Met heel veel aannames, blijkt het mogelijk om Nederland volledig op duurzame energie te laten draaien. Maar die aannames in de link hierboven zijn erg belangrijk en het is maar de vraag of dat leidt tot een betaalbare energievoorziening.
Zo gaat bovenstaand artikel uit van een gemiddeld benodigd vermogen, wat heel ver weg staat van de variatie in wind- en zonne-energie die we in Nederland hebben. Dus we hebben op zijn minst opslag van energie nodig.
Daarnaast zijn we er niet met alleen elektriciteit. We hebben namelijk ook grondstoffen nodig voor producten die we maken en brandstoffen voor processen die niet elektrisch kunnen. Tot slot is het onnodig om uit te gaan van een energie-autonoom Nederland zolang we producten van over de hele wereld blijven importeren. Dus hoe maken we duurzame energie wel realistisch en betaalbaar?
In dit artikel gaan we daarom met een andere bril naar onze energievoorziening kijken. We gaan kijken naar verschillende vormen van energie, naar wereldwijde energieopwekking en naar de kosten hiervan. Want laten we eerlijk zijn: we kiezen toch vaak uiteindelijk voor de goedkoopste optie.
Eerst het goede nieuws: er is genoeg energie
Laten we beginnen met een stukje goed nieuws: er is ruim voldoende hernieuwbare energie. Hernieuwbare energie komt uiteindelijk van de zon, of van aardwarmte. Als we naar de energie van de zon kijken, dan gebruiken we als mensheid op dit moment minder dan 0.03% van de zonne-energie die de aarde bereikt. Het is slechts de uitdaging om het op de juiste plek op het juiste moment in de juiste vorm te krijgen š.
Hoe duur is (duurzame) energie?
Om uit te drukken hoe duur verschillende vormen van energie zijn, wordt vaak gekeken naar de Levelized Cost Of Energy (LCOE). Dit zijn de kosten per energie als je de hele levensduur van installaties bekijkt. In de volgende figuur zie je de geschiedenis van de prijzen van duurzame energiebronnen:
Er zijn een paar dingen die je moet opmerken in bovenstaande grafiek. Allereerst liggen de kosten van fossiele energie tussen de 0.05 $/kWh en 0.18 $/kWh. Veel duurzame energiebronnen zijn op dit moment al goedkoper dan fossiele energie. Dus waarom schakelt de hele wereld niet al over?
Reden 1: opslag
De eerste reden waarom nog niet de hele wereld op duurzame energie overschakelt is de opslag van energie. De chemische energie van olie, kolen en gas kan eenvoudig opgeslagen worden. De stroom die uit zonnepanelen komt is daarentegen zeer geschikt voor direct gebruik, maar de opslag daarvan is complexer.
Reden 2: grondstoffen en brandstoffen
De tweede reden is dat het grootste gedeelte van de energie die we gebruiken niet de vorm van elektriciteit heeft. Van elektriciteit maak je namelijk nog geen staal, plastics of brandstoffen.
Al met al is het met het huidige prijspeil van zonnepanelen prima te betalen voor de wereld om de Sahara vol te leggen met genoeg zonnepanelen om aan de wereldwijde energievraag te voldoen. Zonnepanelen in de Sahara leggen is simpel; hiermee vliegtuigen laten vliegen, staal of plastics maken en het licht in Nederland aanzetten is complexer.
De LCOE geeft dan ook een incompleet beeld van de kosten van energie. De kosten, het werk en de grondstoffen zitten niet in de zonnepanelen die licht omzetten naar elektriciteit, maar in het transport, de opslag en de omzetting naar grond- en brandstoffen.
De kosten van omzetting naar grond- en brandstoffen
Om van zonne-energie naar grond- en brandstoffen te gaan, zijn 3 stappen nodig:
- Zonnestralen naar elektriciteit. Daarvoor gebruiken we zonnepanelen.
- Elektriciteit naar waterstof. Daarvoor gebruiken we electrolyzers.
- Waterstof naar synfuel (synthetische brandstof). Daarvoor gebruiken we een synfuel fabriek.
Die laatste stap is natuurlijk alleen nodig als je niet direct waterstof kan gebruiken. De kosten voor de installaties van deze omzettingen lopen nogal uiteen:
| Kosten per kWp (Dat zijn dus de kosten per installatie die een piekvermogen heeft van 1 kW.) | |
| Stap 1: Zonnepanelen | $145 |
| Stap 2: Electrolyzer fabriek | $4000 |
| Stap 3: Synfuel fabriek | $3000 |
Het is duidelijk dat de kosten voor stap 2 en 3 veel groter zijn dan voor stap 1. Op dit moment hebben we voor 82% van onze energievoorziening stap 2 nodig, en vaak ook stap 3. Als we optimistisch zijn, daalt dit naar 70%, maar zeker niet naar nul.
Dat betekent dat de kosten van hernieuwbare energie niet hoofdzakelijk zitten in de opwekking van energie, maar vooral in de omzetting.
De locatie van toekomstige energiebronnen
Omdat de omzetting van energie dominant is in de kosten van hernieuwbare grond- en brandstoffen, is het cruciaal om de electrolyzers en synfuel fabrieken optimaal te gebruiken. Een variabele opwekking (zoals met wind- en zonne-energie in Nederland) is daarom heel onhandig. Kijk om een idee te krijgen van die variatie eens naar de onderstaande figuur van het Energie Beheer Nederland (EBN):
Wat we hierin zien is dat er dagen zijn met nauwelijks wind- en zonne-energie, en dagen met 0.6 PJ per dag. Dat is een enorm verschil! Daarin is de zonne-energie per maand nog redelijk voorspelbaar, maar windenergie is heel onvoorspelbaar.
Er zijn daarvoor drie oplossingen:
- Een enorme overcapaciteit in opwekking creƫren, zodat zelfs met weinig zon en wind, de electrolyzers op vol vermogen kunnen draaien.
- Energieopslag creƫren om de opwekking uit te middelen, zowel over de dagen als over de seizoenen.
- De opwekking en omzetting van energie op een locatie zetten waar de opwekking redelijk constant is.
In plaats van onvoorspelbare Hollandse wind- en zonne-energie, kunnen we ook kiezen voor opwek in een andere locatie voor energie intensieve productie. Neem bijvoorbeeld zonne-energie in de Verenigde Arabische Emiraten. In dit land is de gemiddelde opbrengst 155 kWh / m2 per maand met als slechtste maand 142 kWh / m2 per maand in april. Wolken zijn zeer zeldzaam en met een beperkte overcapaciteit en relatief kleine batterij om de nacht te overbruggen valt een vrijwel vlakke energieopbrengst te realiseren.
Vijf opties vergeleken qua kosten
Laten we op basis hiervan een vergelijking maken tussen de kosten voor wind- en zonne-energie in Nederland ten opzichte van zonne-energie in de Verenigde Arabische Emiraten. Hierbij kijken we even alleen naar de 70% energie die we nodig hebben voor grond- en brandstoffen.
Voor Nederland bekijken we vier opties:
- Zonne-energie met stabiele productie
- Zonne-energie met variabele productie
- Windenergie op zee met stabiele productie
- Windenergie op zee met variabele productie
Bij een stabiele productie is er overschot aan opwek en batterijen om electrolyzers en synfuel fabrieken stabiel, maximaal te laten produceren. Bij variabele productie volgen de electrolyzers en synfuel fabrieken de opwek.
(We verwaarlozen hier trouwens wel een aantal dingen, zoals extra onderhoud aan variabel producerende fabrieken en de kosten voor een koolstof-bron, zoals Direct Air Capture of biomassa).
Als we die vier opties in Nederland dan vergelijken met de stabiele productie in de VAE, dan krijgen we het volgende plaatje, waarbij we onderscheid maken tussen kosten voor de opwek, opslag, electrolyzers, synfuel fabriek en het elektriciteitsnetwerk:
Wat hier natuurlijk direct opvalt is dat zelfs de goedkoopste optie in Nederland nog bijna 2x zo duur is als de productie in de VAE. Het laat zich raden waar energiebedrijven hun investeringen gaan doenā¦
Merk wel op dat dit gaat over het 70% gedeelte van onze energiebehoefte dat uit brand- en grondstoffen bestaat. De 30% elektriciteit is een ander verhaal en is waarschijnlijk een stuk beter in Nederland op te lossen met zonnepanelen en windmolens (en voor wie wil kernenergie).
Dus? Wat moeten we doen?
Uiteindelijk zal het niet zo zwart-wit zijn als het kostenplaatje hierboven laat zien. Er spelen namelijk nog wel andere overwegingen mee, zoals geopolitieke overwegingen. Een regio die zeer afhankelijk is van Ć©Ć©n energieproducent (zoals de VAE) geeft die partij de macht alles stil te leggen waarvoor energie vereist is. Denk hierbij aan de voedselvoorziening, zorg, communicatie en defensie. Nu geeft dit niet zolang relaties goed zijn.
In werkelijkheid zal er een mix ontstaan van energie uit Nederland, Europa en een heel scala aan landen rond de evenaar. Daarvoor is het cruciaal om goede handelsrelaties en diplomatieke betrekkingen te onderhouden met veel verschillende landen.
Ook binnen de EU kunnen we veel voor elkaar betekenen, om twee redenen. Allereerst zijn zonnepanelen in zuidelijke lidstaten (ItaliĆ«, Portugal, Spanje, ā¦) efficiĆ«nter dan in Nederland. Dus die landen zijn geschikter voor energie-intensieve productie. Ten tweede moeten we investeren in het elektriciteitsnetwerk, zodat een tekort aan de ene kant van Europa, kan worden gecompenseerd door een overschot aan de andere kant.
Daarnaast moeten we natuurlijk die 30% elektrische energiebehoefte zo groot mogelijk zien te krijgen. Hoe groter die is, hoe minder electrolyzers en synfuel fabrieken we nodig hebben.
Tot slot hebben we in dit hele verhaal nog de meest voor-de-hand-liggende actie nog niet besproken: ervoor zorgen dat we minder energie nodig hebben.
Conclusie
Een volledig autonoom Nederland op het gebied van brandstof en grondstoffen gaat redelijkerwijs niet gebeuren, maar dat geeft niet. Nederland is nu ook al zeer afhankelijk van andere landen voor voedsel, energie en veiligheid, maar toch is de voedselzekerheid hier bijvoorbeeld heel hoog.
Het is goed mogelijk dat bepaalde sectoren in Nederland zullen krimpen en/of gaan verplaatsen naar andere delen van de wereld. En ook dat hoeft helemaal niet erg te zijn.
Wil jij je eigen steentje bijdragen aan een schonere wereld? Dat kan natuurlijk in je werk, als je bijvoorbeeld in de energiesector werkt. Maar het kan ook in je eigen leven. Op deze website verschijnen regelmatig artikelen over hoe je dat doet. Vergeet niet hieronder gratis de nieuwsbrief te activeren, zodat je een e-mail krijgt zodra er een nieuw artikel is.
Wil jij duurzaamheid een zetje geven? Vergeet dan niet even te reageren op LinkedIn?