslag en biomassa.

Wie alle scenario’s over onze toekomstige energieproductie op een rij zet, kan naar hartenlust gaan kwartetten. Wind, zon, biomassa, CO2-opslag, kernenergie, opslag van elektriciteit, smart grid, ze zitten allemaal in het spel, per scenario net wat anders verdeeld. Welke patronen zijn er te herkennen?

Groot aandeel zon en wind in elektriciteitsproductie

Dat zon en wind in de toekomstige energievoorziening een grote rol gaan spelen is een fact of life. In Nederland mag het op dit ogenblik met de duurzame opwekking zo’n vaart nog niet lopen, wie zijn blik op de wereld richt, ziet dat de grootste energie-investeringen op dit ogenblik gebeuren in de beide duurzame bronnen. ‘De investeringen in kolen- en gasgestookte centrales bedroeg minder dan de helft van de investeringen in zon, wind en andere hernieuwbare bronnen’, aldus het jaarrapport van de UNEP, het milieuprogramma van de Verenigde Naties.

Hoeveel zon en wind in Nederland uiteindelijk aan de totale energiebehoefte zullen bijdragen, daarover lopen de schattingen uiteen.

Het energieonderzoeksinstituut ECN voorziet in 2050 een piekvermogen van 80.000 MW, dat is goed voor een kleine 10 % van de totale energievraag (dus niet alleen elektriciteit).

Voor wind verwacht het ECN 50.000 MW op zee, en 10.000 MW op land, dat levert zo’n 15 % van de totale energievraag. Het betekent dat beide bronnen in een groot deel van de totale elektriciteitsvraag zullen voorzien. De cijfers werden vorig jaar bij ECN gepresenteerd door Wim Sinke en Peter Eecen.

De groei van wind en zon wordt deels politiek bepaald: door het willen halen van de CO2-doelstelling. Maar die groei heeft ook te maken met daling van de kosten, vooral die van zonne-energie. Lees wat Wim Sinke voorziet aan de prijsdaling van zonne-energie.

Bij de getallen plaatsen de ECN-deskundigen de kanttekening dat met name bij wind bezwaren van bewoners ertoe kunnen leiden dat er minder turbines komen, wellicht zal de capaciteit op zee dan verder worden uitgebouwd. Een grootscheeps plan daarvoor wordt eind deze maand gepresenteerd in het kader van de Architectuur Biennale Rotterdam.

Aanbod van zon en wind is grillig

Het grote aandeel dat zon en wind gaan krijgen in de elektriciteitsproductie leidt tot veel vragen. Er zijn immers allerhande ‘kunstgrepen’ nodig om ervoor te zorgen dat energie-aanbod en vraag met elkaar matchen. Centrales, wellicht fossiel gestookt, moeten klaar staan voor als er een tekort is aan wind en zon. Opslag is nodig wanneer wind en zon te veel energie opwekken. Dat alles maakt zon en wind veel duurder.

Het onderwerp heeft de pennen niet onberoerd gelaten. Vanaf doemscenario’s dat het met deze duurzame bronnen niks zal worden zolang er geen goedkope opslag is tot en met scenario’s waarin een heel nieuw type energiehuishouding wordt voorzien.

Sluitende antwoorden zijn er niet, de scheidslijn in de discussie is vooral: ga je uit van de manier waarop ons energiesysteem nu is georganiseerd met zijn bestaande verdienmodellen, of heb je er vertrouwen in dat er een nieuw soort dynamiek ontstaat, waarbij het energiesysteem er anders uit gaat zien met ook nieuwe verdienmodellen?

De eerste benadering is vooral terug te vinden bij bijvoorbeeld de Groene Rekenkamer, die overtuigend weet duidelijk te maken hoezeer de kosten oplopen bij integratie van wind en zon in het bestaande energiesysteem. Het Centraal Planbureau trok in zijn analyse van begin vorig jaar een soortgelijke conclusie, en ziet daarom een geringe rol in de toekomst voor zonne-energie, lees over de energiemix van het CPB.

De andere benadering ziet wel toekomst in verandering van het energiesysteem. Er ontstaat een nieuwe dynamiek waarbij met zon en wind opgewekte elektriciteit wordt omgezet in waterstof of methaan die dan weer dient als brandstof, zie bijvoorbeeld de visie van de Delftse hoogleraar Fokko Mulder over de nieuwe rol voor gascentrales.

Het smart grid, dat de elektriciteitsvraag aanpast aan het aanbod, is een ander onderdeel van het nieuwe energiesysteem. Ook de batterijen van elektrische auto zijn er onderdeel van. Lees Slim stroomnet, gebruiken maar.

Voorlopig is de discussie nog niet beslecht, maar het aantal initiatieven om aan zo’n nieuw energiesysteem te werken groeit gestaag. Lees twee recente voorbeelden:  Nuon gaat stoken op ammoniak en Tweeduizend auto’s vormen flexibele batterij.

Kernenergie, alleen bij een nieuw type reactor

De optie die stiefmoederlijk wordt bedeeld is die van kernenergie. Het voordeel ervan is duidelijk: atoomsplitsing levert een enorme bron van energie zonder CO2-uitstoot. Maar met de rampen van Tsjernobyl en Fukushima, de erfenis van het radioactieve afval, de enorme kosten van nieuwe centrales en de publieke weerzin zit de bouw van nieuwe centrales er in Nederland voorlopig niet in. Binnen de Nederlandse kernenergiegemeenschap is er het besef dat een nieuwe kerncentrale alleen kans van slagen heeft als een aantal van die bezwaren kunnen worden weggenomen en zo de CO2-vrije elektriciteitsproductie weer glans krijgt. Er wordt daarom stevig ingezet op de ontwikkeling van de zogeheten thorium-gesmolten-zoutreactor. Lees wat de Delftse kernfysicus Jan Leen Kloosterman zegt over de voordelen van de thorium-gesmolten-zoutreactor.

Biomassa, maar voor welk doel?

Het is de oudste energiebron die de mensheid gebruikt: het stoken van hout, oftewel biomassa. De brandstof is CO2-neutraal: wat er aan CO2 wordt opgenomen om te groeien komt bij verbranding weer vrij. Het wereldpotentieel wordt fors ingeschat, maar roept tegelijk ook veel vragen op. De belangrijkste is: gaat biomassa concurreren met voedselteelt, en worden straks waardevolle (tropische) bossen geofferd om biomassa te telen?

Vorig jaar culmineerde de discussie toen het wetenschapsinstituut KNAW zich uitsprak tegen de bijstook van houtpellets in elektriciteitscentrales, lees hier over de kwestie bio-energie.

Dwars daar doorheen loopt er nog een andere discussie: waar die biomassa voor inzetten? Want is biomassa niet veel waardevoller als nieuwe basisgrondstof voor de chemie of de productie van biobrandstoffen, in plaats van het domweg te verbanden? Zeker voor het luchtverkeer is bio-kerosine vooralsnog de enig haalbare optie.

Biomassa wordt ook nog een andere rol toebedeeld: het gebruik ervan levert een manier om niet alleen de uitstoot van CO2 te verminderen, maar om deze uit de atmosfeer terug te halen. Dat kan door biomassa in een centrale te verstoken en vervolgens de opgevangen CO2 op te slaan. Energiehoogleraar Wim Turkenburg is daarvan een pleitbezorger, lees Zonder biomassa en opslag redden we het niet.

Gas als transitiebrandstof

Ook bij de meest optimistische schattingen van de opbrengst van wind en zon, zal voorlopig fossiele energie nog nodig blijven, waarbij de keuze gaat tussen kolen of gas. In onze contreien zijn de kolen bezig met een opmars vanwege de veel lagere prijs.

Kolencentrales stoten per opgewekt kWh echter twee keer zo veel CO2 uit als gasgestookte centrales. De roep om de kolencentrales (versneld) te sluiten neemt dan ook toe.

Vanuit het perspectief van de energietoekomst zijn er ook andere meningen. Zo noemt energiehoogleraar  André Faaij die sluiting ‘onzinnige kapitaalvernietiging’. Hij ziet die kolencentrales verder als een belangrijk vehikel nu er op grote schaal wordt bijgestookt met houtpallets. ‘We hebben dit leerproces nodig om de bio-economie tot stand te brengen’, zei hij onlangs in het Financieele Dagblad. Hij verbindt er wel een harde voorwaarde aan: maak werk van de opslag van de vrijgekomen CO2 (lees ook het pleidooi voor die opslag van CO2 van Wim Turkenburg).

Een probleem van de opslag van CO2 is dat het veel energie en dus geld kost. Dit is een van de redenen waarom het aantal projecten van CO2-opslag in Europa nog ver achterblijft bij de verwachtingen. Lees hier over het Afblazen van een kroonproject in Engeland. Er zijn ook projecten die wel doorgaan, lees CO2-opslag in Canada door Shell.

Tegelijkertijd zijn er pleidooien om, als er toch fossiele brandstof nodig is, dat met gas te doen. Shell is hiervan de grote pleitbezorger. Bovendien past de aardgaseconomie veel beter bij het toekomstmodel van de duurzame energievoorziening waar met zon en wind geproduceerde elektriciteit deels wordt omgezet in gas. Ook het streven om Nederland tot de gashub van Europa te maken past daar bij.

De enige kolenoptie die bij dat gaspleidooi in de buurt kwam was de kolenvergasser van Nuon in het Limburgse Buggenum. Maar die is vanwege de te hoge productiekosten gesloten. Ook heeft Nuon de gedachte om kolenvergassing een nieuwe impuls te geven bij zijn Magnumcentrale in de Eemshaven, definitief laten varen (lees Nuon gaat stoken op ammoniak).

Ziedaar de kaarten van onze energieproductie. Het kwartetten kan beginnen.