De stiefdochters van de milieuwetenschap (5): Kernenergie

De laatste aflevering van de reeks ‘De stiefdochters van de milieuwetenschap’ is de weergaven van een zoektocht naar de voor- en nadelen van kernenergie.  Het artikel mondt uit in een persoonlijke stellingname, waarbij ook alle andere afleveringen van deze reeks worden betrokken.

In mijn studententijd heb ik als vanzelfsprekend meegekregen dat kernenergie verwerpelijk is. Dat was zelfs nog ver voor de rampen in Tsjernobyl en Fukushima. Het was ook makkelijk om tegen te zijn: De beschikbaarheid van conventionele energiebronnen leek geen probleem, zeker niet in Nederland met zijn schijnbaar onuitputtelijke hoeveelheid aardgas. Op de lange termijn zou kernfusie de oplossing zijn. 

Vanaf de eeuwwisseling groeide het besef dat we van de conventionele energiebronnen moeten afstappen vanwege de catastrofale gevolgen van de uitstoot van CO2. Ik keek met bewondering naar Duitsland waar de ene windmolen naast de andere verrees en op alle daken zonnepanelen verschenen.  Maar is dat voldoende? 

Velen denken van niet: De vraag naar elektriciteit en het aanbod van wind- en zonne-energie sluiten slecht op elkaar aan. Aanvullende energiebronnen en energieopslag zijn hoe dan ook noodzakelijk. In dit verband wordt ook kernenergie opnieuw genoemd, ook door voormalige tegenstanders ervan.

Mijns inziens moet het gevaar van verdere groei van de uitstoot van CO2 even serieus worden genomen als een ramp met een kernenergiecentrale. Dit was aanleiding om me – wellicht voor het eerst – onbevooroordeeld te verdiepen in de argumenten van de voor- en tegenstanders. 

Ik loop de belangrijkste argumenten voor en tegen kort na en geef daarna een persoonlijk oordeel.

Omgaan met de discrepantie tussen vraag en aanbod

Of je nu voor- of tegenstander van kernenergie bent; er is een oplossing nodig voor de discrepantie tussen de vraag naar elektriciteit en het aanbod van zon- en windenergie.  Pieken in de vraag naar elektriciteit worden nu opgevangen met behulp van gas- of steenkool-gestookte centrales die makkelijk op- en afgeschaald kunnen worden. Maar wat is het alternatief hiervoor? Opslag van elektriciteit misschien? Maar hoe dan?

Er is een korte termijn en een lange termijn discrepantie tussen vraag en aanbod van elektriciteit.  De eerste kan met batterijen en een verstandig beheer van elektrische apparaten worden opgevangen.  

Voor de lange termijn opslag van elektriciteit zijn verschillende mogelijkheden, waarvan de productie van groene of desnoods blauwe waterstof de meest belovende is[1]. In het geval van groene waterstof moet er eerst voldoende overtollige groene elektriciteit zijn en dat kan nog wel even duren. 

Met een of twee kerncentrales is niet alleen het probleem van de discrepantie tussen vraag en aanbod opgelost, maar de dure kerncentrales kunnen als er wel voldoende wind- en zonnestroom beschikbaar is, tevens worden gebruikt voor de productie van waterstof(gas).

Tegenstanders zijn er niet alleen in het geval van kernenergie, maar bij andere oplossingen voor de discrepanties tussen vraag en aanbod van elektriciteit. De hypermoderne gas- of steenkool-gestookte centrales zouden niet voortijdig afgeschreven hoeven te worden als vrijkomend CO2 zou wordt afgevangen en opgeslagen. Ruimte daarvoor is in voldoende mate beschikbaar in voormalige gasvelden onder de Noordzee. Tegenstanders vrezen dat de benodigde investeringen ten koste zullen gaan van een oplossing op lange termijn [2]

Gas- of kolencentrales kunnen ook omgebouwd worden tot biogascentrales. Maar ook het gebruik van biomassa is omstreden[3]

Ruimtelijke ordening

Theoretisch kunnen we in Nederland zo veel windmolens bouwen en zonnepanelen leggen als nodig zijn om te voorzien in onze energiebehoefte, inclusief warmtevraag en de productie van waterstof om pieken op te vangen.  We boffen dat we daarvoor de hele Noordzee vol kunnen bouwen met enorme windmolens en we moeten dan niet kieskeurig zijn met de plaatsing van windmolens op land en de aanleg van vele km2 grondgebonden zonnepanelen. 

Vooral de laatstgenoemde opties roepen veel weerstand op en dan is het verleidelijk om te kiezen voor één grote kencentrale van 2000 MW in plaats van 200 windmolens van 10 MW elk. In 2016 ging de milieuactivist Michael Shellenberger om. Eind oktober was hij in Nederland en De Telegraaf gaf hem een podium: ‘Met tien kerncentrales is Nederland klaar.’ Hij bepleit zelfs een wereldwijd moratorium op nieuwe windparken. Overigens zal het nog niet zo makkelijk zijn om te bepalen waar in Nederland een of twee, laat staan tien kerncentrales moeten komen te staan.

Opvattingen over kernenergie kunnen heel lokaal zijn.  Bijvoorbeeld in Finland nemen de groenen deel aan de regering. Ze propageren kernenergie en steunen de bouw van ondergrondse eindopslag.

De aantrekkingskracht van kernenergie is voor een belangrijk deel afhankelijk van de inschatting van de risico’s ervan, de mogelijkheid van een veilige eindberging van kernafval en de kosten. Aan elk besteed ik enige aandacht.

De risico’s van kernenergie

De impact van een ramp met een kerncentrale is enorm. Vaak wordt gezegd dat er ‘slechts’ twee grote ongelukken hebben plaatsgevonden. Drie als je het ongeluk met de Amerikaanse centrale op Three Miles eiland meetelt.  De International Nuclear Event Scale (INES), die zeven niveaus onderscheidt, rangschikt de eerste twee ongelukken op het hoogste niveau en het laatste op niveau 5. Maar bij deze drie is het niet gebleven. De Amerikaanse onderzoeker Benjamin Sovacool heeft een inventarisatie gemaakt van alle incidenten met kerncentrales waarbij er meer dan $50.000 schade is geleden en/of minstens één dode is gevallen. Sinds 1952 waren dit er 108, vooral in de Verenigde Staten (58), maar ook in Frankrijk (13) en Japan (8). Waarschijnlijk zijn het er meer. Een aantal incidenten had slecht kunnen aflopen en sommige incidenten zijn bij toeval voorkomen. De ramp in Fukushima is niet het rechtstreekse gevolg van de tsunami, maar van een domme constructiefout: De noodstroom-aggregaten die de pompen van energie hadden moeten voorzien, stonden in de kelder en kwamen als eerste onder water te staan. 

Alle centrales die de afgelopen decennia zijn gebouwd worden veel veiliger beschouwd dan de zogenaamde tweede generatie centrales van Tsernobyl en Fukushima.

Ondergronds afval

Opbergen van afval hoeft geen probleem te zijn. In Finland is een eindberging gebouwd in granieten rotsen diep onder de grond (afbeelding). Nederland heeft voor ondergrondse berging eveneens gunstige omstandigheden, namelijk diepe kleilagen.  Het voordeel daarvan boven graniet is dat deze plastisch zijn en elke scheur zelf herstellen waardoor het materiaal ondoordringbaar is voor bodemwater. Ook de hoeveelheid afval in Nederland is beperkt. Mocht de centrale in Borsele in 2033 sluiten dan is in Nederland ongeveer 450 km3 afval. Dit is nu bovengronds opgeborgen in Borsele.

Kosten

Een nieuw rapport van het MIT, The Future of Nuclear Energy in a Carbon Constrained World, gaat uitgebreid in op de kosten van kernenergie. Volgens prof. Jacopo Buongiorno is kernenergie veel duurder dan alle andere energiebronnen. De prijs van een centrale met een vermogen van 2 GW is ongeveer € 13,5 miljard. Ter vergelijking: 200 grote windmolens met een vermogen van 10 MW kosten samen 5 miljard inclusief aansluiting.

Dit geldt voor de VS en Europa in hogere mate dan voor China en Zuid-Korea om de eenvoudige reden dat in de eerstgenoemde landen geen expertise op het gebied van de bouw van kerncentrales meer aanwezig is.

Daarom zou de Wylfa kerncentrale (3 GW) in Noord-Wales gebouwd worden door het Japanse bedrijf Hitachi. Dat heeft in 2019 besloten met de bouw te stoppen en een verlies van €2,3 miljard voor lief te nemen. De reden is dat de prijs per kilowattuur die de overheid 35 jaar lang zou betalen onvoldoende is om de oplopende kosten van de bouw en de exploitatie te dekken. Deze prijs lag al aanzienlijk boven de huidige marktprijs van elektriciteit, waardoor de overheid het gebruik van kernenergie al die jaren zou subsidiëren. Hitachi ziet ook af van de bouw van een vergelijkbare centrale in het Britse Oldbury.

Finland bouwt sinds 2005 aan een nieuwe centrale in Olkiluoto. Die had er volgens de oorspronkelijke plannen al in 2009 moeten staan, voor een bedrag van €3,2 miljard. Nu hoopt men volgend jaar klaar te zijn; de kosten zijn meer dan verdrievoudigd tot €11 miljard. 

Frankrijk begon in 2007 met de bouw van een nieuwe centrale in Flamanville, aan de westkust van Normandië. Die had in 2012 klaar moeten zijn, à raison van €3,3 miljard. De laatste schatting van de kosten is ruim €19 miljard en ook deze centrale moet volgend jaar draaien. 

Het onderstaande overzicht toon de ontwikkeling in de tijd van de marktprijzen voor verschillende energiebronnen.

Een ander kostenaspect is de verzekering (of de afwezigheid ervan) De schade die veroorzaakt is door de ramp van Tsjernobyl is onbekend, maar die in van Fukushima bedraagt volgens Bloomberg rond de $80 miljard. Dat roept de vraag op wie deze betaalt en hoe hoog de verzekeringskosten zouden zijn.  In de praktijk zal de schade niet verzekerd worden en draaien de betrokken staten ervoor op.  Mocht de schade wel te verzekeren zijn, dan wordt de prijs per kilowattuur verdrievoudigd. 

Leiden alle argumenten tot een weloverwogen keuze? 

Wat ik mis, is inzicht in de totale kosten van de energietransitie en meer in het bijzonder van het verschil in kosten bij de toepassing van uiteenlopende energiebronnen en combinaties daarvan. Het gaat dan niet meer om de prijs van een kerncentrale versus windmolens, maar ook om alle bijkomende kosten, zoals de verzwaring van het elektriciteitsnet, afvang en opslag van CO2 én kernafval en de voordelen van het gebruik van het bestaande aardgasnet voor het transport van (waterstof)gas. Maar zelfs als we dat allemaal wisten, blijft de ontwikkeling van de kosten onzeker, in het bijzonder die van de prijs van waterstof(gas).

Kortom kostenberekeningen helpen niet echt bij de beoordeling van het al dan niet wenselijk zijn van kernenergie. Het gevoel geeft toch de doorslag. Maar misschien zien voor- en tegenstanders van kernenergie wel wat in de volgende aanpak:

1. Ik voel me het prettigst bij een wereld zonder angst waarin zon en wind de voornaamste energiebronnen zijn en waar we de ergste gevolgen van de uitstoot van broeikasgassen voorkomen. Dat vereist het een enorme transitie, die overigens ook aanzienlijke voordelen voor de ontwikkeling van een duurzame economie in Nederland meebrengt. 

2. We bouwen expertise op en investeren in de ontwikkeling van vierde generatie kernreactoren, zoals Thorium, of gesmolten zoutreactoren. Deze hebben nauwelijks afval en zijn inherent veilig. Met zulke reactoren kunnen na 2050 mogelijk windmolens en zonnepanelen vervangen nadat ze zijn afgeschreven.

3. We moeten ook minder energie gaan gebruiken, maar daar geen overspannen verwachtingen van hebben.  Immers op termijn kan schone energie potentieel overvloedig beschikbaar zijn, al acht ik dat vooral van belang voor de ontwikkelende landen.

4. Als aanvulling op het gebruik van zonne- en windenergie kies ik in de eerste plaats voor waterstof(gas). Dat gas wordt gebruikt voor de zware industrie, om discrepanties in vraag en aanbod van energie op te vangen en als aanvullende voorziening voor de verwarming van huizen. De aanwezigheid van een kwalitatief hoogwaardig gasnet speelt hierbij een belangrijke rol. Daarnaast gebruiken we restwarmte, biomassa van betrouwbare origine en exploiteren we aardwarmte waar dat veilig kan[4].

5. Het benodigde waterstofgas gaan we bij lange na niet volledig zelf maken. De redelijke verwachting is dat dit na 2030 in woestijnen kan worden geproduceerd en van daaruit getransporteerd kan worden tegen een concurrerende prijs.

6. De Noordzee en het IJsselmeer worden de belangrijkste plekken voor de winning van windenergie. Op daken worden – waar maar mogelijk is – zonnepanelen gelegd. We zijn zuinig met ons landschap en kijken daarom kritisch naar plekken waar wel nog grondgebonden zonnepanelen gelegd kunnen worden en waar windmolens niet misstaan. Een deel van de windenergie wordt ter per plaatse omgezet in waterstof.

7. Het kan makkelijk tot 2040 duren voordat we voldoende waterstofgas hebben uit import dan wel uit eigen productie. Daarom blijven we nog lang (geïmporteerd) gas gebruiken voor de zware industrie, om te beschikken over piekcapaciteit en voor verwarming. Het is jammer dat we overhaast en tegen de adviezen in de eigen gasproductie volledig hebben gestopt. We gaan capaciteit opbouwen om CO2 af te vangen en op te slaan. 

8. Als er toch tijdelijk ondergrondse opvang komt voor CO2, is het niet nodig om overhaast onze superzuinige gas- en steenkool gestookte centrales stil te leggen.  Zij kunnen blijven draaien totdat de voorzieningen voor opwekking van zon- en windenergie op het gewenste niveau zijn en er voldoende (geïmporteerd) waterstofgas beschikbaar is.

9. Lokaal opgewekte elektriciteit wordt mede door toedoen van slimme netten en energie coöperaties zo veel mogelijk lokaal gebruikt om uitbreiding van het elektriciteitsnet te beperken. Hiertoe wordt op grote schaal voorzien in particuliere of beter buurtopslag van elektriciteit.

10. Verantwoord verkregen biomassa is in de eerste plaats grondstof voor de biochemische industrie en kan verder worden gebruikt voor lokale (bij)stook van kolen- en gascentrales (met CO2-afvang) en als lokale energiebron voor hulpketels bij warmtenetten.  Als er dan nog voldoende over is kan er waterstofgas van worden gemaakt en worden toegevoegd aan het gasnet.

11. We nemen voldoende tijd om op wijkniveau te kiezen voor de beste vorm van gebouwverwarming en warmwatervoorziening.  Voortijdig ‘van het gas af gaan’ kan tot verkeerde keuzen op langere termijn leiden. Een meer geleidelijke afbouw van gasverwarming stelt ons in staat langer te wachten op het moment dat wereldwijd waterstof(gas) voordelig beschikbaar is om uiteindelijk het aardgas te vervangen.


[1] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (4): Waterstof

[2] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (1): Geo-engineering

[3] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (2): Biomassa.

[4] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (3): Aardwarmte

Auteur: Herman van den Bosch

Ik ben hoogleraar aan de Open Universiteit en hou me bezig met regionale ontwikkeling, innovatie en leren. Ik ben bovendien curator van Amsterdam Smart City. Ik zie het streven van steden om smart city te worden in samenhang met duurzame welvaart, rechtvaardigheid en welzijn. Daarom spreek ik bij voorkeur over inclusieve groei

Eén gedachte over “De stiefdochters van de milieuwetenschap (5): Kernenergie”

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s