Olie, aardgas en steenkool in 2050 volledig afschaffen? Ja, dat kan, zeggen twee Amerikaanse onderzoekers in de meest radicale energiestudie tot nu toe. Met wind, water, zon en aardwarmte is het mogelijk. En tegen dezelfde kosten als nu.

Goed, 2010 was het warmste jaar ooit. En het vorige decennium was warmer dan alle voorgaande. Maar om dat in verband te brengen met menselijke klimaatverandering is zo 2005. We bouwen in Nederland drie nieuwe kolencentrales, die we niet nodig hebben. Laten we tegelijkertijd maar meteen ophouden met die windmolens, want die draaien niet op wind, maar op subsidie. En ze zijn nog lelijk ook. Net als Al Gore.

Niet iedereen laat zich meevoeren op deze nieuwe klimaatsceptische wind. Er zijn nog mensen die zich een wereld proberen voor te stellen die bevrijd is van fossiele brandstoffen; die voor altijd draait op energie uit kosteloze en hernieuwbare bron. Zulke vergezichten zijn geen science fiction, waarin koude kernfusie alle problemen oplost. De stroom onderzoeken (zie kader) laat telkens zien dat de omschakeling mogelijk is met bestaande technologie.

Twee Amerikaanse onderzoekers dachten: interessant, maar dat kunnen wij beter. Laten we nu eens becijferen of de gehele wereld kan omschakelen naar volledig groene energie, zonder bankroet te gaan. Hoewel de studie een zeker achterkant-van-een-envelop-gehalte heeft, is de conclusie prikkelend.

Atmosfeer
Want wat blijkt? We kunnen olie, aardgas en steenkool volledig uitbannen vanaf 2050. Met energie uit water, zon, wind en aardwarmte is het mogelijk om de CO2-emissies te reduceren tot nul. ‘Barrières van het plan zijn primair sociaal en politiek van aard, niet technologisch of economisch’, schrijven Mark Jacobson (Stanford University) en Mark Delucchi (University of California at Davis) in Providing all global energy with wind, water and solar power (2010).

Wat dit plan anders maakt, is dat het zich richt op volledig groene energie. Dat betekent allereerst geen gebruik van biomassa voor bijvoorbeeld het maken van biobrandstoffen. Want biomassa – of het nu plantenresten of algen zijn – zullen maximaal leiden tot een stabilisatie van het CO2-niveau in de atmosfeer. Bij verbranding komt immers koolstof vrij die eerder is opgenomen – een cyclus dus.

Ook de opvang en opslag van CO2, die in Noord-Nederland net is afgeblazen door het kabinet, is uit den boze. Anders zouden kolencentrales blijven draaien en destructieve steenkoolwinning gewoon doorgaan. Ten slotte is er om allerlei redenen (afval, veiligheid) geen ruimte voor kernenergie die, zonder de uraniumwinning mee te rekenen, wel CO2-vrij is.

Sahara
Wat blijft er over? Massale inzet van windmolens op land en zee (zie cijfers onderaan) en veel zonne-energie – samen goed voor 90 procent van alle benodigde energie. De rest komt van waterkrachtcentrales, stroomopwekking in zee met golven en getijden en geothermische (aardwarmte-) centrales.

De auteurs hebben precies berekend hoeveel landoppervlakte daarvoor nodig is. Dat valt mee. Ervan uitgaande dat de helft van alle windenergie op zee wordt opgewekt en dat zonnepanelen op daken geen extra ruimte vragen, is ongeveer 1 procent aan nieuwe oppervlakte nodig.

Hoe weinig dat ook lijkt, in streken waar het hard waait of waar de zon veel schijnt, zal het veel meer dan 1 procent opslokken. Stel je de Sahara daarom voor als een eindeloze zee van op de zon gerichte spiegels, die water verhitten om met turbines elektriciteit te maken (concentrated solar).

Dat dit geen geheel utopische gedachte is, bewijst Desertec, een samenwerkingsverband van grote Duitse concerns om een flink deel van de Europese stroombehoefte uit de Noord-Afrikaanse woestijn te halen. Concrete investeringen zijn er nog niet, maar enkele Noord-Afrikaanse energiebedrijven zijn al aan boord.

Dit alles betekent dat alle energie in de toekomst elektrisch is. Maar een groot deel van alle energie is nu nog afkomstig van het motorisch verbranden van op olie gebaseerde brandstof voor transport. En denk aan het verbranden van aardgas voor verwarming, koken en warm water thuis. Hoe moet dat dan?

Voor transport stellen de twee Amerikanen voor om de verbrandingsmotor van personenauto’s te vervangen door elektrische aandrijving op accu’s. Grote vraag is of daar wel genoeg lithium voor is, nodig voor lithium-ion accu’s. Het antwoord is ja, mits we gebruikte accu’s weten te recyclen.

Maar dan zijn we er nog niet, want vliegtuigen, schepen en vrachtwagens redden het niet op accu’s. Ook dat is volgens de optimistische onderzoekers oplosbaar door over te stappen op zogeheten brandstofcellen die, gevoed met waterstof, stroom maken voor de aandrijving.

Waterstofproductie is alleen nog erg energie-intensief; reden dat het pas op lange termijn kansrijk wordt geacht. Aan de andere kant: als waterstof gemaakt wordt met compleet schone energie op tijden dat er overcapaciteit is – een belangrijk idee achter het plan – is dit bezwaar wellicht overkomelijk. Bovendien neemt door de elektrificering van het vervoer de totale energiebehoefte af met eenderde, vanwege de grotere efficiency van elektromotoren.

Voor in huis betekent de hernieuwbare revolutie dat we gaan koken en koelen/verwarmen met elektriciteit in plaats van met aardgas. Dat laatste kan met efficiënte warmtepompen, die nu al op de markt zijn.

Maar hiermee zijn we er nog lang niet. Want ook al bouw je al die windparken en zonnecentrales, en vervang je alle brandstofmotoren, dan moet nog het ingewikkeldste probleem van duurzame energie worden opgelost. In één woord: wisselvalligheid.

Zoals bekend waait het niet altijd en verschuilt de zon zich wel eens achter een wolk. In een wereld waarin je in zulke situaties niet kunt terugvallen op kolencentrales, moet je een andere oplossing verzinnen. Die bestaat uit het verbinden van elektriciteitsnetten, ook wel het idee van een ‘supergrid’ genoemd. Waait het even niet op de Noordzee, maar is er overaanbod in Spanje dan halen we de stroom daarvandaan. En andersom.

Langeafstandsverbinding
Plannen voor een supergrid tussen Noordwest-Europese landen bestaan al, mede vanwege de groei van windparken op de Noordzee en voor de kust van Groot-Brittannië. En Desertec, het Duitse initiatief voor Saharastroom, heeft soortgelijke plannen voor een langeafstandsverbinding met Europa.

Om de flexibiliteit en zekerheid verder te vergroten is het ook nodig dat producenten overtollige energie opslaan. Nu al pompen innovatieve bedrijven veel geld in de ontwikkeling van superaccu’s voor bijvoorbeeld zonnecentrales om ook ?‘s nachts stroom te kunnen leveren.

Dezelfde rol krijgt de accu van de elektrische auto. Idee is dat mensen hun auto opladen in daluren en in piekuren de stroom ook weer kunnen terugleveren aan het net. Niet gemakkelijk uit te voeren, geven de auteurs toe, maar onderdeel van een ‘intelligent’ energiesysteem.

Utopisch
Misschien wel de meest verregaande conclusie is dat invoering van het systeem betaalbaar is. Volgens een uitvoerige kostencalculatie zou energie uit alleen hernieuwbare bron ongeveer hetzelfde kosten als nu. Om deze reden zien de onderzoekers – en vele anderen met hen – dat de belangrijkste hindernis sociaal en politiek is, niet economisch of technologisch.

De mate van internationale samenwerking en stimulerend beleid die nodig zijn voor het plan zijn duizelingwekkend. Maar toch is het niet utopisch, zegt een van de onderzoekers Mark Jacobson. ‘Het is alleen utopisch in de zin dat mensen met een financieel belang in bestaande energiebronnen hier tegen zullen vechten, zodat het plan er alleen met veel verzet komt. Maar we hebben de keuze om nu deze richting op te gaan of door te gaan met alle kosten van dien: 2,5 tot 3 miljoen doden per jaar door fossiele brandstoffen en schade aan ons ecosysteem en landbouw. Dat resulteert in economische schade door hogere belastingen, verloren arbeidsproductiviteit, hogere kosten voor gezondheidszorg et cetera.’

Hoe onwaarschijnlijk ook dat Jacobson zijn zin krijgt, zijn boodschap laat niets aan duidelijkheid te wensen over: als we willen, kan het. (Bron: DePers)

Wat is er nodig?
3,8 mln windturbines van 5 MW
49.000  zonneparken (concentrated solar, zonnespiegels) van 300 MW
40.000 zonneparken (solar pv, zonnepanelen) van 300 MW
1,7 miljard zonnepaneelsystemen op daken van 3 kW
5350 geothermische energiecentrales van 100 MW
270 nieuwe waterkrachtcentrales van 1300 MW
1,1 miljoen golf- en getijdencentrales van 0,75 en 1 MW

Andere studies
The Energy Rapport (2011)
Wereld Natuur Fonds, gebaseerd op het Ecofys Energy Scenario
Doel: 95 procent duurzame ?energie in 2050.

Future Transport Fuels (2011)
In opdracht van Europese Commissie. Doel: energie voor transport in EU volledig CO2-neutraal in 2050.

Battle of The Grids (2011)
Greenpeace
Doel: bijna 100 procent duurzame elektriciteit in 2050.

Roadmap 2050 (2010)
McKinsey, Kema e.a., in opdracht van European Climate Foundation. Doel: 80 procent duurzame energie in Europa in 2050.