CO2-opslag of hernieuwbare energie? That’s the question

CO2-opslag of hernieuwbare energie? That’s the questionMoeten we inzetten op grootschalige invoering van hernieuwbare energie, of moeten we doorgaan met het verbranden van fossiele brandstoffen en een technologie ontwikkelen die CO2 beter afvangt en opslaat? Professor John Quiggin maakt een strategische analyse van beide technologieën.

De vraag of onze toekomst aangedreven zal worden door fossiele brandstoffen of door hernieuwbare energie is van cruciaal belang, zowel voor de economische toekomst op middellange termijn als voor de toekomst van de planeet op de lange termijn.

Een ‘schone’ toekomst op basis van fossiele brandstoffen is alleen mogelijk door het op grote schaal invoeren van CO2-opslag (Carbon Capture and Storage (CCS)). Dat wil zeggen, de CO2 die vrijkomt door gebruik van fossiele brandstoffen wordt op het moment van verbranding afgevangen en vervolgens voor onbepaalde tijd opgeslagen in ondergrondse opslagplaatsen, of eventueel in biomassa, zoals bomen.
Aan de andere kant staan de voornaamste leveranciers van hernieuwbare energie -windenergie en zonnepanelen- voor een ander opslagprobleem. Wind is onregelmatig en zonne-energie is alleen overdag verkrijgbaar en wordt beïnvloed door bewolking. Een energiesysteem dat voornamelijk bestaat uit hernieuwbare energie moet, óf de vraagsturing reguleren door middel van variabele prijsbepaling, óf een of andere vorm van energieopslag gebruiken.

CCS en hernieuwbare energie zijn vergelijkbaar, maar niet gelijk

Op deze wijze gesteld, lijkt het probleem symmetrisch. Maar in werkelijkheid heeft het probleem van energieopslag meerdere mogelijke oplossingen, terwijl het probleem van CCS er maar een handjevol heeft en geen ervan lijkt te werken. Laten we, om te zien waarom dit zo is, eerst eens in een breder perspectief kijken naar het fenomeen van de hernieuwbare energie.

De afgelopen tien jaar zijn de kosten van opwekking van hernieuwbare energie, en vooral zonne-energie, sterk gedaald. Het heeft nu, op vele locaties, het punt bereikt waarop het qua kosten competitief is ten opzichte van energie die aangedreven wordt door steenkool, zelfs zonder ondersteunende beleidsdoelen, subsidies of hoge prijzen voor CO2-uitstoot.

Tegelijkertijd hebben we belangrijke vorderingen gezien bij elektrische en hybride voertuigen, hoewel de marktaandelen klein blijven. Het resultaat is dat het nu mogelijk is om ons een voorstelling te maken van een energiesysteem dat volledig hernieuwbaar is. Een systeem dat zowel de ontwikkeling van de elektriciteitsvoorziening omvat als die van elektrische voertuigen voor de komende tientallen jaren.

Ontwikkeling van technologie gedreven door prikkels

Het is geen toeval dat deze ontwikkelingen zich hebben voorgedaan precies in de periode dat de zorgen over het veranderende klimaat prangend werden. De noodzaak om te stoppen met het verbranden van fossiele brandstoffen heeft voor een aantal prikkels gezorgd om oplossingen te vinden voor het klimaatprobleem, zowel binnen de markt als daarbuiten. Op het moment dat uitstoot van CO2 geld gaat kosten, of waar dit naar alle waarschijnlijkheid zal gebeuren, ontstaat een vraag voor een CO2-vrije technologie die in staat is energie te leveren in een bruikbare vorm (elektriciteit of aandrijvingskracht).

Slimme onderzoekers, gedreven door het belang van het probleem en door de verkrijgbaarheid van onderzoeksfondsen, richtten hun aandacht op hernieuwbare energie in plaats van andere thema’s die relatief minder belangrijk werden.

Het emissiehandelssysteem en de roep om hernieuwbare energie hebben bedrijven aangemoedigd te investeren in de benodigde research & development om theoretisch voordeel om te zetten in vermarktbare producten. Terugleververgoedingen en andere prikkels hebben elektriciteitsbedrijven en huishoudens aangemoedigd om deze producten aan te schaffen. Dit heeft vervolgens geleid tot het ontstaan van een positieve spiraal waarin een toename van de groei leidde tot kostenreducties (vanwege de opschaling), dat vervolgens leidde tot nog meer groei.

Het resultaat is dat wereldwijd zonnepanelen worden geïnstalleerd tot aan een vermogen van een gigawatt per week, bijna zoveel als de totale hoeveelheid die geïnstalleerd is gedurende de twintigste eeuw.

Duurzame energieopwekking is op vele manieren mogelijk

Er is niets mysterieus aan het feit dat onderzoek naar CO2-vrije energie succesvol is geweest. De aard van het probleem garandeert een groot scala aan mogelijke oplossingen. Alles wat een turbine kan aandrijven, kan elektriciteit opwekken. Dat geldt voor natuurkrachten zoals wind; golven en getijden; brandstoffen die stoom produceren met kokend water; of geothermische energie. De energie van zonlicht kan in elektriciteit worden omgezet, ofwel door de hitte ervan te concentreren of door het fotovoltaïsche effect in zonnepanelen.

Toen aan het begin van deze eeuw het eerste echte offensief voor hernieuwbare energie begon, was het nog helemaal de vraag welke specifieke technologie kosteneffectief zou zijn of toepasbaar op grote schaal. Iedere technologie gokte erop dat de beperkingen, die eerdere invoering op grote schaal had afgeremd, te overwinnen zouden zijn.

Maar het spreiden van je kans bij een weddenschap geeft een goede kans op winst. En dat is ook gebleken. Terwijl geothermische energie en energie uit geconcentreerd zonlicht traag vorderden, en golf- en getijdenenergie nauwelijks, bleken de keuzes voor windenergie en energie van zonnepanelen succesvol te zijn.

Het probleem van energieopslag heeft vele mogelijke oplossingen

Het probleem van de opslag van energie kan op een zelfde manier benaderd worden. Met ieder omkeerbaar proces bij opwekking van energie ontstaat een mogelijke opslagtechnologie. Gaat het de ene kant op, dan gebruikt het proces energie van een elektriciteitsbron die bovenmatig produceert, zoals zonnepanelen in de middag, of windturbines die ’s avonds laat draaien als er weinig vraag is. Gaat het de andere kant op, dan wordt de opgeslagen energie weer omgezet in elektriciteit. Sommige energie raakt onderweg verloren en er moet rekening gehouden worden met andere kosten, maar wanneer het verschil in vraag groot genoeg is, zal er alsnog een netto winst gemaakt kunnen worden.

De algemene aard van het opslagprobleem betekent dat het scala aan mogelijke oplossingen groot is. Het omkeerbare proces zou te maken kunnen hebben met chemische energie (zoals bij batterijen), hitte energie (zoals bij heet water gedurende daluren), kinetische energie (zoals bij een vliegwiel), of potentiële energie (zoals bij waterkrachtcentrales). Dit betekent dat oplossingen te vinden zijn in een groot scala van onzekerheden die samenhangen met energieopslag. Dit kunnen ook benodigde kosten zijn, of snelheid, of energiedichtheid.

Energiebedrijven zouden bijvoorbeeld de prioriteit kunnen leggen bij kosteneffectiviteit. Of bij snelheid en flexibiliteit. Accu’s van auto’s hebben op hun beurt energieopslag nodig met een hoge dichtheid. Het zal even duren om bestaande oplossingen te vinden voor nieuwe vereisten, of om geheel nieuwe oplossingen te ontwikkelen. Maar dit proces is al gaande, en er wordt reeds aanzienlijke vooruitgang geboekt.

Technologische opties om CO2 op te slaan zijn beperkt

Het contrast met de CO2-opslag (CCS) is opvallend. De CCS technologie verloopt in drie fases, ieder met een beperkte hoeveelheid technologische opties. Ten eerste moet de CO2 uit fossiele brandstoffen gevangen worden voor het ontsnapt in de atmosfeer. Zelfs de best verkrijgbare technologieën hebben te maken met een energieverlies vanwege verbranding, oplopend tot 30 procent.

Ten tweede moet de afgevangen CO2 naar een opslagplaats gebracht worden. Dit zou vermeden kunnen worden door het energiebedrijf dicht bij een geschikte opslaglocatie te bouwen, maar dat zou waarschijnlijk bijdragen aan kosten in termen van brandstoftransport en transmissie over lange afstanden.

De laatste en moeilijkste stap is de opslag zelf. De beste benadering op dit moment is het pompen van CO2 in een ondergrondse opslagplaats, die stabiel genoeg moet zijn om te voorkomen dat er ooit een lek zal ontstaan. Maar deze benadering is te duur gebleken, behalve, ironisch genoeg, op de locaties waar gas onder hoge druk gebruikt wordt om restanten ruwe aardolie uit uitgeputte bronnen te halen.

Kortom, de investering in CCS is als een blinde gok.Op die manier beschouwd is het niet verbazingwekkend dat het slimme geld wordt ingezet op hernieuwbare energie en niet op CO2.

John Quiggin is professor economie aan de Universiteit van Queensland, Australië. Dit is een bewerking en vertaling van een artikel dat eerder verscheen op The Conversation.

You may also like...

Geef een reactie

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

De volgende HTML-tags en -attributen zijn toegestaan: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>