Nu de politieke campagnes op gang komen blijkt kernenergie opeens een twistpunt te zijn. VVD, BBB, Omtzicht, PVV, FvD , Ja 21 en D66 zijn allemaal voorstanders. Timmermans verdedigt als enige dat het niet zinvol is, omdat Nederland te klein en te dicht bevolkt is, omdat het te duur zal worden en te lang duurt voordat het gerealiseerd kan worden en omdat het niet zonder heel veel overheidssteun kan. Over de gevaren en de opslag van het kernafval gaat het nog niet eens.
De voorstanders zeggen echter dat het wel kan en dat het ook moet omdat we niet zonder kunnen. Wind en zon alleen zouden ons in 2050 niet klimaatneutraal kunnen maken. Hun belangrijkste argument is dat we kernenergie nodig zullen hebben vanwege de periodes zonder wind en zon. De zogenaamde dunkelflautes. Is dat een goed argument?
Hoe groot is het probleem?
Omdat te beoordelen moet je eerst weten hoeveel dagen dunkelflaute er maximaal overbrugd moeten worden als wij over omstreeks 2050 zover zijn dat we van het gas en de olie af zijn en geheel onze eigen boontjes met eigen wind en zon willen doppen. Uit verschillende studies blijkt dat dit voor Nederland zonder offshore wind, maximaal 8 dagen zijn. Met de te voorziene bijdrage van offshore wind zou dit maximaal 5 dagen zijn. Dit betekent dat er indien nodig, ergens vrij direct een wachtende energievoorraad moet kunnen worden aangesproken van 1,5 – 2 % van het jaarlijkse gebruik.
In andere landen kan men in zo’n geval de energie uit waterkrachtcentrales gebruiken. Vooral als de reservoirs door het oppompen steeds vol gehouden worden, biedt dat in veel gevallen voldoende buffering. Wij hebben geen bergen en moeten iets anders bedenken.
In een zeer optimistisch scenario zou de behoefte aan groene stroom na de transitie als we geen gas en steenkool meer gebruiken, de huizen goed geïsoleerd hebben en alle auto’s elektrisch rijden, ongeveer 254 TWh worden zodat er ter overbrugging van één dunkelflaute 5 TWh nodig is. (2% van 254 TWh). Als we er in een somber scenario vanuit gaan dat de ons omringende landen met een totale productie van 265 TWh/j hydro-elektrische energie dit gat niet kunnen of niet willen vullen of dat dit te duur zou zijn, moeten we zelf ergens een centrale kunnen aanzetten die in 5 -8 dagen tijd 5TWh ofwel 5 miljoen MWh kan leveren.
Hoeveel kernenergiecentrales zijn er nodig?
De jaarproductie van kernenergiecentrales is gebaseerd op een hoge capaciteitsfactor dwz het aantal uren van het jaar op het totale jaar dat de productie met de maximale capaciteit verloopt. Hoewel NucleairNederland rekent met 90% wijst de praktijk gebaseerd op alle 441 werkzame centrales in de wereld eerder in de richting van 74%.
Laten we echter aannemen dat er gedurende die 8 dagen geen reparaties nodig zijn en dat we zelfs met 100 % mogen rekenen. Een reactor van 500 MW (zo groot als die in Borssele) kan dan in die 8 dagen 24 x 8x 500 = 96.000 MWh produceren. Om aan de 5 miljoen MWh te komen zouden we dus 52 van die reactoren nodig hebben en die we dan even snel aan moeten kunnen zetten, om ze de rest van het jaar te laten staan niksen. Dat is uiteraard niet haalbaar.
Buffercapaciteit
Nucleair Nederland denkt daarom dat we de energie tijdens de dunkelflaute uit een buffer met waterstof zouden moeten betrekken. Een kleiner aantal kernreactoren zouden dan mooi het hele jaar constant kunnen draaien om via elektrolyse een buffervat met waterstof te vullen. Men neemt aan dat de waterstof per bestaande gasleidingen naar de bestemmingen vervoerd kan worden. Ergens moeten we dan wel het waterstof tijdelijk opslaan en als dat zonder kunstgrepen onder normale atmosferische druk moet gebeuren dan is daar een volume van 2,3 miljard m3 voor nodig. Dat is nog wel even een dingetje want het totale volume van de Nederlandse zoutcavernes bedraagt helaas slechts 1 miljoen m3 We zullen het dus onder hoge druk en gekoeld moeten opslaan.
Een ander klein probleem is natuurlijk dat we dan van waterstof wel eerst weer elektriciteit moeten maken. De combinatie van elektrolyse en brandstofcellen om van stroom via waterstof weer stroom te maken gaat helaas gepaard met forse verliezen. Op z’n gunstigst geeft dat een verlies van 55%. De kerncentrales moeten daarom 2,2 keer meer stroom produceren om dat te compenseren.
Gaan we er voor een worst case vanuit dat er hooguit 2 dunkelflautes van 8 dagen per jaar voorkomen dan moeten de centrales 2 x 5TWh x 2,2 = 22 TWh per jaar produceren. Bij een realistische capaciteitsfactor van 0,72 zijn hiervoor 7 centrales van 500 MW nodig. Bij een investeringsprijs van 7 miljoen per MW capaciteit moeten we dan 24,5 miljard investeren. Voor één dunkelflaute zou dat natuurlijk de helft zijn.
Waar zetten we zeven centrales zo groot als Borssele?
Het is ook nog wel een dingetje waar die 7 centrales dan moeten gaan staan. Er moet het hele jaar door voldoende koelwater beschikbaar zijn en er moeten niet te veel bezwaarmakers komen. Het zou mooi zijn als de 7 kernreactoren lekker dicht bij een stad gebouwd konden worden zodat de kolossale warmteverliezen (circa 60% van de opgewekte energie) niet de rivieren gaan opwarmen maar dat er nuttig gebruik van de warmte kan worden gemaakt voor stadsverwarming. Het gaat dan zeker om 13 TWh warmte per jaar en dat is alleen in de 5 koudste maanden 5 TWh en equivalent aan 0,5 miljard m3 aardgas. Genoeg om 0,4 miljoen woningen (zo veel als in Amsterdam) te verwarmen. Helaas zal het niet meevallen om 7 kernreactoren in de buurt van een stad als Amsterdam geplaatst te krijgen
Of de investering van 24,5 miljard veel is, hangt er natuurlijk van af wat de alternatieven zijn.
Eén alternatief is dat we de benodigde energie voor de waterstofbuffer met grote windturbines op zee gaan maken. Voor een productie van 22 TWh per jaar hebben we dan 500 turbines van 10 MW per stuk nodig. Dat vraagt een investering van € 6,1 miljard en is dus een stuk goedkoper.
De vergelijking gaat echter niet helemaal op want Nucleair Nederland meent dat kerncentrales 60 tot 80 jaar meegaan, terwijl voor windturbines eerder met 25 jaar gerekend wordt. Een levensduur tussen 60 en 80 jaar is een erg optimistisch aantal jaren gezien het gemiddelde tussen 20 en 40 jaar van de reeds bestaande reactoren.
Anderzijds stellen zij dat die centrales binnen 8 jaar gerealiseerd kunnen worden, terwijl dat voor windenergie al binnen drie jaar zou kunnen. In werkelijkheid vergt de bouw van kerncentrales zonder rekening te houden met bezwaarprocedures eerder 15 jaar en moet er over het geleende bedrag vanwege het hoge afbreukrisico een relatief hoge rente betaald worden. Bij 3 % rente over het volle bedrag van 24,5 miljard gedurende 15 jaar is dat alleen al €11 miljard voordat er iets staat.
In beide gevallen blijven we ook nog zitten met de noodzaak van kostbare elektrolyse apparatuur en brandstofcellen om via waterstof van stroom weer naar stroom te gaan en blijft er behoefte aan een gigantisch grote opslag.
Vloeibaar ammoniak
In plaats van de enorme grote opslag van waterstof, is de energie ook op te slaan in de vorm van vloeibaar ammoniak. Dit heeft een energiedichtheid van 5 kWh/l zodat er voor twee periodes met dunkelflaute en 22 TWh energie 4,5 miljoen m3 opslag nodig is. Een dergelijke opslag van vloeibaar gas gebeurt al jaren door Vopak in tanks van 180.000 m3 zodat we 25 volle tanks achter de hand moeten houden. Dergelijke tanks met een doorsnee van 100 meter zijn niets bijzonders.
Al deze voorzieningen om de energie op te slaan te converteren en te distribueren moeten natuurlijk wel in het totale kostenplaatjes worden meegenomen.
Ammoniak importeren
In plaats van zelf met 7 kernreactoren of 500 windturbines de energie te produceren waarmee buffertanks met ammoniak gevuld kunnen worden, kunnen we ook ammoniak importeren uit landen met een overmaat aan zon en wind. Vloeibaar ammoniak zal in de toekomst de belangrijkste energiedrager zijn om grotere afstanden in de wereld te overbruggen. Vanuit zonovergoten woestijnen en winderige vlaktes van de wereld kunnen scheepsladingen vol vloeibaar ammoniak gedistribueerd worden. Deze energietransporten zullen in de plaats van de olietankers komen. Het duurzaam verkregen ammoniak zal ook de kunstmestfabrieken op de wereld gaan vervangen en zelfs kan het de energiedrager voor het scheepverkeer worden. Veilige opslag en transport van vloeibaar ammoniak is niet nieuw en technologisch uitontwikkeld. Alleen de schaal zal enorm toenemen.
Mijn conclusie is dat de noodzaak van kerncentrales in Nederland niet hard gemaakt kan worden. Dat het idee van twee nieuwe kernreactoren van 500 MW in Borssele geen zoden aan de dijk zet en dat er minder ingrijpende en goedkopere alternatieven op komst zijn.
Han Blok
