Robert Bryce voordracht

Schaalprobleem hernieuwbare energie

Het ongeneeslijke schaalprobleem van hernieuwbare energie


Robert Bryce, Energy Tribune, 13 juli 2012


 

Het is zomer. Het is heet. En eens te meer krijgen we van de gebruikelijke bronnen te horen dat we onze levenswijze volledig moeten veranderen. Bekeer u, zeggen ze. De CO2-uitstoot vermoordt Moeder Aarde. Stop met fossiele brandstoffen te gebruiken en omarm hernieuwbare energie.

Als we dat doen, zo wordt ons verzekerd, krijgen we een beter klimaat en een resem andere voordelen, zoals een massa "groene" jobs. Klinkt goed, niet? 

Helaas, hoezeer ze dit ook wensen, de voorstanders van alternatieve of "propere" energie kunnen niet ontkomen aan het schaalprobleem. Uit een eenvoudige berekening blijkt dat wind- en zonne-energie, zelfs met de snelle groei die ze de laatste jaren gehad hebben, nog niet eens de aangroei van de wereldwijde vraag naar elektriciteit kunnen leveren, laat staan dat ze iets kunnen betekenen in 's werelds onverzadigbare dorst naar kolen, olie en gas. Hadden de talloze pleitbezorgers van hernieuwbare energie de moeite genomen een rekenmachine te gebruiken, dan hadden zij gezien dat hun favoriete energiebronnen eenvoudigweg niet in staat zijn de enorme hoeveelheid benodigde energie voor 7 miljard aardbewoners te leveren aan een betaalbare prijs.

Tussen 1985 en 2011, nam de mondiale elektriciteitsproductie toe met ongeveer 450 terawattuur per jaar. Dat is het equivalent van het toevoegen van ongeveer één Brazilië (dat 485 terawattuur stroom gebruikte in 2010) aan de elektriciteitssector per jaar. En het International Energy Agency verwacht dat het mondiale elektriciteitsverbruik zal blijven toenemen met ongeveer één Brazilië per jaar tot 2035.

Hoeveel zonne-energie zou er nodig zijn om 450 terawattuur per jaar te produceren? Wel, Duitsland heeft de grootste capaciteit aan zonne-energie ter wereld, met zowat 25.000 megawatt aan fotovoltaïsche zonnepanelen [eind 2011]. In 2011 produceerden deze panelen 18 terawattuur aan elektriciteit. Dus om aan de groei van de mondiale vraag naar stroom te voldoen zou men wereldwijd ongeveer 25 maal de totale Duitse fotovoltaïsche capaciteit moeten installeren, en men zou dit elk jaar moeten doen.

Laat me dat even herhalen: alleen al om te voldoen aan 's werelds toenemende vraag naar stroom - zonder het vervangen van bestaande elektriciteitscentrales - moet men ongeveer 25 keer de huidige Duitse fotovoltaïsche capaciteit installeren. En men zou die helse taak elk jaar moeten volbrengen.

Het schaalprobleem is even onmiskenbaar bij windenergie. In feite is het schaalprobleem hier nog lastiger omdat windenergie zo veel land nodig heeft.

Eind 2011 hadden de VS 47.000 megawatt geïnstalleerde windenergiecapacteit. (Alleen China, met 62.000 megawatt, had meer capaciteit.) In 2011 produceerden alle windturbines in de VS gezamenlijk zo'n 120 terawattuur elektriciteit. Dus om met windenergie gelijke tred te houden met de groei van de mondiale vraag naar elektriciteit zouden we elk jaar ongeveer 3,75 keer het huidige geïnstalleerd vermogen aan windcapaciteit in de VS moeten toevoegen. Dit betekent dat de mondiale windenergiecapaciteit elk jaar zou moeten toenemen met 176.000 megawatt.

Dat zou een enorme uitdaging zijn aangezien 's werelds windenergiecapaciteit tussen 2010 en 2011 met amper 41.000 megawatt is toegenomen. Dat is een recordstijging die door voorstanders van hernieuwbare energie graag toegejuicht wordt. Maar diezelfde voorstanders weigeren het enorme oppervlaktegebruik van windenergie onder ogen te zien, evenmin als het toenemende verzet tegen de windindustrie.

Laat ons eens kijken naar het oppervlaktegebruik als de windenergiesector de jaarlijkse toename van de elektriciteitsvraag met 450 terawattuur zou moeten leveren.

De vermogensdensiteit van windenergie is ongeveer 2 W/m² of 2 MW/km². Dit betekent dat de VS tegen eind 2011 een landoppervlakte van ongeveer 23.500 km² had bedekt met windturbines, een oppervlakte iets kleiner dan de staat Maryland. Dus om de mondiale groei van de elektriciteitsvraag bij te houden met windenergie alleen, zou de windindustrie een landoppervlakte van circa 88.000 km² - ongeveer de grootte van Indiana - moeten bedekken met windturbines. En ze zou dit elk jaar moeten doen.

Die cijfers zijn nog steeds moeilijk te bevatten, dus laat het me anders uitdrukken: om louter gelijke tred te houden met de groei van het mondiale elektriciteitsverbruik zou de windindustrie elke dag 241 km² moeten bedekken met windturbines. Dat is de oppervlakte van vier Manhattans.

Gladde economen zouden kunnen opperen dat zulk bravourestuk haalbaar is, maar dat negeert een andere hamvraag: waar moeten we al die turbines plaatsen? Dat is een lastige vraag aangezien het verzet tegen windenergie wereldwijd is en groeiend. Europa alleen al heeft meer dan 500 anti-wind verenigingen. Dat verzet werd afgelopen maand getypeerd door het bestuur van Lincolnshire County dat een verbod uitvaardigde voor het oprichten van grootschalige windprojecten binnen een straal van 1,5 kilometer van gelijk welke woning. Het bestuurshoofd, Martin Hill, zei in een plaatselijke krant: "Genoeg is genoeg. Niet alleen verpesten deze dingen ons mooie landschap voor toekomstige generaties, ze kunnen ook ons toerisme ernstige schade toebrengen. Wie wil zijn vakantie doorbrengen onder een 120 meter hoge turbine?" Hill vervolgde: "Mensen wonen graag in Lincolnshire omdat het leven hier goed is, niet omdat het landschap verwoest is door windparken."

Het punt van dit essay is niet om te redetwisten over klimaatverandering. Wanneer het over CO2-emissies en klimaatopwarming gaat ben ik een resoluut agnosticus. Je kan argumenteren dat koolstofdioxide goed is. Je kan argumenteren dat het slecht is. Het kan me niet schelen. Ik lees regelmatig beide zijden van het klimaatdebat, dat afgegleden is naar een smadelijk moeras van scheldpartijen en tribale oorlogsvoering van "ontkenners" tegen "alarmisten".

De vraag is niet tot welke clan je behoort. De hamvraag is deze: als je gelooft dat koolstofdioxide slecht is, hoe kunnen we dan voldoen aan 's werelds almaar stijgende vraag naar transportbrandstof, en meer in het bijzonder, naar elektriciteit? En kunnen we dat doen terwijl we steenkool afbouwen, de energiebron die de goedkoopste, overvloedigste en betrouwbaarste keuze blijft voor elektriciteitsproductie?

De antwoorden op deze vragen zijn evident en met elkaar gekoppeld. Ik heb lang gepleit voor N2N, dat wil zeggen, Natural gas to Nuclear (aardgas + kernenergie). De keuze voor deze bronnen geeft de beste 'no regrets'-strategie. Het verdedigen van N2N vereist geen lidmaatschap van een CO2-clan. Het vereist alleen het inzicht dat voor meer dan twee eeuwen, de mensen van de wereld gestaag zijn geëvolueerd naar brandstoffen die minder koolstof bevatten en naar energiesystemen die een hoge vermogensdensiteit hebben.

Aardgas stoot tijdens de verbranding maar half zoveel koolstofdioxide uit als steenkool. En dankzij de binnenlandse overvloed aan aardgas hebben de VS, volgens de International Energy Agency, hun CO2-emissies gedurende de laatste vijf jaar sneller afgebouwd dan enig ander land ter wereld. Sterker nog, wij ontdekken nu dat aardgas niet alleen overvloedig aanwezig is in de aardkorst, het is super-overvloedig aanwezig. De schaliegasrevolutie, die massaal veel aardgas heeft vrijgemaakt in de VS, is slechts een deel van het verhaal. Gedurende de laatste vijf jaar zijn enorme conventionele aardgasvelden ontdekt in Israël, Australië, Afrika en elders. Deze overvloed aan gas is zeer goed nieuws en het zou meer mensen toegang moeten geven tot meer energie.

Inzake nucleaire energie is mijn standpunt simpel: ben je anti-CO2 en anti-nucleair, dan ben je pro-blackout. En geen enkele energiebron komt in de buurt van nucleair als het gaat om vermogensdenstiteit. Een nucleaire reactor heeft een vermogensdensiteit van honderden megawatt per vierkante meter. Daardoor hebben kerncentrales een zeer kleine voetafdruk, in tegenstelling tot die van hernieuwbare energie.

Gelukkig erkennen sommige vooraanstaande Amerikaanse ecologisten dat kernenergie een hoofdrol moet spelen in de energiemix. Afgelopen maand bezocht ik een conferentie in Californië die gesponsord was door het in Oakland gevestigde Breakthrough Institute, opgericht door Ted Nordhaus en Michael Shellenberger. Nordhaus en Shellenberger zijn toonaangevende critici van de grote milieubewegingen en zijn overtuigde voorstanders geworden van kernenergie.

Op de openingsavond van de conferentie toonde filmmaker Robert Stone een fragment van zijn nieuwe documentaire Pandora’s Promise. De film legt uit waarom nucleaire energie, door Stone "de meest gevreesde en controversiële technologische ontdekking van de mensheid" genoemd, momenteel "geestdriftig omarmd wordt door degenen die ze vroeger verketterden". In de film komt Stewart Brand aan het woord, een ecologist en oprichter van de Whole Earth Catalog. Brand, die de Breakthrough conferentie bijwoonde, vertelt Stone dat je tot nu toe anti-nucleair moest zijn om jezelf ecologist te noemen. Met de dreiging van koolstofdioxide-emissies en klimaatverandering is de situatie volgens Brand nu omgekeerd. "Kan je een ecologist zijn zonder voorstander van kernenergie te zijn?"

Terwijl N2N een onmiskenbaar pad blijft naar de toekomst, staat steenkool centraal in het CO2-verhaal. Tussen 2001 en 2010 daalde de steenkoolconsumptie in de VS met 5 procent. Maar over dezelfde periode steeg het mondiale steenkoolverbruik met 47 percent, het equivalent van 23 miljoen vaten olie per dag. Met andere woorden, gedurende het laatste decennium was de toename van het steenkoolverbruik ongeveer gelijk aan de gezamenlijketoename van olie, aardgas, en kernenergie.

Voor landen van China en India tot Vietnam en Duitsland blijft steenkool een overtuigende brandstof voor elektriciteitsproductie omdat de voorraden in overvloed aanwezig zijn, wijd verspreid, gemakkelijk te ontginnen en niet gecontroleerd worden door OPEC-achtige kartels. Combineer deze feiten met 's werelds stijgende vraag naar elektriciteit - herinner u dat ze groeit met ongeveer één Brazilië per jaar - en het wordt duidelijk dat steenkool niet snel van het toneel zal verdwijnen. Tussen 2010 en 2011 alleen al groeide het mondiale steenkoolverbruik met 3,9 miljoen vaten olie-equivalent per dag. Met andere woorden, in één jaar tijd nam het mondiale steenkoolverbruik toe met een hoeveelheid van ongeveer het totale energieverbruik van het Verenigd Koninkrijk.

Waar staan we dan, als we bekommerd zijn om de koolstofdioxide-uitstoot? Wel, het voor de hand liggende antwoord is dat we een energiebron moeten vinden die goedkoper - veel goedkoper - is dan steenkool. En we moeten ze snel kunnen ontplooien. Maar bedenk dat zelfs wanneer zulke bron wordt gevonden, energietransities zeer traag tot stand komen.

In een recent essay benadrukt Vaclav Smil, een van 's werelds prominentste energie-experten, dat onze huidige energie-infrastructuur afhankelijk is van kolen, olie en gas. Deze drie bronnen tezamen leveren momenteel ongeveer 215 miljoen vaten olie-equivalent per dag of zo'n 87 percent van de mondiale energievraag. Die infrastructuur "bestaat uit het duurste en meest uitgebreide geheel van installaties, netwerken, machines die de wereld ooit gebouwd heeft, hetgeen generaties en tientallen biljoenen heeft gekost om te verwezenlijken." Smil vervolgt: "het is onmogelijk om dit supersysteem te vervangen in een decennium of twee, - of zelfs vijf."

Dus de volgende keer dat je leden van de Sierra Club of Greenpeace, of gelijk welke andere groenlinkse groep hoort volhouden dat we onmiddellijk moeten stoppen met het gebruik van fossiele brandstoffen, doe hen dan een plezier: koop hen een rekenmachine.