Kunnen we kerncentrales verantwoorden? Deel 2

Play

Het lijkt erop dat we er niet zullen geraken om België en Nederland volledig CO2-neutraal te krijgen zonder kernenergie. We zagen dat zelfs het Belgisch planbureau dat eigenlijk toegeeft, maar het verstopt achter invoer van waterstof, verbranden van biomassa, wat niet CO2-neutraal is en gascentrales die zullen werken met e-gas, biogas en CCS.

Inleiding
Goeiedag, het is vandaag zondag 20 februari 2022, ik ben Jozef Van Giel en dit is de 428ste aflevering van deze podcast.

Vorige keer hebben we gezien dat we er waarschijnlijk niet zullen geraken om België en Nederland volledig CO2-neutraal te krijgen zonder kernenergie. We zagen dat zelfs het Belgisch planbureau dat eigenlijk toegeeft, maar het verstopt achter invoer van waterstof, verbranden van biomassa, wat niet CO2-neutraal is en gascentrales die zullen werken met e-gas, biogas, een ‘beetje’ aardgas en CCS.

Maar wegen de voordelen van kernenergie wel op tegen de nadelen?

Vandaag overlopen we de meest gehoorde nadelen van kernenergie.

In de vorige aflevering is er een onnauwkeurigheid geslopen. Ik zei dat men waterstof waarschijnlijk in gasvorm zou transporteren omdat je voor vloeibaar transport veel te lage temperaturen nodig hebt, -250 °C. Pieter Vandeperre heeft mij erop gewezen dat de testen die nu gebeuren toch vloeibare waterstof transporteren. Juist: de testen. Het gebeurt nog niet op grote schaal. De testschepen kunnen maar enkele ton vervoeren en varen op zware stookolie. Maar mijn conclusie blijft geldig: dat zal zeer duur en energie-intensief zijn.

Kunnen we kerncentrales verantwoorden? Deel 2

Jullie kennen allemaal de kritieken op kernenergie: er is een groot probleem met het radioactief afval. Het delven van uranium is zeer vervuilend en CO2-intensief. Het is zeer gevaarlijk. Het is technologie uit het verleden. De technologie van de SMR’s bestaat enkel op papier / het is powerpointtechnologie. Het is zeer duur. Het is niet flexibel en daarom niet compatibel met zonnepanelen en windmolens.

Laten we eens al die argumenten één voor één analyseren en kijken in hoeverre ze gegrond zijn.

1. Er is een groot probleem met het radioactief afval

Er is een belangrijk misverstand dat ik eerst de wereld uit wil helpen. Door energie te produceren uit radioactieve isotopen verhoog je de totale radioactiviteit van de aarde niet. Die radioactiviteit die je in een kerncentrale gebruikt om water op te warmen zou, wanneer je die isotopen niet zou gebruiken, stralen in de uraniumhoudende gesteenten in de natuur. Het is belangrijk om dat in het achterhoofd te houden wanneer we over geologische berging spreken. Het is belangrijk om ook te beseffen dat radioactiviteit overal is. In elke schep grond in je achtertuin zit er uranium. In huis vind je radioactief radongas. Bepaalde gesteentes uit de Ardennen zijn erom bekend dat ze radon afgeven. Dat is één van de redenen waarom je je huis goed moet verluchten. Bananen zijn een beetje radioactief… maar dat is geen reden om te stoppen met het eten van bananen.

Nog een misverstand is de hoeveelheden aan radioactief afval dat geproduceerd wordt door een kerncentrale. Heb je al eens nagegaan hoe weinig uranium er nodig is en bijgevolg hoe weinig radioactief afval er per GWh geproduceerd wordt? Vergelijk dat met de hoeveelheid CO2 van gelijk welke fossiele brandstof. Vergelijk het met de hoeveelheid afval van composietwieken van windmolens na 25 jaar gebruik. Vergelijk dat met de hoeveelheid afval na 20 jaar gebruik van zonnepanelen.

Eén kg uranium produceert 23 GWh elektriciteit. Dat betekent dat je 0,044 gr uranium nodig hebt per MWh geproduceerde elektriciteit uit kerncentrales. Daarmee kan je een elektrische radiator zo’n 1000 uur laten werken.

Nog even een andere manier om naar de nucleaire afvalberg te kijken: in België is grofweg 50% van de elektriciteit gedurende 60 jaar met kerncentrales geproduceerd. Dat heeft gezorgd voor een ‘afvalberg’ aan zwaar radioactief afval van 4500 m³. Klinkt veel? Dat past in een hangaar van 25 m x 18 m en 10 m hoog. Als je ook het laagradioactief afval meerekent, dan heb je 15 van zo’n hangaars nodig. De hoeveelheid laagradioactief afval uit de medische sector is groter dan die uit de kerncentrales!

Nog anders voorgesteld: als je alle energie die je nodig hebt gedurende gans jouw leven met kernenergie produceert, dan past het bekomen radioactief afval in twee colablikjes.

Zoals ik eerder al aanhaalde hebben ook zonnepanelen en windturbines problemen met giftig afval. En je zal misschien verrast zijn, maar de hoeveelheden zijn groter, uitgedrukt per geproduceerde MWh dan de hoeveelheid uranium bij kerncentrales. Nog eens: een windmolen verbruikt meer rotormateriaal en een zonnepaneel verbruikt meer zware metalen dan dat een kerncentrale uranium verbruikt. Geloof je dat niet? Laten we het samen uitrekenen.

Een belangrijk risico bij zonnepanelen is het feit dat zware metalen zoals cadmium door regenwater uit zonnepanelen geloogd kan worden en zo in het milieu kan terecht komen. In een artikel in Forbes met als titel “Als zonnepanelen zo proper zijn, waarom produceren ze dan zoveel giftig afval?” citeert Michael Schellenberger: “Het feit dat cadmium door regenwater kan uitgeloogd worden, is hoe langer hoe meer een bezorgdheid”. Schellenberger is een rasechte ecomodernist, maar hij citeert eigenlijk een studie van het Stuttgarter Instituts für Photovoltaik (IPV) in opdracht van de Europese Unie.

Wat met zonnepanelen die door bvb een storm of tornado vernietigd werden waardoor al deze giftige stoffen in het milieu terecht komen?

Zo bevat een gemiddeld zonnepaneel 23 gr Cadmium per geïnstalleerde kW. Een zonnepaneel van 250 W produceert in België of Nederland 225 kWh per jaar. Zo kan je eenvoudig uitrekenen dat 1 kW geïnstalleerd vermogen in de lage landen overeen komt met een productie van 900 kWh/jaar. Als je ervan uitgaat dat een paneel 20 jaar mee gaat, dan heb je met 1 kW geïnstalleerd vermogen 18 MWh geproduceerd over de ganse levensduur van die zonnepanelen. Daarmee reken je eenvoudig uit dat je 1,3 gr cadmium nodig hebt per MWh geproduceerde elektriciteit uit zonnepanelen.

Er is dus 30 keer meer cadmium nodig in zonnepanelen dan er uranium nodig is in een kerncentrale om dezelfde hoeveelheid energie te produceren. Ik heb de berekening verder niet gedaan voor andere stoffen die in zonnepanelen zitten, zoals lood, boor en zo verder.

De nucleaire sector spijst constant een fonds om het radioactief afval te bergen. De zonne-energiesector niet.

De wieken van een windmolen zijn gemaakt van composietmateriaal om sterke wieken te maken die weinig wegen. Composieten zijn materialen die geproduceerd worden door twee of meerdere stoffen te combineren zodat ze de sterkte-eigenschappen van beide combineren tot een nog beter materiaal. Zo is gewapend beton een voorbeeld van een composiet. Het bevat beton en staal. Staal heeft een hoge treksterkte en beton een hoge druksterkte. Door beide te combineren krijg je een materiaal dat sterker is dan gewoon beton en tegelijk stijver dan staal.

Bij de wieken van een windmolen wordt meestal glasvezel gecombineerd met een polymeer hars. Glas is zeer sterk, maar bros. Door er fijne vezels van te maken is het niet meer bros, maar heeft het enkel nog een treksterkte. Het kan geen druk meer verdragen. Door dat te combineren met een hars kan je er opnieuw druksterkte aan geven. Zo krijg je een licht en sterk materiaal dat toch taai is.

Nu is gewapend beton een composiet waarvan beide materialen redelijk gemakkelijk te scheiden zijn. Dat is niet zo met de kunststof-glasvezelcomposieten. Het beste dat men ermee kan doen is verbranden zodat er nog wat energie uit de koolstofverbindingen in de kunststof komt, maar de glasvezel blijft achter en moet gestort worden. Je kan er niets meer mee. Probeer maar eens wat glasvezel kwijt te geraken in jouw lokale containerpark. Je mag het in de duurste container deponeren.

Die composieten zijn licht, toch kan een rotorblad van een maritieme windmolen 35 ton wegen. Vorige keer zagen we dat een maritieme windmolen 7500 MWh per jaar produceert. Stellen we nu dat een windmolen 25 jaar mee gaat, dan komen we aan een totale productie van 188 GWh. Als we het totale gewicht van drie rotorbladen daardoor delen komen we uit dat een windmolen 580 gram rotorbladen nodig heeft per geproduceerde MWh. Dat is bijna 13 000 keer meer composietmateriaal dan de hoeveelheid uranium die nodig is in een kerncentrale.

Ik weet ook dat er technologie zal komen om ook het afval van windmolens en van zonnepanelen drastisch te beperken. Hey, ik ben een ingenieur, ik heb groot vertrouwen in ons technologisch vernuft. Maar dat geldt ook voor het kernafval en daarvoor is de technologie er zelfs nu al. Daar spreken we later over.

Voor de duidelijkheid: nogmaals, ik ben geen tegenstander van wind- en zonne-energie, maar je moet wel zaken met elkaar vergelijken. Je mag niet enkel over kernafval spreken en doen alsof windenergie en zonne-energie geen afval produceren.

Wat ik hier wil aangeven is dat je zaken in perspectief moet bekijken. Hernieuwbare energie bestaat niet. Ook windmolens en zonnepanelen verbruiken allerlei stoffen en zoals je ziet is dat niet verwaarloosbaar. In de notitiepagina vind je een link naar een studie van het IEA (Internationaal Energie Agentschap) dat zich hier zorgen over maakt. Ze geven aan dat windturbines 9 keer meer mineralen nodig hebben dan thermische centrales op fossiele brandstoffen.

Zoals we eerder zeiden heb je 0,044 gr uranium nodig per MWh in derde generatie kerncentrales. Dat zijn de centrales die we in de jaren ’80 bouwden en die nu nog in België en Nederland draaien.

Het is misschien niet zo veel afval, maar het is wel radioactief. Wat moeten we er dan mee doen?

De eerste oplossing bestaat erin dat we dat afval geologisch gaan bergen. Dat betekent dat we het in de grond steken op een plaats waar het voor lange tijd stabiel kan blijven zonder dat de radioactiviteit naar boven lekt. Mensen denken dat het de bedoeling is dat die vaten waar het allemaal in bewaard wordt nooit mogen lekken. Dus gedurende 100 000 jaar niet. Dat lijkt een erg moeilijk technisch hoogstandje. Maar dat is niet de bedoeling. Integendeel. Je mag er zeker van zijn dat die vaten op termijn wél gaan lekken. Ook de onderzoekers die het systeem uitwerkten weten dat. Ik kom even terug op iets wat ik in het begin zei: kerncentrales verhogen de totale radioactiviteit van de aarde niet. Radioactiviteit is overal. De bedoeling van geologische berging is net dat het materiaal langzaam vrij komt zodat de radioactiviteit zich langzaam integreert in de achtergrondstraling. Om dat allemaal juist te hebben wordt onderzocht welke geologische lagen daarvoor geschikt zijn, hoe diep het allemaal in de grond moet zitten, wat de stromingen van vloeistoffen zijn in die lagen en zo verder. De bedoeling van de berging is dat als we het eenmaal daar gestoken hebben, er niet meer hoeft naar omgekeken worden. De volgende generaties worden er niet mee opgescheept.

De angstverhalen die verteld worden dat door de straling van Fukushima de ganse noordelijke Stille Oceaan radioactief zou worden, en daarmee de vissen ook, zijn dus onzin. De hoeveelheid water in de oceaan is zo groot dat die straling snel verdwijnt in de achtergrondstraling van de zee.

Ik heb in de notitiepagina een tekst gezet die helder uitlegt hoe geologische berging werkt.

Ondertussen is Finland begonnen met zijn kernafval te bergen in granietlagen. Hun ecologische partijen zijn voorstander van kernenergie.

Maar eigenlijk moeten we dat kernafval niet bergen in kleilagen. Het is interessante grondstof voor vierde generatie kerncentrales. Die kunnen het afval verder reduceren en omzetten naar elementen met korter levende radioactiviteit.

Via fast breeder reactors kan je de hoeveelheid kernafval 50 keer (!) verkleinen terwijl je het opnieuw gebruikt om energie te produceren. Het geproduceerde afval heeft bovendien nog maar een halfwaardetijd van 300 jaar. België is een voortrekker in dat onderzoek met het Myhrra project hij het SCK in Mol.

“Ja, maar die technologie is nog niet rijp”. Dat is waar, maar we kunnen het huidige kernafval gerust nog enkele decennia bewaren in loodsen tot ze wel rijp is en ondertussen verder elektriciteit produceren met onze bestaande kerncentrales, daarvoor hebben we nog voldoende uraniumreserves. We gaan later verder in op die uitspraak.

Tenslotte nog dit: door te stoppen met elektriciteit te produceren uit kernenergie lossen we het probleem van radioactief afval niet op, want een groot deel van het radioactief afval komt uit andere bronnen, zoals meetinstrumenten en de geneeskunde.

2. Het delven van uranium is zeer vervuilend en CO2-intensief. En het is geopolitiek niet interessant.

Zoals we eerder zeiden, verbruiken zonnepanelen 30 keer meer cadmium dan dat een kerncentrale uranium verbruikt. Ook de ontginning van cadmium is zeer vervuilend en CO2-intensief. Het blijft belangrijk om die zaken in perspectief te zetten. Maar opnieuw, ik geloof in de inventiviteit van ingenieurs en die zijn er de laatste 50 jaar in geslaagd om de impact van de mijnindustrie op het milieu drastisch te verlagen en het ziet er niet naar uit dat het einde van die ontwikkeling in zicht is. Dat geldt zowel voor de cadmiumwinning als voor de winning van uranium. Tegenwoordig wordt uranium gewonnen via een proces dat ‘uitloging in situ‘ genoemd wordt en in meer dan de helft van de mijnen wordt toegepast. Deze winning door ontbinding gebeurt zonder ernstige verstoring van de grond. De methode bestaat uit het injecteren van water met een zuur dat in het erts circuleert en waarmee uranium kan worden gewonnen door rechtstreeks in de laag te pompen. Uranium wordt meestal gevonden in lagen boven zeer harde ondoordringbare rotslagen. Het zuur lost het uranium op en zakt naar deze harde rotslaag. Dan wordt via een leiding het materiaal dat daar terecht komt naar boven gepompt. De methode is niet perfect en kan, indien niet zorgvuldig uitgevoerd het grondwater verontreinigen, maar door de zone af te dammen en grondbemaling toe te passen kan dit vermeden worden. Het is alweer een hele stap vooruit in vergelijking met oudere methoden. Bovendien worden ze toegepast in landen met goede regulatie zoals Australië, Canada en de Verenigde Staten. In het geval van uraniumwinning, mogen er gerust meer kosten gemaakt worden om het op meer ecologisch verantwoorde wijze te winnen. Zoals we eerder zagen hebben we er zo weinig van nodig dat een grote prijsstijging van deze grondstof zo goed als geen impact heeft op de elektriciteitsprijs. Ook het probleem van de CO2-intensiviteit is eigenlijk weinig relevant door de zeer kleine hoeveelheid uranium die nodig is.

In situ uitloging is een techniek die niet uniek is aan uraniumwinning.

De belangrijkste producenten van uranium zijn Kazakstan, Canada en Australië. Inzake geopolitiek is er hier veel minder een probleem dan in het geval van fossiele brandstoffen waar we politieke groeperingen rijk maken die onze democratie niet erg goed gezind zijn. Bovendien zijn er nog meer reserves die momenteel niet aangeboord worden omdat deze producenten het goedkoper kunnen.

Die twee punten behandelen nam meer tijd in dan ik had gedacht. We hebben nog enkele misverstanden rond nucleaire energie te behandelen. Volgende keer bekijken we hoe gevaarlijk kernenergie is.

Het citaat

Het citaat van vandaag komt van Adam Grant.

Adam Grant is een psycholoog gespecialiseerd in organisationele psychologie.

Grant zei:

<blockquote>Als we dingen opnieuw zouden kunnen doen, dan zouden de meeste van ons zichzelf minder het zwijgen opleggen en onze ideeën meer uiten.</blockquote>

Bronnen

Eén kg uranium produceert 23 GWh elektriciteit.

De hoeveelheid kernafval die Belgie tot nu toe produceerde.

Het artikel in Forbes van Michael Schellenberger

De studie van het Stuttgarter Instituts für Photovoltaik (IPV) in opdracht van de Europese Unie

Een zonnepaneel bevat gemiddeld 23 gr Cadmium per geïnstalleerde kW.

Een zonnepaneel van 250 W produceert in België of Nederland 225 kWh per jaar

Een rotorblad van een maritieme windmolen kan 35 ton wegen

Een studie van het IEA (Internationaal Energie Agentschap) dat zich hier zorgen maakt over de afval van “hernieuwbare” energiebronnen.

Uitleg van het Niras over geologische berging.

De mooie uitleg over hoe geologische berging werkt.

Finland is begonnen met zijn kernafval te bergen.

België is een voortrekker in dat onderzoek met het Myhrra project hij het SCK in Mol.

Denken als een berg: over diepe tijd: hier komt binnenkort een uitgebreid artikel over geologische berging

YouTube filmpje over geologische berging.

Wat is ‘uitloging in situ‘.

Overzicht van het IEA over de mijnen met In situ uitloging

De methode is niet perfect zoals je de problemen besproken in deze link kan zien.

Wees de eerste om te reageren

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.