Om ervoor te zorgen dat Europa in 2050 een klimaatneutraal continent is, zal flink gespijkerd moeten worden aan de energie infrastructuur op het continent. Maar welke discussies levert dat op? Hoe zorgen we voor een schoon, een betaalbaar en betrouwbaar energiesysteem?
Energievoorziening Europa
Om tot de kern van de discussie te komen zal eerst naar de huidige elektriciteitsmix binnen de Europese Unie moeten worden gekeken. Momenteel wordt er binnen de Europese Unie op vijf verschillende manieren elektriciteit opgewekt (bron: Eurostat 2016): met behulp van gas (15%), olie (2%), vaste brandstoffen zoals steenkolen (25%), nucleaire energie (28%) en hernieuwbare energie (30%). Om in 2050 klimaatneutraal te zijn zal het aandeel hernieuwbare energie snel moeten stijgen, maar men is bang dat het aandeel hernieuwbare energie niet snel genoeg mee kan groeien met de benodigde daling van emissies. Om deze reden zal gekeken moeten worden naar alternatieven, waarbij emissies toch versneld gereduceerd kunnen worden.
Kolencentrales als grootste vervuilers
Kolenstroom is verreweg de meest vervuilende vorm van energie die wordt opgewekt. De energie die uit kolen wordt opgewekt, zorgt voor zeer hoge uitstoot van het broeikasgas CO2 en draagt daardoor bij aan de opwarming van de aarde. Om een goed beeld te krijgen van hoe vervuilend kolencentrales zijn hoeven we alleen maar naar ons eigen land te kijken. In Nederland hebben we momenteel nog vier kolencentrales die operationeel zijn, samen zijn deze verantwoordelijk voor 7% van de totale Nederlandse broeikasemissies.
Met een aandeel van 25% van de Europese energiemix is dit dan ook de vorm van opwekking die het eerst uitgefaseerd zal worden. De oplossing lijkt simpel, gewoonweg de kolencentrales sluiten en vervangen. Maar dan komt de hamvraag: waar moeten we de energie die opgewekt wordt door kolencentrales mee vervangen? Doordat hernieuwbare energiebronnen niet snel genoeg kunnen meegroeien met de afbouw van kolencentrales zal gekeken moeten worden naar een alternatieve transitionele oplossing.
De oplossing ligt in de taxonomie van de Europese Unie
Op 23 april 2021 heeft de Europese Commissie een lijst gepubliceerd van economische activiteiten die bijdragen aan het halen van het doel om de EU in 2050 klimaatneutraal te maken. Deze zogenaamde ‘Taxonomie’ geldt als leidraad voor investeringen in duurzaamheid. De EU Taxonomie maakt duidelijk welke activiteiten wel of niet duurzaam mogen heten, op grond van hun wetenschappelijk getoetste bijdrage aan het voorkomen van klimaatverandering of beperken van de gevolgen ervan (adaptatie). De lijst kan worden gebruikt door grote bedrijven en financiële instellingen in de rapportage over hun duurzaamheid.
Als transitionele oplossing tussen het afschalen van kolen en opschalen van hernieuwbare energie ziet de Europese Commissie kansen voor twee andere, minder vervuilende vormen van opwekking. Het gaat dan om gasgestookte centrales en kerncentrales. De Europese Commissie wilde dan ook initieel kernenergie en gas onder bepaalde voorwaarden als ‘groen’ bestempelen, zo bleek uit een conceptvoorstel van de Commissie. Doordat de EU de taxonomie koppelt aan duurzame financiering, zouden investeringen in deze twee vormen van energieopwekking goedkoper worden of een hoger rendement opbrengen, wat van belang is voor het aantrekken van kapitaal om de doelen van de Europese Green Deal te realiseren.
Gasgestookte centrales: hoe werkt het, wat zeggen de cijfers en wat zijn de voor & nadelen?
Bij conventionele gasgestookte centrales wordt water onder een hoge druk (ongeveer 180 bar) in de stoomketel aangevoerd en door middel van verbranding van aardgas verhit. Het water wordt in verschillende onderdelen van de stoomketel in verzadigde stoom omgezet, dat verder in de oververhitter tot een temperatuur van ongeveer 540 °C wordt omgezet in oververhitte stoom. Wanneer de stoom uit de stoomketel komt, wordt deze door de hogedruk-stoomturbine geleid, waar de druk en temperatuur flink afnemen. De energie-inhoud van de stoom wordt omgezet in mechanische rotatie-energie waarmee een generator aangedreven wordt.
Gasgestookte centrales zijn relatief eenvoudig te bouwen, de techniek is bewezen en de constructiekosten zijn laag. In een studie van het Rathenau instituut zijn de constructiekosten van een 400MW gasgestookte centrale geschat op €240 miljoen, dit geeft een investeringsbedrag van €600 per kW aan capaciteit. Het onderhoud en bediening worden geraamd op €12 per kW per jaar met een ontwerplevensduur van 25 jaar. Wat een gasgestookte centrale goedkoop maakt in aanschaf en bediening, maakt het duur in brandstofkosten. De brandstofkosten van een dergelijke centrale liggen tussen de €25,70 en €34,70 per MWh. Deze relatief hoge brandstofkosten komen door het gebruik van de fossiele brandstof aardgas als verbranding. Bijkomend nadeel van het gebruik van aardgas is dat het wel minder CO2 uitstoot in vergelijking met kolen, maar nog steeds CO2 blijft uitstoten. Waar kolencentrales gemiddeld 800g CO2 per opgewekte kWh uitstoten, stoten gascentrales 400g CO2 uit per opgewekte kWh.
Kerncentrales: hoe werkt het, wat zeggen de cijfers en wat zijn de voor & nadelen?
Een kerncentrale met drukwaterreactor (deze worden gebruikt in de westerse wereld) heeft 3 volledig gescheiden waterkringen: een primaire kring, een secundaire kring, een tertiaire kring. Deze kerncentrales gebruiken uranium als splijtstof. Binnen in de reactor zit de reactorkuip, een grote stalen kuip met dikke wanden waarin zich de splijtstofstaven bevinden. Deze zijn gevuld met kleine splijtstoftabletten van uraniumoxide. De staven worden gebundeld in de reactor geplaatst. De warmte die vrijkomt bij de splijting van de uraniumkernen wordt opgenomen door het water van de primaire kring. Dat warmt hierdoor op tot een erg hoge temperatuur. Het drukregelvat houdt alles onder hoge druk, zodat het water niet gaat koken of stoom vormt. Het warme water wordt vervolgens naar een warmtewisselaar geleid, een zogenaamde stoomgenerator. Dat is een cilindervormig reservoir met duizenden pijpen in omgekeerde U-vorm. Het water loopt door deze pijpen en geeft zijn warmte af aan het water van de secundaire kring, dat langs de buitenkant van de pijpen stroomt. Dat warmt op en gaat over in stoom. Als het water van de primaire kring zijn warmte heeft afgegeven, stuwt een pomp het terug naar de reactor. De stoom die uit de stoomgeneratoren komt, drijft één of meerdere stoomturbines aan. Die bestaan uit een reeks schoepen gemonteerd op een as. Door de grote druk van de stoom gaat de as heel snel draaien. Zo drijft de turbine een alternator aan, die uiteindelijk elektriciteit produceert.
Kerncentrales zijn, in tegenstelling tot gascentrales, technisch moeilijk te bouwen en de constructiekosten zijn hoog. In dezelfde studie van het Rathenau instituut worden de constructiekosten van een 1250 MW kerncentrale geschat op €2,38 miljard, dit geeft een investeringsbedrag van €1900 per kW aan capaciteit. Het onderhoud en bediening worden geraamd op €28,50 per kW per jaar met een levensduur van 60 jaar. in tegenstelling tot gascentrales is juist de brandstof relatief goedkoop. De brandstofkosten van een dergelijke centrale liggen op €9 per MWh. Het grote voordeel van kernenergie is natuurlijk dat er helemaal geen CO2 uitgestoten wordt. Daarentegen is het grote nadeel dat je na het gebruik van Uranium als brandstof wel achterblijft met radioactief afval. Per jaar produceert een kerncentrale circa 3 kubieke meter (hoog)radioactief afval.
De politieke grenzen binnen de Europese Unie
Binnen de Europese Unie is grote verdeeldheid over de transitionele oplossing. Dat is logisch want een onderwerp als energie hangt nauw samen met economie, financiën, grondstoffen, klimaat, duurzaamheid, internationale samenwerking en veiligheid. Afwegingen op dit vlak kunnen voor individuele landen daarmee ook anders uitpakken. Zo zie je dat de EU in drie verschillende blokken valt: landen die veelal van kernenenergie afhankelijk zijn, zoals Frankrijk en Tsjechië, willen dat Europa kernenergie stimuleert. Daarentegen willen Oost-Europese landen, voor wie de stap van kolen naar zonne- en windenergie nog te groot is, graag dat aardgas op de duurzaamheidslijst komt te staan. Als derde blok heb je landen als Duitsland, die op beide tegen zijn en graag zien dat de stap van steenkool op hernieuwbare energie in één keer gezet wordt. Nederland lijkt op dit moment bij de eerstgenoemde groep aan te haken. De overheid heeft namelijk plannen gemaakt voor de constructie van twee nieuwe kerncentrales in ons land. Daarnaast heeft Nederland formeel bezwaar geuit tegen de opneming van aardgas in de taxonomie te zijn.
Naast landen hebben milieuorganisaties ook een sterke mening over het voorstel van de Europese Commissie. Zo noemt Greenpeace het plan van de Europese Commissie zelfs een ‘licentie’ aan bedrijven om zich groener voor te doen dan ze zijn. ‘vervuilende bedrijven zullen verheugd zijn’, aldus Greenpeace.
De toekomst
Wat de toekomst ons precies zou gaan brengen was lang onduidelijk, maar dat een transitionele oplossing nodig is om de klimaatdoelen van 2050 te halen staat buiten kijf. De Europese Commissie heeft zich eindelijk uitgesproken over de kwestie. Haar oordeel is dat investeringen in gas en kernenergie tijdelijk en onder voorwaarden worden gezien als groene investering. Ondanks kritiek vanuit het Europees Parlement en van verschillende lidstaten houdt de Europese Commissie vol dat de twee energiebronnen tijdelijk opgenomen zullen worden in de taxonomie. De Commissie zal gasgestookte installaties als groen beschouwen als er sprake is van lage uitstootwaarden. In 2035 vervalt het groene label voor gas. Kernenergie wordt nog tot 2045 gezien als een groene investering. De Europese Commissie erkent dat de twee energiebronnen niet per se groen zijn, maar acht het gebruik ervan wel noodzakelijk om de klimaatdoelen te bereiken.
