Opinie

Zelfs spotgoedkope elektriciteit lost het klimaatprobleem niet op

14 juni 2023 16:00 RaboResearch

Volgens Jesse Frederik wordt schone energie spotgoedkoop en is het klimaatprobleem daarmee binnen handbereik. Ik hoop met heel mijn hart dat hij gelijk heeft, maar ik ben bang dat hij een aantal cruciale zaken over het hoofd ziet.

Solar panels fields on the green hills

Begin mei publiceerde De Correspondent het artikel ‘Zelfs optimisten zijn te pessimistisch: schone energie wordt spotgoedkoop’. Hierin beargumenteert Jesse Frederik dat we hard op weg zijn om het klimaatprobleem nog voor de deadline op te lossen. Ik hoop met heel mijn hart dat hij gelijk heeft, maar ik ben bang dat hij een aantal cruciale zaken over het hoofd ziet.

De basis van Frederiks optimisme is het gegeven dat de kosten van zonnestroom de afgelopen jaren exponentieel zijn gedaald en zonnepanelen zelfs in bewolkt Noord-Europa inmiddels kunnen concurreren met nieuwe gas- en kolencentrales. Daarnaast voert hij aan dat er plannen zijn om de jaarlijkse productie van polysilicium (het belangrijkste ingrediënt voor zonnecellen) sterk op te schalen waardoor er nog veel meer zonnepanelen kunnen worden geproduceerd. Ook benoemt hij dat organisaties als het Internationaal Energieagentschap (IEA) en de Intergouvernementele Werkgroep inzake Klimaatverandering (IPCC) de vooruitzichten voor zonnestroom consequent te somber inschatten. Ook als het gaat om de implementatie van andere nieuwe technologieën, zoals elektrische auto’s, schatten deze organisaties de kostendaling van de technologie en de adoptiegraad in de samenleving systematisch te laag in, zegt hij.

Tot zover ben ik het helemaal met Jesse Frederik eens. Maar met zijn conclusie – dat de energietransitie drijft op technologische ontwikkeling en dat juist de exponentiele groei- en leercurves van technologie (voornamelijk zonnepanelen) ertoe leiden dat we binnen de kortste keren zullen omkomen in spotgoedkope energie waardoor de oplossing van het klimaatprobleem binnen hardbereik ligt – deel ik niet. Hij onderschat wat mij betreft namelijk een aantal zaken. Daarvan is de belangrijkste dat de snelheid van de energietransitie op dit moment helemaal niet wordt bepaald door technologische ontwikkelingen, maar door zaken als lange vergunningsprocedures, gebrek aan personeel, consumentengedrag en verouderde wet- en regelgeving.

Hier kom ik later op terug. Ik wil beginnen met uitleggen dat het goed onderbouwde verhaal van Frederik dat hernieuwbare elektriciteit in razend tempo goedkoper wordt niet wil zeggen dat al onze energie snel goedkoper wordt. Op dit moment bestaat het wereldwijde totale finale energieverbruik[1] voor ongeveer 20 procent uit elektriciteit. In Nederland is het zelfs nog minder. Een aanzienlijk deel van de vraag naar warmte en vervoer zal worden geëlektrificeerd, maar een groot deel van onze energievraag zit dus in moleculen (aardgas, aardolie, kolen et cetera) en deze zijn veel lastiger en minder goedkoop te ‘vergroenen’ dan elektronen. Er zijn eigenlijk maar drie opties: biomassa, groene waterstof (en daarvan afgeleide producten zoals elektrobrandstoffen) en fossiele moleculen in combinatie met de opvang en opslag van CO2 (CCS).

Biomassa is een grondstof en geen technologie, waardoor de kostendaling die zonnestroom heeft doorgemaakt niet van toepassing is op biomassa. Bovendien is de wereldwijde beschikbare hoeveelheid biomassa voor de energievoorziening beperkt, zeker als het uitgangspunt is dat hoofdzakelijk reststromen worden gebruikt. CCS wordt tot op heden niet grootschalig commercieel toegepast en is bovendien niet schaalbaar zoals de productie van zonnepanelen dat is. Hierdoor kunnen ook voor CCS niet de enorme kostendalingen worden verwacht die op zonnepanelen van toepassing zijn. Daarnaast is er maatschappelijke discussie over de wenselijkheid van de inzet van zowel CCS als biomassa, wat de ontwikkeling bemoeilijkt. Zowel groene waterstof als elektrolysers (de apparaten die groene waterstof kunnen produceren) worden op dit moment nog niet grootschalig geproduceerd. De productie van elektrolysers is wel schaalbaar waardoor flinke kostendalingen te verwachten zijn, net als bij zonnepanelen. Alleen is de vraag hoe snel dit zal gaan. De serieuze ontwikkeling van zonnepanelen is vijftig jaar geleden al begonnen[2], die van elektrolysers komt pas net op gang.

Frederik ziet de kosten van schone moleculen echter niet als een groot probleem omdat hij ervan uitgaat dat in 2050 75 procent van het energieverbruik is geëlektrificeerd. In klimaatscenario’s van onder andere het IPCC wordt meestal uitgegaan van 40 tot 50 procent, maar ook hier speelt onderschatting, aldus de journalist. Ik ben bang dat dit nog wel eens tegen kan vallen. Hier komen namelijk veel niet-technologische barrières van de energietransitie om de hoek kijken.

Ten eerste bestaat ongeveer 10 procent van het huidige totale finale energieverbruik uit zogenaamd niet-energetisch energiegebruik. Dit zijn energiedragers als aardolie en aardgas die de industrie gebruikt als grondstof, niet als brandstof. Aardolie is bijvoorbeeld de belangrijkste grondstof voor de productie van plastics en wordt ook gebruikt voor de productie van goederen als wasmiddel en kleding. Niet-energetisch energiegebruik kan niet worden geëlektrificeerd, want van elektronen kun je geen spullen maken. Je hebt moleculen nodig en die zijn lastig te vergroenen. De belangrijkste optie om de vraag naar niet-energetische moleculen terug te dringen, is door de vraag naar de eindproducten te verlagen. Helaas is dat een stuk lastiger dan het verlagen van de kosten van zonnestroom. Het vereist namelijk gedragsverandering van de consument. Daarnaast is met een steeds groter worden middenklasse in landen als China en India en een groeiende wereldbevolking te verwachten dat de wereldwijde vraag naar spullen naar 2050 toe stijgt. Als dat gebeurt, zullen er dus meer groene moleculen nodig zijn.

Ten tweede is zonnestroom tot vorig jaar wel steeds goedkoper geworden (in 2022 stegen de kosten per kWp juist), maar heeft integratie van nog meer zonnepanelen (en windturbines) in het energiesysteem grote consequenties, onder andere voor de leveringszekerheid. Vraag en aanbod van elektriciteit moeten namelijk altijd aan elkaar gelijk zijn. Dat regelden we in traditionele energiesystemen door het aanbod van elektriciteit af te stemmen op de vraag, voornamelijk door kolen- en gascentrales desgewenst harder en zachter te laten draaien. Windturbines en zonneparken kun je wel uitzetten, maar niet aanzetten als het niet waait of de zon niet schijnt. Door de toename van elektriciteit uit windturbines en zonnepanelen worden kolen- en gascentrales echter steeds vaker uit de markt gedrukt omdat zij hogere marginale kosten hebben. Dat is op zichzelf natuurlijk hartstikke mooi, alleen leidt dit ertoe dat het steeds minder interessant wordt om een regelbare (fossiele) elektriciteitscentrale als ‘back-up’ in het systeem te laten staan. Mede hierdoor waarschuwde TenneT[3] onlangs dan ook dat het onzeker is of het elektriciteitssysteem in 2030 op alle momenten in de volledige vraag naar elektriciteit kan voorzien. Volgens onze landelijke netbeheerder is gericht overheidsbeleid nodig om momenten met stroomtekorten te voorkomen. Denk hierbij aan sturing op flexibilisering van de elektriciteitsvraag, ontwikkeling van opslag en stimulering van regelbare opwekcapaciteit. Ik ga ervan uit dat de Nederlandse overheid hier serieus werk van gaat maken, maar je kunt je voorstellen dat dit voor minder goed georganiseerde landen een stuk lastiger is. Zonnepanelen kunnen wel goedkoper zijn, maar als het elektriciteitssysteem meer panelen niet aankan, dan is het misschien toch aantrekkelijker om een nieuwe kolen- of gascentrale neer te zetten.

Ten derde belemmert netcongestieproblematiek zowel de integratie van meer zonnepanelen en windturbines als de elektrificatie van een deel van de energievraag. In het grootste deel van Nederland staan ontwikkelaars van nieuwe wind- en zonneparken én ondernemers die laadinfrastructuur willen plaatsen voor elektrische busjes al op een wachtlijst bij hun netbeheerder. Ook in dit geval gaat op dat goedkope zonnestroom mooi is, maar dat je er weinig aan hebt als je de stroom niet kwijt kunt. Hetzelfde geldt voor de ontwikkeling van elektrische vervoersmiddelen: zelfs als elektrische auto’s en busjes op korte termijn goedkoper worden dan de benzinevarianten, moet je je voertuig wel op kunnen laden om er in te willen investeren.

Volgens de Nederlandse netbeheerders zelf kan het tot tien jaar duren voordat het elektriciteitsnet in een bepaald gebied is verzwaard. Dit komt onder andere doordat er grond moet worden aangekocht en de vergunningsprocedures lang zijn, mede vanwege een gebrek aan maatschappelijk draagvlak voor de bouw van energie-infrastructuur. Daarnaast kampen de netbeheerders met een tekort aan technisch personeel, is er wereldwijd een tekort aan bepaalde bouwmaterialen en dreigen verzwaringsprojecten stil te vallen vanwege de stikstofproblematiek. Hierdoor neemt de congestieproblematiek tot 2030 naar verwachting toe in plaats van af. Ondertussen roepen Nederlandse netbeheerders beleidsmakers op om bestaande wet- en regelgeving aan te passen zodat de netcongestieproblematiek kan worden verlicht en de leveringszekerheid van het elektriciteitssysteem gegarandeerd blijft, maar dit zijn langdurige trajecten.

Niet alleen Nederland heeft te maken met netcongestie; ook in andere Westerse landen waar de energietransitie vorm begint te krijgen, spelen deze problemen. Dit vertraagt de energietransitie. In veel ontwikkelingslanden speelt niet zozeer het probleem van netcongestie, maar is er vaak wel sprake van een instabiel elektriciteitssysteem of zelfs van gebieden die in het geheel niet zijn aangesloten op het elektriciteitsnet. Dit maakt aansluiting van grootschalige wind- en zonneparken extra uitdagend. Bovendien zal door die problematiek het uitrollen van een uitgebreid laadpalennetwerk in dergelijke landen niet hoog op de politieke agenda staan. Dit alles geeft aan dat het totale systeem een schone technologie, zelfs als zij heel goedkoop is, wel moet kunnen faciliteren. Dat maakt de transitie zo lastig.

Tot slot zijn voor de opschaling van de productie van zonnepanelen, windturbines, elektrolysers en batterijen veel kritieke grondstoffen nodig. Dan doel ik niet op het door Frederik aangehaalde polysilicium, maar op onder andere lithium, kobalt, nikkel en koper. Volgens het IEA moet de productie van deze kritieke grondstoffen tussen nu en 2040 worden verzesvoudigd om op tijd een klimaatneutrale wereld te krijgen. Hierbij is het probleem dat opschaling van de winning van die grondstoffen veel langzamer gaat dan dat de vraag naar die grondstoffen toeneemt. Het opstarten van nieuwe mijnen duurt bijvoorbeeld al snel tien tot twintig jaar. Hierdoor kan een tekort aan grondstoffen ontstaan en/of is er een risico dat zonnepanelen en windturbines duurder in plaats van goedkoper worden, zoals we het afgelopen jaar al hebben gezien.

Samengevat ben ik het met Frederik eens dat de exponentiele ontwikkeling van technologie systematisch wordt onderschat in allerlei energie- en klimaatmodellen. Ik ben het ook met hem eens dat de energietransitie lange tijd werd gedreven door technologische ontwikkelingen. Dat punt zijn we echter voorbij. Alleen technische innovatie is niet meer genoeg. De afgelopen jaren konden de steeds betere en goedkopere zonnepanelen en windturbines relatief gemakkelijk worden ingepast in ons bestaande energiesysteem maar om er nóg meer in te passen, moet het hele energiesysteem en zelfs een deel van ons maatschappelijke systeem worden aangepast. Technologie kan hierbij zeker helpen, maar daarnaast zijn aanpassing van de fysieke infrastructuur, aanpassing van wet- en regelgeving, gedragsverandering van consumenten, voldoende geschoold personeel, voldoende kritieke grondstoffen, kortere vergunningsprocedures en voldoende maatschappelijk draagvlak voor de energietransitie vereist. En daarvoor gelden helaas geen exponentiele groei- en leercurves. De snelheid van de energietransitie en het behalen van de klimaatdoelen zijn van deze factoren afhankelijk, niet (alleen meer) van hoe snel zonnepanelen, windturbines, batterijen en elektrolysers beter en goedkoper worden. Daarom ben ik helaas minder optimistisch dan Jesse Frederik.

[1] Totaal finaal energieverbruik is het totale energieverbruik van eindgebruikers, zoals huishoudens, industrie en landbouw, inclusief niet-energetisch energiegebruik. Het is de energie die de deur van de eindverbruiker bereikt en sluit de energie uit die door de energiesector zelf wordt gebruikt.

[2] De ontwikkeling van zonnecellen is al eerder gestart dan in de jaren zeventig, maar op dat moment kwam er serieuze interesse in deze technologie voor aardse toepassingen, onder andere vanwege de oliecrisis.

[3] TenneT is de landelijke netbeheerder van het Nederlandse hoogspanningsnet van elektriciteit.

Dit artikel is op 13 juni verschenen bij Energiepodium onder de titel ‘Zelfs Jesse Frederik maakt van mij geen optimist’