“Met beheerste groei kunnen we in 40 jaar volledig overgegaan zijn op duurzame energie”

Interview met Prof. Wim Sinke (ECN), zonne-energie specialist, december 2009

Nederland op 100% duurzame energie laten draaien? En wanneer dan wel? Over 100 jaar zeker? “Wij kunnen in 40 jaar tijd - dus tegen 2050 - volledig én betaalbaar zijn overgegaan op duurzame energie als we dat willen. Daarvoor is dan wel nodig dat we een ambitieuze en vooral beheerste groei realiseren. Die hebben we nodig om ervaring op te doen en een maatschappelijk draagvlak te creëren. Daarvoor is tijd nodig. Je moet ook niet een marathon proberen te lopen in minder dan twee uur. Als je dat als doel stelt, weet je bij voorbaat dat je het niet gaat halen. Dat geldt ook voor de overgang naar duurzame energie. En om dat draagvlak te verkrijgen moeten nieuwe middelen zoals zonnepanelen niet alleen werken, ze moeten er ook ‘strak’ uitzien. Architecten moeten enthousiast worden en die er in willen tekenen, in plaats van er toe gedwongen worden door overheidsmaatregelen. Integrale kwaliteit is wat mij betreft het toverwoord: nieuwe oplossingen op het gebied van duurzame energie moeten eerst mooi en betrouwbaar zijn en pas daarna goedkoop.”

Het energievraagstuk is een veel besproken onderwerp. Er zijn heikele onderdelen aan de discussie - neem bijvoorbeeld kernenergie - en er zijn onderdelen waarover maar geen consensus mogelijk lijkt, bijvoorbeeld de ideale energiemix: als we geen olie en andere fossiele brandstoffen meer kunnen gebruiken, waar halen we dan onze energie vandaan?. Er zijn daarbij verklaarde tegenstanders van duurzame energie en er zijn rabiate voorstanders.

Wim Sinke, natuurkundige en specialist op het gebied van zonne-energie, is sinds 1990 verbonden aan het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) in Petten. Sinke houdt zich al jaren bezig met het vraagstuk van energietransitie: de noodzaak om over te schakelen naar duurzame energie simpelweg omdat fossiele brandstoffen opraken dan wel zodanig vervuilend zijn dat we ze beter zo min mogelijk zouden moeten gebruiken.

De vraag die aan de orde is, is de volgende: zou het theoretisch mogelijk zijn alle energie die wij in Nederland gebruiken door de zon op te wekken? Kunnen wij 100% duurzame energie gebruiken als we alleen op de zon zouden kunnen afgaan als energiebron? Sinke: “In theorie is dat zeker mogelijk, maar je moet toch een paar rekensommetjes maken om dat antwoord te nuanceren, ook al zijn dat sommetjes op de achterkant van een sigarendoos. Het zon aanbod in Nederland is 50 keer meer dan we verbruiken. Bij een 100% benutting van de zon heb je 2% van de totale ruimte nodig die we in Nederland beschikbaar

hebben. Als we vervolgens uitgaan van een gemiddeld rendement van photo-voltaïsche systemen van ongeveer 10%, dan hebben we dus 20% of zelfs 30% van het landoppervlakte nodig. En dat is in mijn ogen een absurd uitgangspunt.”De totale landoppervlakte van Nederland is 33.883 km2. Eénvijfde daarvan is dus 6.777 tot 10.165 vierkante kilometer. Dat lijkt niet al te veel, maar zoveel ruimte aan zonnepanelen toebedelen is geen haalbare kaart. Willen we toch volledig overgaan op zonne-energie dan zijn er volgens Sinke twee opties waaraan gewerkt moet worden: “De eerste is een reductie van het eindgebruik, kortom: energiebesparing. Als tweede zouden we alle hens aan dek moeten halen om het rendement van zonnepanelen te verhogen.”

Kader: Stralingsvermogen en stralingsenergie van de zonAls achtergrond van deze redenering dienen de gegevens over het stralingsvermogen en de stralingsenergie van de zon. Het stralingsvermogen van de zon in het heelal bedraagt boven Nederland 1400 Watt per vierkante meter (W/m2). Door deeltjes en stof in de hogere atmosfeer wordt het stralingsvermogen een stuk verminderd tot 1000 W/m2. Dit stralingsvermogen hebben we alleen in de zomer op een zonnige dag. In ons land is de lucht vaak bewolkt, zodat wij een gemiddeld stralingsvermogen hebben van 600 W/m2. De stand van de zon en het jaargetijde maken ook uit.De remmende weg van de dampkring is bij een lage zonnestand langer en treedt er onderweg naar het aardoppervlak meer verlies op. De gemiddelde jaarlijkse stralingsenergie van de zon ligt onafhankelijk van het weer op 1100 kWh/m2 in onze omgeving. Bij de evenaar is dat 2200 kWh/m2, op de Noordkaap slechts 800 kWh/m2. De gemiddelde dagelijkse stralingsenergie bedraagt in de winter 1 kWh/m2, in de zomer 5 kWh/m2 en in de lente en herfst ca. 3 kWh/m2.

Gezien het gemiddelde rendement van zonnepanelen van 10% is dus de gemiddeld te verwachten opbrengst 110 kWh/m2 per jaar. Om dat in perspectief te plaatsen: het jaarlijkse elektriciteitsgebruik van een huishouden is gemiddeld 3500 kWh per jaar. Maar het totale energiegebruik per hoofd van de bevolking is veel hoger. Uit cijfers van het CBS blijkt dat wij in Nederland jaarlijks ca. 3.330 PJ energie verbruiken. Aangezien één petajoule gelijk is aan 278.000.000 kWh elektriciteit, komt dit jaarlijkse gebruik dus neer op 925.740.000.000 kWh per jaar. Om dit allemaal met de zon op te wekken hebben we dus - schrik niet - 8.331.660.000 m2 zonnepanelen nodig, ofte wel bijna 8.332 km2. Hiermee zitten we precies midden in de bandbreedte die Sinke aangaf.

Maar als we uitsluitend naar het energiegebruik van huishoudens kijken, dan ontstaat het volgende beeld. Volgens de statistieken gebruiken Nederlandse huishoudens jaarlijks 87,5 PJ elektriciteit en 300 PJ overige brandstof (aardgas voor verwarming, benzine, diesel en andere

brandstof voor mobiliteit enz). Omgerekend is dit 24.325.000.000 kWh en 83.400.000.000 kWh per jaar. Zou je dit met zonne-energie willen opwekken dan hebben we dus 218.925.000 m2 en 750.600.000 m2 nodig voor het plaatsen van zonnepanelen. Aangezien een voetbalveld ongeveer 5.000 m2 groot is, hebben we dus 43.785 voetbalvelden nodig voor het elektriciteitsgebruik van huishoudens en 150.120 velden voor het totale energiegebruik van huishoudens. Is dat veel? Het is maar hoe je het bekijkt. We hebben in Nederland ongeveer 420 gemeentes. Met een oppervlakte van nog geen 100 voetbalvelden per gemeente heb je de opwekking met zon van alle elektriciteit afgedekt.

Sinke: “Als je naar de bebouwde omgeving kijkt, dan is het zeker zo dat die zichzelf zou kunnen bedruipen met zonne-energie. Er is genoeg dakoppervlakte om de energie die mensen in gebouwen gebruiken op te wekken met behulp van zonnepanelen. Maar voor de industrie is dat niet mogelijk; daar is simpelweg de oppervlakte niet toereikend. Een willekeurige fabriek of werkplaats heeft onvoldoende dakoppervlakte die nodig is om de energieconsumptie af te dekken.”

Mobiliteit en energie efficiëntieEen derde categorie die de nodige energie vergt is mobiliteit. Kun je met het bedekken van wegen en het spoor met zonnepanelen voldoende energie opwekken om in het verbruik te voorzien? Sinke denkt van niet. Productie en consumptie zullen bij duurzame mobiliteit op een andere wijze in balans gebracht moeten worden.Overigens kun je met mobiliteit het duidelijkst aantonen wat er gebeurt met onze totale energieconsumptie als we overgaan op duurzaam opgewekte stroom. Ervan uitgaande dat de verbrandingsmotor wordt vervangen door een elektrische, dan betekent dat een aanmerkelijke verlaging van het energiegebruik. Alleen om de simpele reden dat elektromotoren veel efficiënter zijn. De efficiëntie van de traditionele verbrandingsmotor is minder dan 20%, wat betekent dat meer dan 80% van de energie die benzine of diesel levert verloren gaat, uitsluitend gebruikt wordt om warmte te produceren die aan de omgeving wordt afgeven. De efficiëntie van de elektromotor is daarentegen boven de 70%.

Sinke: “Die hogere efficiëntie vind je niet alleen terug bij motoren. Het is in feite bij alle vormen van energieverbruik te zien. Overal waar fossiele brandstoffen als energiebron worden ingezet, is sprake van meer energieverlies dan bij het gebruiken van duurzame energie opgewekt uit wind, water of zon. De schattingen lopen uiteen, maar het verschil ligt rond de 20% tot 25%.”Voor Nederland zou dit betekenen dat bij een overgang naar 100% duurzame energie het totale energieverbruik daalt van het huidige 3.330 petajoule per jaar naar 2.830 of zelfs 2.664 petjoule per jaar. Een voordeel dat we er ‘gratis’ bij krijgen.

De economie van zonne-energieAls onze energievoorziening voor 100% op zonne-energie zou moeten vertrouwen, wat doet dat economisch gezien? De huidige kostprijs van zonne-energie is immers behoorlijk hoog. Momenteel kost het opwekken van 1 kWh stroom door middel van een PV-systeem ongeveer €0,55. Dat is ruim twee keer zoveel als de retail prijs van ‘gewone’ of ‘grijze’ stroom. De consument moet voor een kWh ongeveer €0,23 neertellen. Kijken we naar de toekomst dan hebben we te maken met een aantal variabelen waarvan we het verloop niet goed kunnen inschatten. Een daarvan is de prijs van stroom. Deze is gekoppeld aan de olieprijs. Een vat olie kost momenteel (eind 2009) rond de $ 85 per vat. De verwachting voor 2010 is een prijs van $ 75 à $ 80 per vat. Maar dat is koffiedik kijken. Als de economie aantrekt en daarmee de vraag naar olie toeneemt is het in het geheel niet uitgesloten dat de olieprijs omhoog gaat. Nog veel belangrijker is als olie schaars wordt. Ergens in de komende 10 tot 20 jaar - zo verwachten veel deskundigen - zal de piek van de olieproductie bereikt zijn. Dit betekent dat de ‘eerste helft’ van de totale hoeveelheid olie die de aarde ons te bieden heeft, opgebruikt is. Met het aanbreken van de tweede helft gaat ook de economische wet van schaarste zijn werking doen. Olie zal dus (nog) duurder worden. Men verwacht dat die in de komende vier jaar kan oplopen naar $200 per vat ruwe olie.Wat de prijs van zonne-energie gaat doen is wat gemakkelijker te voorspellen. Sinke haalt daarvoor cijfers en berekeningen van EPIA aan. Dit is de European Photo Voltaic Industry Association, een (belangen)vereniging die 95% van Europese bedrijven en organisaties aan zich verbonden weet. Deze vereniging houdt het totaal aan geinstalleerd vermogen al jarenlang bij en heeft ontdekt dat er sprake is van 22% prijsverlaging bij iedere verdubbeling van de cumulatieve productie van zonnepanelen. Deze daling wordt veroorzaakt door schaalvoordelen en innovatie.

Sinke: “Als deze volume ontwikkeling van zonne-energie systemen zich doorzet, dan is voorspelbaar dat tegen 2020 de prijs van een kWh concurrerend zal zijn met die van stroom via het net. Dat is dus al over 10 jaar. Dat betekent dat we dan de zogenaamde onrendabele top kwijt zijn. En die moet nu nog gesubsidieerd worden om die volumegroei te ondersteunen. Dat is dus de investering die de samenleving zich moet getroosten.”

Pijngrenzen en trauma’sWaarom is er geen consensus over de toekomst van onze energievoorziening? Waarom duurt het zo lang voordat zowel de maatschappelijke als politieke meningsvorming omgebogen is en dat investeringen in duurzame energie zonder dralen worden getroost?Sinke buigt zich al heel lang over dit soort vragen. Wat hij in elk geval constateert is dat de politiek niet uitblinkt in snelheid en eensluidendheid.Sinke: “Europa is traag. Maar als Europa de energietransitie niet inzet, dan doen de afzonderlijke landen het al helemaal niet. Duitsland is eigenlijk het enige land dat op nationaal niveau het voortouw neemt. Dit is niet verwonderlijk: Duitsland is van oudsher een industrieland en van daaruit gespitst op continuïteit van de binnenlandse energievoorziening. Je ziet daaraan dat het inzetten van een transitie niet zozeer ingegeven is door zorgen om mondiale vraagstukken als wel door eigen belang van bijvoorbeeld werkgelegenheid.”

“De doelstelling van Europa om in 2020 20% van de energievoorziening duurzaam te laten zijn is op zichzelf een goed ambitieniveau, maar ik zeg er tegelijkertijd bij: het is het absolute minimum. We moeten die overgang goed inzetten voordat bijvoorbeeld olie opgeraakt is. Alleen wat ik zie is dat voor landen de pijngrens nog niet is bereikt. De prijs van olie is nog niet hoog genoeg, de last van klimaatverandering is nog niet groot genoeg, de afhankelijkheid van andere landen voor energievoorziening is nog niet prangend genoeg. Het klinkt wat wrang, maar wij hebben rampen nodig om echt in actie te komen. Dat is overigens een algemeen menselijk trekje: wij stellen zaken uit als we dat ook maar enigszins kunnen. Mensen veranderen alleen door schokken, trauma’s. Daar tegenover staat dat er geen proces is in de natuur dat ongelimiteerd en exponentieel kan groeien zonder schaarste of ellende als gevolg. En de groei van de wereldbevolking kan niet anders dan afgezet worden tegen een wereldbol die niet groeit, die fysiek eindig is.”

Geen autarkisch model

Theoretisch kunnen we dus volledig overgaan op zonne-energie. Zowel qua kosten als qua productie. Zonne-energie is niet duurder en in principe hebben we de ruimte, zij het dat we dan wel op vrijwel elk benutbare oppervlakte zonnepanelen zullen moeten monteren. Maar hoe

zeer hij ook voorstander is van zonne-energie, Wim Sinke is geen voorstander van zo’n scenario: “Ik vind sowieso elk autarkisch model tekort schieten. Je moet niet doen alsof wij op een eiland leven. Dat leidt alleen maar tot suboptimalisatie. Het is dezelfde discussie op kleinere schaal: vind je dat elk huis energieneutraal moet zijn of streef je naar een energieneutrale wijk? In die zin vind ik dat we het breder moeten zien. We moeten praten over een mondiale energietransitie. Nederland beschikt bijvoorbeeld over veel wind. Die opgewekte energie kun je exporteren. De opbrengst daarvan kun je vervolgens gebruiken om ‘ingeblikte’ energie - in de vorm van batterijen en accu’s - te importeren.”

Goed, voor professor Wim Sinke dus geen energiescenario dat zich beperkt tot zonne-energie dan wel beperkt is tot Nederland als geografisch gebied dat zich moet bedruipen met ‘zelf opgewekte’ duurzame energie:“100% duurzame zonne-energie van eigen bodem is misschien technisch mogelijk, maar verder op geen enkele manier realistisch, optimaal of zelfs maar wenselijk. Nederland is geen eiland en heeft een te hoog gebruik per km2.”

Toch, als we hem een ‘gedwongen keuze’ voorleggen wil hij wel wat kwijt: “Als het dan toch perse moet, dan zou kiezen voor een combinatie van PV, zon-thermisch met Warmte/Koude-opslag, offshore wind en energieopslag in bijvoorbeeld waterstof.”