Kunnen we kerncentrales verantwoorden?

Play

Om CO2-vrije elektriciteit te produceren zijn er niet zo heel veel alternatieven. Er zijn windturbines, zonnepanelen, biomassa, waterkracht en kernenergie. Daarmee hebben we het ongeveer gehad. Al deze technologieën hebben hun voor- en nadelen. Het is dus niet correct om er één uit te kiezen en de nadelen van die technologie te melden als reden om ze uit te sluiten, maar te zwijgen over de nadelen van de andere technologieën.

Inleiding
Goeiedag, het is vandaag zondag 6 februari 2022, ik ben Jozef Van Giel en dit is de 427ste aflevering van deze podcast.

Vorige keer heb ik met een voorbeeld aangetoond dat het vergroenen van de industrie onlosmakelijk verbonden is met het vergroenen van de elektriciteitssector. Onze elektriciteit CO2-arm maken is dus een absolutie voorwaarde zonder dewelke we de strijd tegen de klimaatverandering onmogelijk kunnen winnen.

Om CO2-vrije elektriciteit te produceren zijn er niet zo heel veel alternatieven. Er zijn windturbines, zonnepanelen, biomassa, waterkracht en kernenergie. Daarmee hebben we het zo ongeveer gehad. Al deze technologieën hebben hun voor- en nadelen. Het is dus niet correct om er één uit te kiezen en de nadelen van die technologie te melden als reden om ze uit te sluiten, maar te zwijgen over de nadelen van de andere technologieën.

Sommigen zullen er ook nog golfslag en getijden bij halen, maar deze twee werkwijzen produceren zeer weinig energie naar grootte van de installatie en zijn heel beperkt toepasbaar.

Vandaag bekijken we hoe we CO2-vrije elektriciteit op een efficiënte en betrouwbare manier kunnen produceren. En… lukt het dan zonder kernenergie?

Kunnen we kerncentrales verantwoorden?

Ivo Van Istendael schreef onlangs op LinkedIn een tekst waarin hij, zoals ik vorige keer ook betoogde, het volgende: “Belangrijke conclusie, we hebben massaal groene (wind/zon) of CO2-vrije (wind/zon/nucleair) elektriciteit nodig.” Volgens hem is het geen óf óf verhaal, maar een én én verhaal. We zullen alle mogelijke CO2-arme bronnen moeten aanspreken.

Hij heeft gelijk, maar toch erger ik me aan één punt in zijn tekst: hij schrijft, zoals de meesten doen, “groene (wind/zon) of CO2-vrije (wind/zon/nucleair) elektriciteit”.

Wat is “groene” energie? Is dat energie waar de groene partijen van houden? Of is dat energie zonder nadelen, of een zonder afval? Het eerste is politieke ideologie, het tweede is feitelijk onjuist. Je kan spreken van CO2-vrije energie. Wat trouwens ook niet helemaal juist is, het zou correcter zijn om van CO2-arme energie te spreken. Ook bij de bouw van windmolens, zonnepanelen en kerncentrales komt CO2 vrij. En bij het transport van de onderdelen, de bestelwagens van de onderhoudsmensen, de mobiele kranen en hoogwerkers. Natuurlijk kan je ook al die stromen decarboniseren, maar zover zijn we nog niet. En die stromen volledig decarboniseren lukt enkel als de energie die je daarvoor gebruikt voldoende CO2-arm is. Het verwijderen van de CO2 die ontstond tijdens de bouw en het gebruik van deze energiebonnen, vraagt energie. En dus zal je pas kunnen decarboniseren als de energie, die je nodig hebt om de CO2 te neutraliseren, minder CO2 uitstoot dan de hoeveelheid die je wilt verwijderen.

Dus als je beneden een zekere drempel komt voor de CO2-uitstoot, dan maak je voldoende energie om ook je eigen CO2 te neutraliseren met behulp van de zelf geproduceerde energie, zodat je uiteindelijk toch CO2-neutraal of zelfs CO2-negatief kan uitkomen en toch nog voldoende energie over hebt om netto te gebruiken. Je begrijpt dat als die energie met fossiele brandstoffen gemaakt is, dat onmogelijk is.

Je kan ook spreken van de milieu-impact van een bepaalde vorm van energie. Uitgedrukt per geproduceerde hoeveelheid energie. Dus bijvoorbeeld in MWh of in GJ. Men zou dan kunnen spreken van duurzame energie om de vormen van energieproductie te benoemen die de laagste milieu-impact hebben. Maar de term “groene energie” heeft geen betekenis. Een andere populaire term is “hernieuwbare energie”. Ook dat is een begrip waar je weinig aan hebt. Geen enkele energiebron is hernieuwbaar. Wind zal inderdaad blijven blazen zolang de zon schijnt, maar je hebt grondstoffen nodig om de windmolens te bouwen en tijdens hun gebruik slijt er materiaal weg dat onmogelijk te recycleren is en dus niet hernieuwbaar is. Hetzelfde geldt voor zonnepanelen. En uiteraard voor gelijk welke andere installatie. We gaan daar in de volgende aflevering verder op in.

Een belangrijke vraag is natuurlijk of we onze toekomstige energiebehoeften zouden kunnen dekken zonder fossiele brandstoffen en zonder kernenergie.

Kris Voorpoels, die geen voorstander is van kernenergie reageerde onlangs op een tweet waarin men mij probeerde te overtuigen dat het wel mogelijk is zonder kernenergie, met een link naar de studie van het Belgisch planbureau.

Ik heb dat rapport waarin het planbureau de energievooruitzichten voor België tot 2050 bespreekt dus gelezen en heb de link in de notitiepagina van deze podcast geplakt. Het rapport heet Fuel for the future – More molecules or deep electrification of Belgium’s energy system by 2050”

Alhoewel dit document beschrijft hoe België tegen 2050 CO2-neutraal kan worden, zegt het Belgisch planbureau in die tekst onomwonden dat er in 2050 nog altijd gascentrales zullen draaien. En centrales op biomassa! Volgens het rapport moet ongeveer 58 tot 60% van de energie komen uit windmolens en zonnepanelen. Over waar die allemaal zullen staan is het rapport onduidelijk.

Ik lees letterlijk voor: “In 2050 is het elektriciteitsaanbod een combinatie van binnenlandse productie (88 %) en netto-invoer (12 %). De binnenlandse productie is gebaseerd op een hoofdzakelijk hernieuwbaar energiesysteem: het aandeel van hernieuwbare energiebronnen in de elektriciteitsproductiemix ligt tussen 67 en 68 %. Dit betekent echter niet dat gaseenheden binnenkort hun zwanenzang zingen. Gas, dat bestaat uit e-gas, biogas en een klein deeltje resterend aardgas dat wordt verbrand in thermische eenheden die zijn uitgerust met koolstofafvang en -opslag, vertegenwoordigt een derde (32 tot 33 %) van de toekomstige elektriciteitsmix.” (Pag 4)

Koolstofafvang en -opslag betekent dat het CO2 dat tijdens de verbranding geproduceerd wordt, opgevangen wordt, in plaats van in de lucht vrij te laten, om daarna via pijpleidingen naar ondergrondse opslagplaatsen te brengen waar het onder de grond worden opgeslagen. Onder de mogelijke plaatsen hiervoor zijn de oude gaswinningsgebieden in Groningen, of de oude koolmijnen in Limburg of Luik. In vakjargon noemt men dat CCS (Carbon Capture and Sequestration). Ik ben geen tegenstander van CCS. We zullen het hard nodig hebben om bepaalde industrieën te decarboniseren, zoals de cementindustrie en gedeeltelijk de staalindustrie. Maar dat gebruiken om elektriciteit te produceren is weinig ambitieus. Bovendien maakt CCS de verbranding van aardgas niet CO2-neutraal, omdat een groot deel van de klimaatimpact van aardgas ontstaat bij de ontginning. Tijdens de ontginning komt steeds veel methaan vrij in de lucht, en zoals we eerder zagen is methaan een 80 keer sterker broeikasgas dan CO2. Daarom spreekt het IPCC over een CO2-equivalent van 490 g/kWh voor gascentrales in plaats van de gebruikelijke 250 g/kWh die worden uitgestoten tijdens de verbranding zelf.

Ook biomassa is niet energieneutraal. Volgens het IPCC heeft biomassa een uitstoot van 210 gr CO2/kWh.

30% gasmix is geen CO2-neutrale elektriciteitsproductie. Ze beweren wel dat ze dat vooral met e-gas, biogas en een klein deeltje resterend aardgas zullen doen. E-gas is elektrolytisch geproduceerde waterstof of afgeleiden daarvan. Dus waterstof verbranden dat je eerder met het teveel uit wind en zon hebt geproduceerd. We hebben vorige keer gezien dat we dat waterstof hard nodig zullen hebben in de industrie. Biogas is methaan dat je verkrijgt via biologische processen. Boeren (en scheten!) van koeien kan je natuurlijk moeilijk opvangen, maar mest kan je wel gedeeltelijk vergassen. Maar die hoeveelheden zijn zeer klein in vergelijking met onze totale energiebehoefte en zullen alleen maar kleiner worden als we minder vlees gaan eten omwille van het klimaat. Het rapport laat dan ook in het midden wat “een klein deeltje resterend aardgas” precies betekent.

Ik dacht dat de partij Groen! ons die gascentrales had proberen te verkopen door ons te beloven dat ze maar heel kort zouden draaien. Het planbureau, dat de studie in opdracht van de overheid deed, ontkent dat duidelijk. Erger nog, in 2050 zullen ze nog altijd “een beetje” aardgas gebruiken. Dat heel kort is trouwens ook economische onzin. Welke investeerder wil er nu een installatie bouwen waarvan hij op voorhand weet dat ze zal ontmanteld worden voor ze volledig is afgeschreven? Met andere woorden, de overheid heeft aan de investeerders beloofd dat die gascentrales voor hun ganse economische levensduur zullen kunnen draaien en opbrengen, maar heeft dat niet aan onze neus gehangen.

Verder zegt het rapport ook dat de capex investeringen in infrastructuur zeer groot zullen zijn. Het is buiten het bestek van het rapport om over de financiële impact te spreken. We komen daar dan ook niet veel over te weten.

In aflevering 3 van het canvasprogramma “Wat houdt ons tegen” met VTM-weervrouw Jilles Peeters, vertelt Hans van Scharen dat de noodzakelijke Infrastructuur om de variabiliteit van de windmolens en zonnepanelen te compenseren 100 miljard zal bedragen voor Nederland alleen. Jan Rotmans bevestigt dat bedrag en voegt eraan toe dat hij dit voor België op 70 miljard inschat. Dat is voor een groot stuk inter-connectiviteit, zodat we elektriciteit uit andere landen kunnen invoeren wanneer er bij ons geen zon en wind is en omgekeerd. Daar zitten ook wat batterijen bij, maar maak je geen illusies, Batterijen zijn enkel geschikt om de directe schommelingen over maximaal enkele uren op te vangen. Voor seizoenschommelingen zijn batterijen onbetaalbaar en zullen nog met meer dan een factor 100 goedkoper moeten worden voor ze dat wel kunnen.

Tomas Wyns zegt in diezelfde aflevering van “Wat houdt ons tegen” dat Europa tot twee keer onze huidige elektriciteitsproductie kan halen uit wind- en zonnepanelen.

Dat is niet voldoende, zoals we al in eerdere afleveringen zagen. We moeten de huidige capaciteit aan energieverbruik kunnen produceren met CO2-vrije bronnen, niet alleen het elektriciteitsverbruik.

Vorige keer zei ik dat als we alle energiebehoefte elektrificeren, we vijf keer meer elektriciteit zullen nodig hebben omdat ons huidige energieverbruik voor 20% uit elektriciteit bestaat. Een beetje de bluts en de buil berekening: wat meer efficiëntie en beter geïsoleerde huizen aan één kant, maar sommige industriële processen zullen net minder efficiënt zijn en door de klimaatverandering gaan we meer airco’s nodig hebben en water moeten ontzilten. De eerder genoemde studie van het planbureau spreekt van drie keer meer. Wellicht is dat te optimistisch en is mijn bierviltberekening wat te pessimistisch. De werkelijke waarde zal ergens tussen beide zitten. Maar zelfs die drie keer is teveel, want volgens Wyns kunnen we in Europa maar twee keer zoveel elektriciteit produceren met zon en wind.

Dat is ook duidelijk uit de vaststelling van die studie van het planbureau dat aan het einde nog met 30% gascentrales over blijft én met invoer van waterstof uit het zonnige buitenland. En dat is ook wat Belmans, hoofd van Energyville, zegt. Niet verwonderlijk, hij had ongetwijfeld een belangrijke impact op die studie.

Zoals ik vorige keer zei, de strategie die Belmans voorstaat, bestaat erin om waterstof in te voeren uit landen waar de zon wel voldoende schijnt. Onlangs tekende de Belgische overheid hiervoor trouwens een contract met Namibië en Chili. Maar de import van waterstof is niet eenvoudig. Je kan daar niet zomaar de huidige gastankers voor gebruiken.

Een belangrijke eigenschap van methaan, wat de belangrijkste component van aardgas is, is dat het zich bij een relatief hoge temperatuur en lage druk laat condenseren. Methaan wordt op atmosferische druk vloeibaar bij een temperatuur van -161,5°C. Dat lijkt een zeer lage temperatuur, maar industrieel is dat verworven technologie. Bij het vloeibaar maken van methaan heb je energie nodig. Die wordt verkregen door ongeveer 10% van het methaan te verbranden. Het vloeibare methaan kan dan in een tanker geladen worden waar het methaan op lage temperatuur gehouden wordt. En het interessante is dat de kleine hoeveelheid methaan die onderweg verdampt, de temperatuur weer doet zakken zodat de rest van de lading vloeibaar blijft. Dit verdampte methaan kan gebruikt worden om de scheepsmotoren aan te drijven en dat is ongeveer wat je daarvoor nodig hebt.

Waarom is het zo belangrijk om het gas vloeibaar te maken? Omdat het dan 600 keer minder volume inneemt. Je kan dus in hetzelfde schip 600 keer meer energie transporteren.

Dat is niet zo bij waterstof. Waterstof wordt pas vloeibaar bij 20 Kelvin, of -250 °C. Alleen helium heeft nog een lager kookpunt. Het kritisch punt van waterstof ligt bij 33 K (-240 °C) en 13 bar. Ter vergelijking, het kritisch punt van methaan ligt bij 133 K (-140 °C) en 46 bar. Het kritisch punt is een temperatuur waarboven je het gas onmogelijk vloeibaar kan houden, hoe hard je het ook samendrukt. De kritische druk is de minimale druk die je nodig hebt om het gas vloeibaar te krijgen bij de kritische temperatuur.

Als je waterstof vloeibaar wilt transporteren heb je dus zeer lage temperaturen en hoge drukken nodig. Dat gaat niet in bulk. Waterstof wordt dan ook nooit vloeibaar getransporteerd. Men zal het liever onder hoge druk in gasvorm transporteren. Maar dat betekent veel minder energie per volume-eenheid, zwaarder gebouwde, dus duurdere schepen en meer explosiegevaar.

Maar er is meer. De waterstofmoleculen zijn zo klein dat ze overal door geraken, zelfs door een stalen wand. Daarover hoef je je geen zorgen te maken voor wat betreft het verlies aan waterstof tijdens het transport, want dat zijn zeer kleine hoeveelheden, maar wel over waterstofverbrossing. De waterstofmoleculen gaan zich vastzetten in het kristalrooster van de stalen wanden en zorgen op die manier ervoor dat het staal langzaam maar zeker bros wordt. Dat betekent dat het minder goed tegen schokken kan omdat het dan ineens kan scheuren, of zelfs breken zoals glas.

Waterstof per schip transporteren is dus een dure en risicovolle aangelegenheid. Veel duurder en risicovoller dan aardgas.

Ik denk dat het dus goedkoper zal zijn om dat waterstof in Europa te produceren, zelfs al is die productie duurder. Maar dan betekent dat dat we veel CO2-arme energie zullen nodig hebben. Dus, zoals we eerder zagen, meer dan wat we met windmolens en zonnepanelen kunnen produceren.

Waterkracht in Europa is al zo goed als volledig benut. Golfslag en getijdenenergie zijn ook zeer beperkt. Met geothermische energie is het niet anders, behalve op plaatsen met zeer veel geologische activiteit. Vandaar dat IJsland zijn elektriciteit uitsluitend uit geothermische- en waterkrachtcentrales haalt. Maar IJsland is daarin uniek.

Op dat moment blijft er nog maar één mogelijk haalbaar alternatief en dat is kernenergie.

Ja maar, jullie kennen allemaal de kritieken op kernenergie: het grote probleem van het radioactieve 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.

Volgende keer gaan we al die argumenten één voor één onderzoeken.

Het citaat

Het citaat van vandaag komt van Boyan Slat.

Boyan Slat is een jonge Nederlandse ondernemer en oprichter van The Ocean Cleanup, een organistatie dat technologieën ontwikkelt om het plastic uit te oceanen te halen.

Of zijn systemen zullen werken weet ik niet, maar het feit dat hij dat initiatief al durft te nemen op zijn jonge leeftijd is een prestatie op zich. Dit citaat vond ik opmerkelijk omdat ik het een zeer typische manier van denken vind die ik telkens opnieuw bij ingenieurs tegen kom en veel minder bij mensen met een andere achtergrond. Het is ook wat ik telkens probeer te doen in deze podcast.

Slat zei:

<blockquote>Probleemoplossers pakken een probleem aan en hakken het in kleine oplosbare stukken. Probleemverkopers doen net het tegengestelde: die koppelen verschillende weinig met elkaar te maken hebbende problemen aan elkaar tot één groot, schrikwekkend probleem. Het gevolg is dat probleemverkopers problemen onoverkomelijk doen lijken wanneer ze dat helemaal niet zijn.</blockquote>

Bronnen

Hier vind je de tekst van Ivo Van Istendael

De tweet van Kris Voorpoels waarin hij het rapport van het Belgisch planbureau vermeldt.

Het rapport waarin het planbureau de energievooruitzichten voor België tot 2050 bespreekt

Het IPCC spreekt over een CO2-equivalent van 490 g/kWh voor gascentrales in plaats van de gebruikelijke 250 g/kWh

Aflevering 3 van het canvasprogramma “Wat houdt ons tegen” met VTM-weervrouw Jilles Peeters

Hier kan je meer lezen over gastankers.

Wat is het kritisch punt van verschillende gassen?

Wat is waterstofverbrossing?

Hier is nog wat extra informatie over groene waterstof.

Wie is Boyan Slat?

3 Reacties

  1. Joachim Vanhauwaert zei:

    Korte poring tot berekenen (iemand zonder wiskunde achtergrond)
    Volgens regering 165 TWh per jaar nodig (2050). Komt neer op 13 563 000 kg elke dag in liquide vorm (196 545 562 liter).
    Door conversieverlies van liquide naar gasvorm voor gebruik in België van 13%, moet elke dag 15 589 655 kg H2 toekomen in de haven van Antwerpen. Vaartijd vanuit Oman is 27,6 dagen.
    Elke dag tijdens shipping, gaat tussen 0,5% en 1%, stel 0,75%, verloren door boil-off.
    Dus moet elke dag uit Oman 19 659 085 kg verscheept worden.
    Een waterstof tanker zoals de Suiso Frontier (https://www.linkedin.com/pulse/per-tanker-vervoeren-van-vloeibare-waterstof-lh2-naar-hans-noordsij/?originalSubdomain=nl) draagt 88 500 kg. Elke dag moeten uit Oman dus 222,13 schepen toekomen in Antwerpen.
    Om die 19 659 085 kg te liquefiëren, moet waterstofgas afgekoeld worden, met een energieverlies van 36%. In totaal moet dus in Oman elke dag 30 717 320 kg waterstofgas geproduceerd worden.
    Om die hoeveelheid te produceren, is elke dag 1 689 452 617 kWh nodig. Aan een PV efficiëntie van 20%, en aan een elektrolyse efficiëntie die in het beste geval 80% (60%-80%) bedraagt, moet dus in Oman een zonnepaneel infrastructuur geïnstalleerd zijn die elke dag 10 559 078 856 kWh elektriciteit genereert..
    In het absolute beste geval is dit in het zuiden van Oman, waar zonne-irradiatie 6,8 kWh/m²/dag bedraagt.
    Heel goed mogelijk dat ik fouten gemaakt heb, maar dan kom ik uit op een gebied in Oman, dat voor België alleen al door 1552 vierkante kilometer zonnepanelen moet bezet worden, om elke dag 222 schepen te laten toekomen in Antwerpen.
    In het meest conservatieve scenario van de regering (versus Planbureau 350 TWh/jaar) in het meest zonnige gebied van Oman, bij het minste verlies bij elektrolyse.

    15 maart 2022
    Antwoord
    • Joachim Vanhauwaert zei:

      > Om die 19 659 085 kg te liquefiëren, moet waterstofgas afgekoeld worden, met een energieverlies van 36%. In totaal moet dus in Oman elke dag 30 717 320 kg waterstofgas geproduceerd worden.

      Foute stap bij nader inzien.

      Elke dag moet in Oman 19 659 085 kg H2 verzonden worden.
      Voor de productie van die hoeveelheid is 655 237 303 kWh nodig. Liquefiëren met verlies van 34% geeft ons een totale hoeveelheid benodigde energie van 1 023 808 286.
      Gedeeld door 0,80 bij maximale (80%) efficiëntie elektrolyse. Maal vijf voor 20% PV efficiëntie geeft ons dagelijkse totale nood aan 6 398 801 787 kWh.
      Geeft mij 941 km² benodigde oppervlakte, cave heel goed mogelijk een of meerdere rekenfouten. 222 dagelijkse schepen, dit alles bij ideale omstandigheden en aannames, mogelijk toch een plan dat met haken en ogen in elkaar hangt. Ik weet niet hoe de beerekening er zou uitzien bij gasvormig transport.

      15 maart 2022
      Antwoord
    • Jozef zei:

      Dag Joachim,
      Bedankt voor jouw reactie. Inderdaad. Bovendien is 88,5 Ton zeer weinig voor transport over zee. Een vrachtwagen kan 20 ton transporteren, dat komt dus overeen met 4 vrachtwagens. Een gemiddeld binnenschip heeft al een capaciteit van 6000 ton en zeeschepen zitten tussen 30 000 en 300 000 ton.

      20 maart 2022
      Antwoord

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.