Hoe kernenergie werd uitgesloten van het klimaatakkoord

De Nederlandse politiek heeft zich ten doel gesteld de uitstoot van CO2 in Nederland in 2030 met 49% te reduceren ten opzichte van 1990. Het nationale Klimaatakkoord beschrijft de maatregelen en afspraken tussen bedrijven, maatschappelijke organisaties en overheden om dat doel te halen. Het Klimaatakkoord is tot stand gekomen tussen maart 2018 en juni 2019 in opdracht van de minister van Economische Zaken en Klimaat (EZK).

Foto: Ramon van Flymen

Bij de organisatie verantwoordelijk voor het Klimaatakkoord kwamen veel vragen binnen, onder andere over de rol van kernenergie in de onderhandelingen. Een belangrijke vraag daarbij was:

Is kernenergie uitgesloten van het klimaatakkoord?

Het formele overheidsstandpunt daarover is dat kernenergie niet is uitgesloten van het klimaatakkoord. Er wordt verwezen naar antwoorden op kamervragen door de minister waar dit ter sprake zou komen, maar in de documenten waar naar wordt verwezen komt deze vraag niet voor.

In het overheidsdocument Het Klimaatakkoord in (meer dan) 70 vragen op de website OpenOverheid.nl staat bij vraag 37:

Is kernenergie aan de orde gekomen in de onderhandelingen over het Klimaatakkoord?

Het antwoord luidt:

Kernenergie is niet uitgesloten van het Klimaatakkoord. Als mogelijkheid om de 2030-doelen te halen is nieuwbouw van kernenergie momenteel niet in beeld. Voor de periode tot 2050 kan kernenergie alsnog een rol gaan spelen.

De stelling is dus: kernenergie is niet uitgesloten, maar het komt te laat.

Op de website Omgevingswet (20 maart 2020) beantwoordt Minister Wiebes vragen over de groeiende steun voor kernenergie.

Hier wordt de volgende vraag gesteld:

Hoe kan het dat u zelf ‘groot voorstander’ van kernenergie bent en kernenergie een ‘onontkoombaar onderdeel van de energiemix’ noemt, terwijl nog geen jaar geleden het rampzalige Klimaatakkoord van Nijpels en co. is gepresenteerd, waarin windmolens en zonneparken de boventoon voeren en kernenergie geen plek heeft gekregen?

Wiebes antwoordt:

Dit kabinet heeft zich altijd op het standpunt gesteld dat de opgave, die de klimaatverandering aan de samenleving stelt, zo groot is dat op voorhand geen enkele CO2-besparende energiebron kan worden uitgesloten van de energiemix. […]. Aangezien extra kernenergie in Nederland gelet op de doorlooptijden niet waarschijnlijk lijkt voor 2030, is het geen actief gespreksonderwerp aan de tafels van het Klimaatakkoord geweest.

Wiebes stelt hier dus dat kernenergie niet is uitgesloten, maar omdat het te laat komt niet is besproken.

Op de website van BNR Nieuwsradio staat een interview met Ed Nijpels, voorzitter van het Voortgangsoverleg Klimaatakkoord. Uit het transcript komt de volgende passage:

Nijpels wordt verweten tegen kernenergie te zijn, iets wat hij bestrijdt: ‘Aan de tafels is er door grote bedrijven – waarvan sommige mede-eigenaar zijn van kerncentrales – besloten dat het geen zin heeft te investeren in kernenergie in Nederland. ‘Dat is te riskant, dat is te duur.‘

De stelling van Nijpels is dus dat kernenergie wel bespreekbaar was, maar dat grote bedrijven het geen onderwerp van gesprek vonden.

Kees Vendrik, voorzitter van de sectortafel elektriciteit ten tijde van de totstandkoming van het Klimaatakkoord schrijft op Twitter:

Marktpartijen zaten 16 maanden aan tafel bij het Klimaatakkoord. Er kwam geen plan op tafel om centrales te plaatsen, extra te subsidiëren of anderzins te steunen.

De stelling van Vendrik komt er op neer dat kernenergie wel bespreekbaar was, maar dat geen van de uitgenodigde marktpartijen het wilde bespreken.

Dus als we het officiële overheidsstandpunt, de verantwoordelijke minister, de voorzitter van het Klimaatakkoord en de voorzitter van de betreffende sectortafel moeten geloven is kernenergie niet uitgesloten, maar komt het door de uitgenodigde partijen dat het niet is besproken.

De realiteit blijkt anders.

Energie deskundige en publicist Remco de Boer haalt op Twitter een video fragment aan van 14 juni 2018 waarin Nijpels in de Tweede kamer onder meer het volgende zegt over het ontbreken van kernenergie in het klimaatakkoord:

Het [kernenergie] hoort dus niet bij onze opdracht, dus daarom houden wij ons er niet mee bezig. Dan zouden we ook dat bij onze opdracht moeten krijgen. Dat is niet gebeurd, en dat is niet per ongeluk gebeurd. Het regeerakkoord rept er ook met geen woord over, anders hadden we er iets over moeten zeggen.

De Boer concludeert: Kernenergie is expliciet uitgesloten van de onderhandelingen voor het klimaatakkoord.

Die conclusie lijkt mij op basis van deze uitspraak terecht, kernenergie was geen onderwerp van de gesprekken over het klimaatakkoord omdat het volgens Nijpels niet tot de opdracht behoorde om daar over te spreken.

Het blijkt nog sterker geformuleerd te kunnen worden: kernenergie was geen gespreksonderwerp omdat het de opdracht was om daar niet over te spreken.

Kernenergie is wel degelijk uitgesloten als optie

Dit blijkt uit het TNO onderzoek Over belangenvertegenwoordiging aan de klimaattafels en de totstandkoming van het Klimaatakkoord dat is gedaan om inzichtelijk te maken uit welke koker(s) de gemaakte klimaatafspraken komen, welke belangen zijn vertaald in het Klimaatakkoord, en welke belangen niet worden gediend door het Akkoord.

Uit dit rapport komt de volgende sectie over kernenergie:

Wanneer we kijken naar specifieke verduurzamingsopties en alternatieve energiebronnen, dan valt vooral op dat kernenergie vooraf was uitgesloten als optie. Sommige geïnterviewden stelden dat zon en wind onvoldoende opleveren om de voor de Elektriciteitstafel gestelde elektrificatiedoelen te behalen, en dat het daarom niet verkeerd zou zijn om ook naar kernenergie te kijken.

We hebben het niet gehad over kerncentrales. Maar feit is wel dat Nederland te klein is. Dus alleen zon en wind wordt ook lastig. (Hans Schoenmaker, Uniper)

Desalniettemin bleef de optie kernenergie als alternatief buiten beschouwing. De inkadering van het Klimaatakkoord door de minister klonk hierin sterk door.

Wij hebben gezegd, als de visie er is, zouden wij best meer willen doen met elektriciteit, maar dat was niet de bedoeling. Zucht zucht zucht zou ik zeggen. Wiebes heeft dat heel rigide ingestoken. Kernenergie was uitgesloten, dat was een keus. Daar is achteraf ook nog wel over gepraat. (Hans Timmers, NWEA)

Opmerkelijk is bovendien dat waterstof niet per se een vooraf vastgestelde favoriete optie was, maar dat die optie heel veel ruimte heeft gekregen in de discussies.

Waterstof heeft inderdaad veel aandacht. Dat is logisch vanwege de industriebelangen. Waterstof zal met name voor de industrie en transport een rol gaan spelen. Het is daarentegen niet zo zinvol als opslagmedium voor elektriciteit, al kan het als back-up wel een rol spelen in de elektriciteitsvoorziening. (Paul Koutstaal, PBL)

Paul Koutstaal van het Planbureau voor de Leefomgeving (PBL) maakt in bovenstaande duidelijk dat de reden voor die aandacht in de belangen voor de industrie ligt. Waterstof kon, in tegenstelling tot kernenergie, wél als verduurzamingsoptie worden aangedragen in het overleg, omdat het binnen de vooraf bepaalde scope van het Klimaatakkoord lag én omdat het paste binnen de discussie over hoe de ambitie van 49% voor industriële bedrijven kostenefficiënt en zo dragelijk mogelijk te maken. Marc Londo van de NVDE onderschrijft deze uitleg van waarom waterstof zo centraal heeft gestaan. Het is vooral de waarde die het heeft voor de gevestigde industriële orde die bepaalt dat het een bespreekpunt is geworden.

Waarom is kernenergie uitgesloten van het Klimaatakkoord?

Het is gissen naar de reden waarom Minister Wiebes kernenergie heeft uitgesloten van het Klimaatakkoord terwijl hij zegt dat CO2-arme bronnen vanwege de urgentie van de klimaatverandering niet uitgesloten mogen worden. Het is ook gissen waarom de verantwoordelijken Wiebes, Nijpels en Vendrik in commissie de ware reden waarom kernenergie geen onderdeel uit maakt van het klimaatakkoord weigeren te benoemen.

Het TNO rapport suggereert dat de belangen van de gevestigde partijen die wel waren uitgenodigd de doorslag hebben gegeven. Partijen die niets te winnen hadden bij het toelaten van kernenergie in het klimaatakkoord.

Inmiddels is Kees Vendrik benoemd tot voorzitter platform voor maatschappelijk dialoog en reflectie klimaatbeleid en daarmee in feite de opvolger geworden van Ed Nijpels. Dezelfde Vendrik die op de website van Groen Links schreef:“Kernenergie is een technologie uit het verleden, niet van de toekomst” en “Kernenergie is duur en het duurt minimaal tien jaar voor zo’n centrale er staat. Zoveel tijd hebben we helemaal niet”. Dat was in 2010. Inmiddels zijn we 13 jaar verder en hadden de centrales er kunnen staan, maar het argument is gewoon verlengd. Nu heet het dat de centrales er niet voor 2030 staan. En als we in 2030 zijn aangekomen wordt het argument zonder twijfel weer verlengd.

Zo komen kerncentrales al 50 jaar te laat.

Met Vendrik aan het roer heeft de politiek er voor gezorgd dat kernenergie ook in de toekomst niet hoeft te rekenen op een warm onthaal.

Offshore wind is even more expensive than nuclear

Image: TenneT

Time and time again I am being told that nuclear power is too expensive. And it is true, building a large nuclear power station costs billions. My typical response is that whilst nuclear power is expensive, building an electricity system powered with renewables isn’t any cheaper.

This retort is seldom challenged and that’s probably because most people have no idea what an electricity system powered with renewables actually costs. And this is understandable too, because many of the systems that would form part of such a renewable system hardly exist and if they do, the size or scale of these systems is orders of magnitude smaller than what they need to be in a real life system. You can think of electrolyzers, large scale battery storage, hydrogen ships, long distance grid connections and the like.

So this is typically where the debate ends: although we have an approximate understanding of what it costs to build a nuclear power plant, we have no idea what the renewable alternative costs. Yes, we all know the graphs of ever decreasing LCOE (Levelised Cost of Energy) of wind turbines and solar panels – lately they are actually going up, not down – , but it takes a lot more to build a reliable electricity system that keeps the lights on. The LCOE figures only tell us what a kWh costs when the wind blows or the sun shines, it does not tell us what electricity costs when there is no wind or sun.

So here we tend to get stuck in the argument.

Yet the other day I came across a news item that may finally allow us to take this discussion a bit further: an announcement by the 100% Dutch state owned high voltage network provider TenneT on the realisation cost of the offshore network infrastructure provided free of charge to the offshore wind farm developers to tie in to. These offshore wall sockets as we call them server one single purpose: transferring the power generated by offshore wind farms to the Dutch shore. Without wind farms these wall sockets would never be built. There would be no need. And of course, without the free provision of these wall sockets, there would be no offshore wind. Offshore wind would be too expensive if it had to carry the cost of the offshore grid connections.

I stress this dependency between the offshore wind farms and the offshore grid because even though the grid is provided free of charge, we cannot have offshore wind without the cost of the offshore network. They are an integral part of the costs that are associated with offshore wind. It is similar to having a bridge without a foundation. It doesn’t work. Somebody needs to pay for it, ore likewise: if you select another form of power generation like wind on land, solar or nuclear, then you can save the money spent on the offshore grid.

Here is the TenneT article:

“TenneT awards on- and offshore converter stations and HVDC technology with a total capacity of 22 gigawatts”

And from the text: “The total volume of the eleven orders [to build the network] is approximately 23 billion euros.”

That’s serious money. Serious in the same sense that nuclear power plants cost serious money. But this is just the network transferring the electricity from A to B. What’s missing is the wind farm that needs to generate this electricity.

I am not a big fan of offshore wind, so I do not have a large archive with costs of offshore wind farms at hand, but Google suggested the following:

• The Dutch technical magazine “De Ingenieur” references the “Rekenkamer” which is a governmental organisation which sets the costs of offshore wind between 1.5-2 million Euro/MW
• Energyglobal.com references Rystad Energy which estimates the cost components of a 14 MW offshore wind turbine as follows: turbine 12.3 + foundation 4 + turbine installation 1 + foundation installation 1 = 18.3 million USD. Costs for the interconnecting network is not given. This then equates to 18.3/14 MW * 0.92 EUR/USD = 1.2 million Euro/MW.

Let’s take the most generous number: new offshore wind turbines cost 1.2 M Euro/MW.

Now the cost of the total 22 GW offshore windfarm becomes: 23 (network) + 22 * 1.2 (wind turbines) = 49.5 billion Euro.

But that’s installed capacity, to get to the equivalent average power delivered over the year we need to multiply with the capacity factor. In 2021 the capacity factor for Dutch offshore wind was 39%, but new windfarms are located further offshore with larger turbines which will result in higher capacity factors. The International Energy Agency (IEA) puts the capacity factor of new offshore developments at 40-50%. Let’s take the most generous number and put the capacity factor at 50%.

This means that an offshore windfarm with an average continuous power of 11 GW costs about 50 billion Euro.

That solves one side of the equation, now we need to do the nuclear bit. As is commonly known, like offshore wind, the costs for nuclear are heavily front loaded. Building a nuclear power station requires a lot of money and it takes several years to build the plant before it can start producig electricity and pay back the loans. History has also shown that especially in the western world, projects get delayed which can increase costs significantly. All in all, building a nuclear power plant is not without financial risk, which is why financial markets charge high interest rates. As a consequence, financing costs for nuclear can run up to 50-70% of the project value.

There is a way around this however: governments can borrow at significant lower interest rates. Financing costs drop to about 10% according to a recent study done by the Dutch consultancy Witteveen en Bos. And since the same government is providing the offshore infrastructure for the wind farms, it is justified to assume that at least 50% of the nuclear project is realized by the government and this could be the same TenneT that provides the offshore networks.

With the financing costs set at 10% all that is missing is the price of e nuclear power plant. The Witteveen en Bos report states the following (translated): “The benchmark for overnight cost of capital (OCC) for current nuclear power projects is estimated at 3520 Euro/kW.” This means that a French EPR of 1600 MW has a capital requirement of 5.6 billion Euro.

If we add the 10% financing costs an EPR costs 1.1 * 5.6 = 6.2 billion Euro.

Now lets compare that with the 11 GW wind farm. Let’s assume a nuclear power plant has a capacity factor of 93%, then we require 11 GW / 1.6 GW / 0.93 = 7.4 EPR nuclear power stations which cost 7.4 * 6.2 = 46 billion Euro.

So 11 GW nuclear power costs 46 billion Euro, that’s roughly 10% cheaper than offshore wind.

But actually, nuclear is a lot cheaper than offshore wind, because:

• Nuclear delivers power 24/7, wind does not. Wind needs backup which is not accounted for in this comparison.
• Modern nuclear power stations have a design life of 60 years, that is about 3 times as long as offshore wind. So you have to replace the offshore wind turbines twice in the life time of a nuclear power plant. These costs have not been accounted for in this comparison.
• Nuclear delivers continuous power at the rated capacity (11 GW in this example), which means that the downstream network can be sized rougly to the same capacity. Wind on the other hand delivers between 0 and 22 GW, which means that the downstream network needs to be significantly larger than for nuclear. These costs have not been accounted for in this comparison.

Now you can play around with the numbers and you can make different assumptions, but this will not turn the basic fact around that:

If people complain that nuclear is so extremely expensive that there is “no business case”, they should be consistent and acknowledge that there is no business case for offshore wind either.

Addendum April 16, 2023

A comment was made on LinkedIn that the article was based on one single project and thus would not be representative for the cost of offshore wind in general.

For The Netherlands this complaint is not really relevant as here the choice has been made by the Dutch government to invest 23 billion Euro in an offshore grid, so it is actual and representative for The Netherlands.

However the critique is rather weak.

First of all the TenneT project referenced is not one single project, but fourteen (14) network hubs of each 2 GW clustered into nine (9) HVCD connections to the Dutch, German and Danish shore. The article states: “With 40 gigawatts, Transmission System Operator (TSO) TenneT will account for almost two-thirds of the 65GW offshore wind energy target by 2030 agreed by Germany, the Netherlands, Denmark, and Belgium in the Esbjerg Declaration of May 2022 at the North Sea Energy Summit.”

It is clear that this is not just one single project but rather quite a number of projects and a strategy for the future.

Grid operators are not too forthcoming with network costs, but I was pointed to a similar sized development in the UK. It is called the “Holistic Network Design” abbreviated to HND.

From the referenced document: “Based on the assumptions used in our economic modelling, the costs of the offshore network infrastructure required in the recommended design would be around £32 billion. These costs are based on high level assumptions, and we would expect them to change during the DND stage as routing and technology choices are decided. These costs relate to connecting the 23 GW of offshore wind which is in scope of the HND (Holistic Network Design).”

32 billion GBP translates to 36 billion Euro, so the TenneT example with 23 billion for the same 22 GW is significantly cheaper than the HND project.

Then there is another example I found for the US East coast for a 29 GW offshore wind development.

From the referenced website: “Virginia, Maryland, New Jersey, New York, Connecticut and Massachusetts are calling for a combined 28.5 gigawatts of offshore wind capacity by 2035. That will cost roughly $100 billion, of which about $15 billion and $20 billion will go into offshore transmission, according to an October report from the Business Network for Offshore Wind advocacy group.”

35 billion USD for 28.5 GW translates to 31.5 B Euro * 22/28.5 = 24 billion Euro which corresponds rather well with the 23 billion quoted by TenneT.

I think it is fair to say that the offshore netwerk costs based on the TenneT developments as used in my article are not outlandish and can be used as a proxy for similar type developments.

Kleine windmolens zijn uw geld niet waard

De getallen waar u bij de verkopers tevergeefs om heeft gevraagd.

Verticale helical windturbine

Er is in het verleden al vaker betoogd dat kleine windmolens uw geld niet waard zijn, maar dat weerhoudt de aanbieders er niet van te proberen deze molens aan de man te brengen. Nu zou je denken dat er dan wellicht nieuwe ontwikkelingen zijn die eerder geleverde kritiek ontkrachten of tenminste een reden vormen om hier opnieuw naar te kijken.

De huidige (september 2022) gekte op de energiemarkt zou zo’n reden kunnen zijn, maar als je de aanbieders vraagt om dat inzichtelijk te maken krijg je ronkende verkoopteksten, maar geen getallen. Je moet maar vertrouwen op de opgaven van de leverancier, inzicht hoe die opgaven tot stand zijn gekomen krijg je niet.

Goed, dan moeten we zelf maar even rekenen.

We gaan uit van een verticale helical windturbine zoals die bijvoorbeeld wordt aangeboden door Airturb. De turbine van Airturb en vele andere is in feite een Savonius rotor waarbij de schoepen als een soort wokkel zijn gedraaid. Dit geeft mooier verloop van het rotatiemoment en zorgt dat de turbine zelf kan starten. De Savonius rotor kan dus dienen om inzicht te krijgen in de capaciteiten van de aangeboden wokkelturbines.

De hoeveelheid windvermogen die door een bepaald oppervlak (A) stroomt is gegeven door:

P_wind = 0.5 * p * A * v³

Waarbij p = dichtheid lucht (1.225 kg/m3) en v= windsnelheid.

In de praktijk is het maximale vermogen dat een windturbine uit dit windvermogen kan halen afhankelijk van de efficiency Cp van de rotor: P_max = Cp * P_wind

Volgens Betz is het theoretisch maximale vermogen van een rotor gegeven door:

P_max = 0.59 * P_wind

Voor een Savonius rotor ligt deze efficiency rond de 20% dus met A = de diameter van de rotor (d) * de hoogte van de rotor (h) volgt dan:

P_savonius = 0.2 * _Pwind = 0.2 * 0.5 * 1.225 * d * h * v³ = 0.123 * h * d * v³

De hoogte (h) en de diameter (d) van de rotor halen we uit de gegevens van de leverancier. Blijft over de windsnelheid (v). Deze kunnen we vinden bij de overheid die deze gegevens gebruikt bij het vaststellen van de SDE++ subsidieregeling.

Laten we genereus zijn en 8 m/s aanhouden waarbij we in ons achterhoofd moeten houden dat je daarvoor op een waddeneiland moet wonen en dat de windsnelheid tot de 3e macht in de formule zit(!).

De windsnelheden in de figuur worden gegeven op 100 meter hoogte, maar de gemiddelde Nederlander die een kleine windmolen wil plaatsen heeft geen huis van 100 meter hoog. De windsnelheid neemt met 10% af als je de hoogte halveert, dus als je van 100->50->25->12.5 meter gaat, neemt de windsnelheid af van 8->7.2->6.5->5.8 m/s. Mensen die een hoger huis hebben moeten zich realiseren dat we dat met de aangenomen 8 m/s ruim compenseren.

Nu we de windsnelheid hebben bepaald kunnen we de getallen van de leverancier invullen, de AirTurb Model 1 – BOOST wind turbine.

Diameter d = 0.6 m, hoogte h = 1.2 m

P_savonius = 0.12 * d * h * v³ -> P_savonius = 0.123 * 0.6 * 1.2 * 5.8³ = 17.2 Watt

Opgewekte energie per jaar: 17.2 W * 8760 uur / 1000 = 151 kWh/jaar

Hoe verhoudt dit zich tot de getallen die Airturb geeft? In de grafiek boven wordt het vermogen (power) gegeven als functie van de rotatiesnelheid van de turbine (merk op dat horizontale as waarschijnlijk r/min moet luiden) . Dat is een ontoegankelijke manier van presenteren voor een geïnteresseerde koper, dus we vertalen dat even naar vermogen als functie van de windsnelheid.

De rotatiefrequentie (rad/sec) wordt gegeven door: f = lambda * v (m/s) / r (m), waarbij lambda ongeveer gelijk aan 1 en de rotatiesnelheid (revolutions per minute) door:

rpm = f * / (2 * Pi) * 60 (sec)

Vullen we de windsnelheid van 5.8 m/s in, dan vinden we een een rotatiesnelheid van 185 r/min. Het is wat moeilijk te zien, maar het lijkt erop dat 185 rpm inderdaad tussen de 15 en 20 watt genereert. Wat je ook meteen ziet is dat je dan echt helemaal onderin de grafiek zit.

Airturb geeft een maximum vermogen op van 300 Watt. Volgens de grafiek is daar een rotatiesnelheid van 400 rpm voor nodig. Voeren we dat terug in bovenstaande formule dan vinden we de windsnelheid die daarvoor nodig is:

V_max = 400 * 2 * Pi / 60 * 0.3 = 12.56 m/s

Voeren we deze windsnelheid in in de vermogensfunctie van de Savonius rotor (zie boven), dan vinden we:

P_savonius = 0.123 * 0.6 * 1.2 * 12.56³ = 175 Watt.

Dat is 175 / 300 = 58% van wat Airturb opgeeft. Om op 300 Watt te komen moet je uitgaan van een efficiency die 300 / 175 = 1.7 oftewel 70% hoger ligt dan de 20% uit de aangehaalde literatuur, namelijk 34%.

In deze referentie wordt een maximum efficiency / power coëfficiënt Cp = 0.3 aangehouden. Dat zou een vermogen geven van 0.3/0.34*300 = 265 Watt.

En dan de windsnelheid: 12.56 m/s dat is windkracht 6. Het komt voor, maar het is natuurlijk geen jaarlijks gemiddelde.

Dus qua vermogen stelt Airturb de zaken mooier voor dan wat we zien in de literatuur, maar waar het om gaat is wat de molen per jaar aan energiebesparing oplevert. Daarvoor heeft Airturb recentelijk onderstaande grafiek gepubliceerd (merk op dat de verticale as spreekt over vermogen, maar dat energie wordt bedoeld):

In deze grafiek zegt Airturb uit te gaan van een efficiency van 30%, de maximale waarde die in de literatuur wordt aangegeven en dus minder dan de 34% die volgt uit de eerdere grafiek.

We hebben gezien dat een gemiddelde windsnelheid van 5.8 m/s op 12.5 m hoogte (Airturb gaat uit van 10 m) een vriendelijke aanname is, wat volgens bovenstaande grafiek zou betekenen dat de turbine jaarlijks ongeveer 350 kWh op moet leveren, Het is wat moeilijk afleesbaar omdat de grafiek lijkt te zijn opgesteld voor de straalstromen op Jupiter of iets dergelijks.

Maar het is natuurlijk gewoon uit te rekenen met eerder genoemde formules.

Met een Cp van 0.2 vinden we 151 kWh per jaar, met een Cp van 0.3 vinden we 226 kWh per jaar.

Hoe Airturb op 350 kWh per jaar komt is niet duidelijk. Volgens mij zitten ze een factor 2 te hoog.

Om een gevoel te krijgen welke getallen redelijk zijn kunnen we kijken naar wat andere kleine molens doen. Er is een uitvoerige studie gedaan in opdracht van het Ministerie van Economische zaken. Daaruit haal ik de volgende tekst (par. 5.4):

“Binnen de branchevereniging is afgesproken dat voor het maken van opbrengstvoorspellingen zal worden uitgegaan van een specifieke opbrengst in de gebouwde omgeving van 200 kWh/m2/jaar (kilowattuur per vierkante meter rotoroppervlak per jaar). Uit de praktijk blijkt dat deze vuistregel goed werkt voor de HAT-turbines. Op basis van zowel de theorie (zoals genoemd in paragraaf 4.3.2) als de praktijkmetingen in Schoondijke blijkt dat de VAT-turbines lagere opbrengsten halen per vierkante meter rotoroppervlak“.

HAT = horizontale as turbines, VAT = verticale as turbines, waaronder dus ook de Savonius rotor.

Het oppervlak van de Airturb is 0.6 * 1.2 = 0.72 m2 en in geval van een HAT zou dat goed zijn voor 0.72*200 = 144 kWh/jaar. Voor een VAT zoals die van Airturb zou het minder zijn.

Dus de door mij berekende opbrengst van 151 of 226 kWh is al uiterst gunstig, de 350 kWh die uit de grafiek van Airturb volgt is onwaarschijnlijk hoog. Twee maal zo hoog als waar de branchevereniging vanuit gaat.

Maar de belangrijkste vraag is natuurlijk: is de aankoop en installatie van een kleine molen als die van Airturb een goede investering? Ook hier zullen we niet onaardig rekenen, we nemen de huidige hoge elektriciteitsprijs als uitgangspunt: 0.89 ct/kWh.

Besparing per jaar 134 Euro (151 kWh) of 201 Euro (226 kWh).

De Airturb model one kost 4235 Euro ex installatie. Ik reken voor de installatie 1000 Euro en ik denk dat je dan niet duur uit bent, maar wie het beter weet mag het zeggen.

Terugverdientijd 39 jaar (151 kWh) of 26 jaar (226 kWh).

Zo lang gaat de molen niet mee, uit eerder genoemde studie van EZ:

“Daarnaast moet er rekening worden gehouden met vervanging van de omvormer gedurende de levensduur van de turbine (meestal na ongeveer 10 jaar). Alle leveranciers noemen een levensduur van vijftien jaar voor hun miniturbines”.

Kortom u haalt uw investering er nooit uit.

Voor de grap: met 350 kWh is de terugverdientijd 17 jaar, dus zelfs met deze astronomisch hoge prijzen en de onwaarschijnlijk hoge opbrengst van Airturb verdient u de molen nooit terug.

Ik had het al verklapt, maar nu ziet u het zelf: kleine windmolens zijn uw geld niet waard.

Voor wie het wat zegt: de kosten per ton CO2 vermeden: 5332 Euro/ton Co2 (226 kWh) tot 7998 Euro/ton CO2 (151 kWh).

Gaat Nederland het redden met zon en wind?

Bij veel mensen en politieke partijen heerst het idee dat Nederland met (uitsluitend) duurzame energiebronnen zoals zon en wind in haar elektriciteitsbehoefte kan voorzien.

Het idee is dat als we maar genoeg windmolens en zonnepanelen plaatsen we op een bepaald moment voldoende hebben om het licht aan te houden.

Maar is dat wel zo?

Laten we eens kijken naar Duitsland, “koploper” in opgesteld duurzaam vermogen. Bij Duitsland kunnen we zien waar wij naartoe werken als we steeds meer wind en zon bijplaatsen.

De afgelopen twee decennia heeft Duitsland een indrukwekkende hoeveelheid duurzame energie opwekking opgesteld. Anno 2020 staat er bijna 130 GW aan zon, wind, water en biomassa opgesteld.

De gemiddelde elektriciteitsvraag over oktober 2020 lag ongeveer tussen de 60 en 80 GW, dus Duitsland heeft inmiddels ongeveer TWEE MAAL zoveel duurzame opwekking opgesteld als er aan elektriciteit wordt gevraagd.

Ik kan mij voorstellen dat veel mensen die vinden dat de elektriciteitsopwekking in Nederland met (uitsluitend) duurzame bronnen moet geschieden het idee hebben dat als je twee maal zoveel opwek neerzet als je gebruikt, dat je dan aardig in de buurt komt. De realiteit is anders.

Met 200% opgestelde duurzame capaciteit komt Duitsland nog niet eens in de buurt van het afdekken van de vraag.

In onderstaande grafiek vormt de rode lijn het elektriciteitsverbruik in de maand oktober 2020. De grafiek er onder is het totaal van alle duurzame opwekking bij elkaar. Het witte stuk tussen beide grafieken is wat er ontbreekt. Dit ontbrekende stuk – met regelmaat meer dan 40 GW – is ingevuld met fossiele energie, vooral (bruin) kolen, gas, kernenergie en import van stroom.

Ook in de toekomst zal Duitsland duurzame capaciteit bijplaatsen – al was het maar om het wegvallen van kernenergie te compenseren – maar het zal duidelijk zijn dat ook als de huidige duurzame opwek wordt verdubbeld tot een viervoudige opwekking ten opzichte van de vraag dit nog steeds niet genoeg zal zijn om aan de vraag te voldoen. Ook dan zal het geregeld minder hard waaien en donkerder zijn dan nodig om het licht aan te houden.

En dus rekent Duitsland er voorlopig op dat de kolencentrales nog tot zeker 2038 het licht aan moeten houden. Nederland is gewaarschuwd.

Kalavasta kraakt Enco rapport over kernenergie, maar is dat wel terecht?

Kerncentrale Borssele (Foto ANP)

Hoe fair is de kritiek van Kalavasta op het rapport van Enco waaruit blijkt dat kernenergie niet duurder is dan zon en wind? Onderstaand artikel in het FD [1] geeft te denken.

John Kerkhoven van Kalavasta wordt opgevoed als “kenner op het gebied van de energietransitie”, maar Kerkhoven is niet zomaar een kenner, hij is verantwoordelijk voor een rapport dat eerder dit jaar bij minister Wiebes is ingediend met een hele andere conclusie. Kerkhoven heeft dus wat te verliezen.

Waar het kantoor van Kalkhoven (Kalavasta) als consultancy-organisatie wordt aangeduid, wordt bij Enco fijntjes opgemerkt dat het opgericht is door mensen van het Internationaal Atoomagentschap. Als je wilt zou je daar een poging tot het discrediteren van de opstellers in kunnen zien (ad hominem).

Eerste punt van kritiek is dat de aangenomen investeringskosten voor zon en wind hoger zijn dan die PBL aanhoudt, maar Enco motiveert dat met de stelling dat deze kosten te laag zijn omdat kosten voor de aansluiting en weersomstandigheden niet worden meegenomen. Daar gaat Kerkhoven niet op in, hij doet het af met een autoriteitsargument: “het PBL is de belangrijkste rekenaar van de overheid”.

Het rapport van Kalavasta (en Berenschot) concludeerde dat kernenergie de energietransitie bijna altijd duurder maakt. Afgezien van het feit dat dit niet in tegenspraak hoeft te zijn met de conclusie dat van Enco dat kernenergie niet duurder is dan zon en wind, speelt bij deze bevinding de essentiële aanname dat zon en wind voorrang hebben op het net. “Zo is afgesproken in Europa”.

Maar onder die omstandigheden kun je niet langer spreken van een eerlijke kostenvergelijking. In feite maak je zon en wind bij voorbaat winnaar en mag kernenergie proberen in de resterende marge nog punten te scoren.

En om kernenergie dan toch nog wat te laten doen, is het door Kalkhoven veroordeeld tot het maken van waterstof. “Maar zelfs dan zijn kerncentrales duurder dan duurzame technieken”. Ja, vind je het gek?

Laten we het eens omkeren: kernenergie krijgt voorrang op het net en zon en wind mogen de variatie in de vraag opvangen die niet met kernenergie zou kunnen worden ingevuld. Dan mag zon en wind waterstof maken en op dat moment is kernenergie (veel) goedkoper dan zon en wind.

Kerkhoven speelt dus vals. Kernenergie is alleen duurder als je zon en wind voortrekt. Dit wordt impliciet bevestigd door Pieter Boot van PBL (“de belangrijkste rekenaar van de overheid”): “Als we dat [we hebben voor zon en wind gekozen] niet afgesproken zouden hebben, had je een andere discussie. Maar nu is een kerncentrale louter nodig als de wind niet waait en de zon niet schijnt.”[2].

Kortom Kalkhoven maakt niet aannemelijk dat kernenergie duurder is dan zon en wind en de kritiek van Kalkhoven op de bevindingen van Enco is dus misplaatst.

Energy from neutrinos, too good to be true?

Photo: Physics World – INFN.

There is a German company called Neutrino Energy that claims it has harvested usable energy from neutrinos sufficient to light a bulb. It also claims that energy derived from neutrinos is the energy of the future replacing all conventional energy sources as we know them today.

Neutrino Energy is led by Holger Thorsten Schubart, CEO NEUTRINO ENERGY GROUP.

Given what I know about neutrinos, in particular that they pass all matter without ever interacting with it and hence are extremely difficult to detect, I found it hard to believe that it would be possible to generate even the smallest amount of energy with them.

After all, if you can hardly detect neutrinos in the first place, then how can you generate energy with them?

My skepticism rose when I discovered that mr. Schubart is not a physicist nor is he connected to a university or other credible institution active in the field of (particle) physics. What further put me on guard was the fact that mr. Schubart’s discovery is not communicated as a fundamental technical discovery in a paper or in a reputable magazine, but rather as an investment opportunity. What I have learned on Neutrino Energy and it’s claimed invention of the ability to generate usable power from neutrinos, is based on press releases in numerous fancy magazines. Mind you, not scientific publications or editorial pieces by informed editors, but texts provided by Neutrino Energy for publication. And the other, more fruitful source is a number of interviews with mr. Schubart on Youtube. In these interviews claims are made to prove the feasibility of energy from neutrinos. Yet when I consider these claims I find that they prove nothing to make a case for energy from neutrinos.

For me the biggest problem of mr. Schubart’s claim is that there is no scientific paper by him or anybody else that first of all explains the mechanism by which neutrinos would be able to generate the amount of energy on the scale suggested, and second that there is no scientific proof provided of actual energy being generated allowing scientists to repeat the experiments and thus confirm or reject the claims. Many papers are cited, all written by others, and all related to science in the field of neutrinos, but NONE related to energy derived from neutrinos and therefore all irrelevant to prove mr. Schubart’s case.

So in the end all we have is mr. Shubart’s claim that he has lighted a bulb with energy generated in a foil interacting with neutrinos.

Spoiler: as you might have guessed, my conclusion is that energy from neutrinos is indeed too good to be true.

Yet, this makes you wonder why mr. Schubart goes to such length to convince us otherwise. Perhaps his intention to list his company on Nasdaq in which people can invest provides a clue. Mr. Schubart has filed a patent application presumably with the intention to charge parties if they implement technologies that are considered to fall within his patent.

In the text following I will list some of the claims made by mr. Schubart and explain why they do not prove the feasibility of energy from neutrinos.

Claims on the website of Neutrino Energy:

1. Solar energy uses infrared sunlight, about 2 % of the spectrum.

This is incorrect. In terms of energy, sunlight at Earth’s surface is around 52 to 55 percent infrared (above 700 nm), 42 to 43 percent visible (400 to 700 nm), and 3 to 5 percent ultraviolet (below 400 nm). The infrared part of the sunlight is in fact the largest portion of the sun’s radiation, spanning the range from 700 nm to 1 million nm (1 mm)[1].

Why such a capital error which is so easily spotted is made so prominently on the home page of the corporate website is beyond me.

2. Neutrinos, very low mass invisible electrically neutral elementary particles representing roughly 98 % of available solar energy

This is incorrect. Neutrinos represent 2.3% of the sun‘s luminosity, whereby luminosity is defined as the total power emitted by the sun[2]. Scientific American (1968) puts the energy emitted by the sun in the form of neutrinos at 3%[3]. Quora estimates the energy content carried by neutrinos at 2 to 2.6%[4].

Again this is a major error and furthermore problematic too, because instead of targeting 98% of the sun’s energy, one is actually left with the remainder: slightly more than 2% and thus looking in the wrong place.

Claims made in an interview with Jupiter Verlag, Switzerland:

3. The Nobel prize in 2015 proving that neutrinos have mass, are proof that the principle (energy from neutrinos) is physically sound.

This is incorrect. The claim is that this mass provides neutrinos with kinetic energy (which is correct) and that this kinetic energy can be harvested like the kinetic energy of wind can be harvested. This proof is not provided. The fact that something has energy is not proof that this energy can actually be captured and put to use.

The Nobel prize event is a returning theme in mr. Schurbart arguing for energy from neutrinos, but it proves nothing.

4. Part of the kinetic energy of neutrinos is converted into movement of nano crystals.

This claim is not substantiated. No proof is provided. Not theoretically and not by verifiable demonstration.

5. This process – movement of nano crystals by neutrinos – is called “Atomic vibrations in nano materials”.

This is incorrect. Although the science of vibration in nano materials is established[5], I have not been able to find scientific publications where the vibration of nano materials is induced by neutrinos.

6. With us nano particles on metal substrates are set into motion which, amplified by resonance, bring electrons into vibration, which is known as current.

This may, or may not be the case, but this does not prove that this can be attributed to the workings of neutrinos. There is no proof here.

7. Reporter: Three years ago (2015) a video was shown (by HTS) in which neutrino energy was converted to usable energy by means of a foil that lit up.

This corroborates with the statement made by mr. Schubart in an other interview. yet does not constitute proof if it cannot be independently verified. It is all to easy to fool lay audiences. Never has this claimed phenomenon been independently reproduced.

8. The measurements made between 2008 and 2014 could not be explained. After the Nobel prize discovery (see 1) the measurements became explainable. This Nobel prize was of critical importance.

There is no proof here. It is a statement that cannot be verified. The “Nobel prize” gives it an authentic flavor for which there is no justification.

9. Today it is very difficult to claim that it is physically impossible.

This is incorrect. Nothing has changed (which is suggested), because nothing was proven between then and now.

10. The invisible spectrum is much larger, contains much more energy, than the visual spectrum.

This is is correct and interestingly in contradiction with claim 2. Yet it does not make a scientific case for harvesting energy from neutrinos.

11. Universities (MIT, Stanford, University Zürich) are studying “Atomic vibrations in nano materials”.

This is correct, but as far as I have been able to ascertain, not in relation with interaction with neutrinos. Mr. Schubart does not link to studies on his site that prove otherwise. There is no proof in this statement.

12. These developments show that some with excellent models in the past, should be viewed in a completely different light.

No they do not. There is no relation between them. Nothing has changed to make a case for energy from neutrinos. There is no proof that something has indeed changed.

13. Reporter: We have learned that neutrino energy can be converted (in principle) into electrical energy.

I would say: you have been made to believe. No proof to this effect has been provided.

13. Neutrino Energy Group does not fabricate foils or products. We see ourselves as a group of scientists who also own the trademark rights. In future you will see “Neutrino inside” like “Intel inside”, meaning that these devices are powered  with this technology.

Noted. This hints at the envisaged business model of Neutrino Energy.

14. Next year, negotiations are ongoing, when the first products can be run on this technology […] it will take a while.

It has been next year for many years and the sentence is safely ended with a disclaimer.

15. We can prove that in a small cell direct current flows.

I don’t think so, but a claim that one can, is not proof in itself until it is actually proven.

16. We can theoretically generate 36 kW from 1 m3 of foil. This was calculated in the presence of a notary.

This may, or may not be the case, but as far as I can tell, this “evidence” is not made available to the public. So it is a claim without proof.

17. With the laboratory proof and the tangible measurement results people could be convinced.

There is no laboratory proof provided, nor are there any measurements provided. There is no proof that people have indeed been convinced, nor does that fact constitute proof for the claim that usable energy was generated by the interaction with neutrinos.

18. Scientists have conducted their own research. Neutrino physics is currently one of the most important research topics in the world.

It is unclear what “research” is referred to. “Most important” is a value claim. It is not substantiated and does not provide proof for the neutrino energy claim.

19. The US Dept. of Energy drew up a paper of several hundreds pages filled with calculations and concluded that this has the potential to meet the world’s energy demands.

I have not been able to find this document. It is not linked on the site of Neutrino Energy. I have to assume it is not existing and hence the claim is false. Without it, there is no proof.

20. Today publications on this subject (neutrinos) appear almost weekly in main stream media.

On neutrino science in general: true. On energy harvested from neutrinos as claimed: false.

21. This is a quantum leap into a new era.

Without proof, it is not.

22. With the proof of the possibilities, the theoretical verification from physics, and the calculations of the amount of energy involved, we have already won.

Claiming victory is not the same as actually winning. The possibilities could be endless, but without proof they are nothing. There is no physical verification nor calculation provided. As noted in the introduction, this is my main objection: there is no scientifically verifiable evidence provided.

All that is provided are highly questionable and unsubstantiated claims.

This emperor wears no clothes.

 

Epilogue

Near the end of my “research” I came across the following site which adds several aspects that only further strengthen by conviction that there is no truth in the claims of mr. Schubart.

References:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Sunlight
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_luminosity
3. http://www.sns.ias.edu/~jnb/Papers/Popular/Scientificamerican69/scientificamerican69.html
4. https://www.quora.com/How-much-of-the-suns-energy-is-dissipated-through-neutrino-emission
5. https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2016/03/atomic-vibrations-in-nanomaterials.html

Kerncentrales warmen de aarde op

Foto: Sebastien Jacquet 2018

“Kerncentrales warmen de aarde op”, dat is het nieuwste argument tegen kernenergie. Het werd gepost op LinkedIn. In een kort antwoord heb ik laten zien dat dit  argument niet steekhoudend is omdat de warmte die de aarde en de zon dagelijks aan de atmosfeer (en oceanen) afstaan veel groter is dan de warmte afgifte van een kerncentrale. De bijdrage van de kerncentrale is verwaarloosbaar. Mijn antwoord was wat cryptisch waardoor het niet direct evident was voor de original poster (OP).

Hierbij het oorspronkelijke antwoord en een uitleg vanuit een andere invalshoek.

• Een kerncentrale met een elektrisch vermogen van 1000 megawatt, heeft een thermisch vermogen van ongeveer 3000 megawatt (3e9 Wth)(1).
• Het binnenste van de aarde geeft warmte af aan het aardoppervlak. Dit is ongeveer 47 terawatt (47e12 Wth)(2).

De warmteafgifte van een kerncentrale ten opzichte de aarde is dus: 3e9 / 47e12 = 6.4e-5 = 0.0064%.

• De netto ingestraalde warmte van de zon bedraagt 173.000 terawatt (173e15 Wth)(2)

De warmteafgifte van een kerncentrale ten opzichte van de zon is dus = 3e9 / 173e15 = 1.7e-8 = 0.0000017%.

Dat is zo’n ontzettend groot verschil, dat de bijdrage van de kerncentrale volledig verwaarloosbaar is. Effecten als zonneactiviteit, el Niño en la Niña zijn veel en veel groter.

Omdat dit antwoord niet meteen werd begrepen, bedacht ik een andere benadering:

Stel je zou de aarde met 1 graad op willen warmen, hoeveel kerncentrales zou je daarvoor moeten installeren?

Opwarmen van de aarde betekent in dit geval de atmosfeer en de oceanen. Getallen zie 3).

• Gewicht atmosfeer: 5.14e18 kg
• Gewicht oceanen: 1.34e18 m3 x 1027 kg/m3 = 1.38e21 kg
• Soortelijke warmte lucht: 1.158 kJ/kg.K
• Soortelijke warmte zeewater: 3.85 kJ/kg.K

Dus de warmtecapaciteit van de atmosfeer is: 5.14^e18 kg * 1.158 kJ/kg.K = 5.95^e18 kJ/K * 2.78^e-7 MWh/kJ = 1.65^e12 MWh/C.

Er is dus 1.65^e12 MWh aan energie nodig om de atmosfeer 1 graad op te warmen.

Op dezelfde wijze geldt voor de oceanen: 1.38^e21 kg * 3.85 kJ/kg.K = 5.31^e21 kJ/K * 2.78^e-7 MWh/kJ = 1.48^e15 MWh/C.

De warmtecapaciteit van de oceanen is dus een factor 1000 groter dan van de atmosfeer en het effect van de atmosfeer is dus te verwaarlozen.

Een kerncentrale met een thermisch vermogen van 3000 MW genereert bij volle belasting in een jaar 3000 * 365 * 24 * 90% = 2.36^e7 MWh aan warmte. Dus we hebben 1.48^e15 / 2.36^e7 = 6.26^e7 = 63 miljoen kerncentrales nodig om de aarde in 1 jaar 1 graad op te warmen.

Nu is 1 graad in 1 jaar wel heel erg snel, dus laten we 100 jaar nemen, dan komen we in de buurt van klimaatverandering-getallen. We moeten dus delen door 100 jaar, geeft 630 duizend kerncentrales(*).

Op dit moment zijn er 450 kerncentrales wereldwijd operationeel(4), dat is dus 450 / 630^e3 = 0.07% van wat we nodig zouden hebben om de aarde over 100 jaar 1 graden in temperatuur te verhogen(**). Als Nederland bijvoorbeeld 3 kerncentrales toe zou voegen om tot die 630 duizend te komen, schiet dat dus niet op.

Aan de andere kant, de zon (173.000 TW) kan dit een stuk sneller: 1.48^e15 MWh / 1.73^e11 MW = 8555 uur, dus bijna 1 jaar.

De warmte die de zon aan de aarde levert is dus gelijk aan de warmte van 63 miljoen kerncentrales.

(*) aangenomen dat de toegevoegde warmte in die 100 jaar niet voor een deel wordt uitgestraald naar het heelal, wat in de praktijk wel het geval zal zijn.

(**) het aandeel is in werkelijkheid kleiner omdat veel centrales kleiner zijn dan 1000 MW, gemiddeld is 391.915 / 450 = 871 MWe * 3 = 2613 MWth * 365 * 24 * 90% (hoog) = 2.06^e7 MWh -> 2.36 / 2.06 * 630 = 727 duizend centrales.

1) https://www.nuclear-power.net/nuclear-power/reactor-physics/neutron-diffusion-theory/reactor-thermal-power/

2) https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_energy_budget

3) https://scholarsandrogues.com/2013/05/09/csfe-heat-capacity-air-ocean/

4) https://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/n/nuclear-power-plant-world-wide.htm

De waterstof kastelen van Ad van Wijk

Ad van Wijk wil zonnestroom uit Afrika met waterstof naar Nederland halen omdat Afrika meer zon en meer ruimte heeft dan wij.

Foto: Zonne-energie Saudi Arabië – foto The New Economy

Van Wijk kennen we van Econcern, eens het paradepaardje van groen Nederland dat mede door toedoen van bestuurder Van Wijk in 2009 failliet ging.

“Megalomanie, geldsmijterij, manipulatie van jaarrekeningen, onbegrijpelijk domme besluiten”, schrijven de curatoren Willem Jan van Andel en Louis Deterink in hun rapport. Vooral het bedrijfsplan 2008-2012 van Econcern schetst „volstrekt irrealistische” verwachtingen. De raad van bestuur stelde „welbewust” prognoses van managers van werkmaatschappijen en projecten fors naar boven bij, of hij oefende grote druk uit op die managers om zelf de prognoses in positieve zin bij te stellen.

Het zou flauw zijn om de waterstofplannen op het verleden van Van Wijk af te rekenen, maar ook nu stelt Van Wijk de zaken wel erg rooskleurig voor.

Van Wijk wil de zonnestroom halen uit landen als Dubai, Marokko, de Verenigde Arabische Emiraten, Egypte, Jordanië, Algerije en Saudi-Arabië. Daarvoor wil hij met zonnestroom water omzetten in waterstof (elektrolyse), vervolgens deze waterstof – dat in de gasfase verkeert – vloeibaar maken door het tot -253 graden af te koelen (dat is bijna het absolute nulpunt op -273 graden), vervolgens in een speciale cryogene tanker (die nog niet bestaat) naar Nederland varen, daar de vloeibare waterstof weer gasvormig maken (re-gassification) – door het met zeewater te verwarmen – en vervolgens dit waterstofgas met behulp van een brandstofcel omzetten in elektriciteit die dan op het net kan worden gezet.

In theorie kan het, maar het lijkt op het transporten van water in een vergiet: het grootste deel van de zonne-energie gaat onderweg naar Nederland verloren.

Dat komt doordat bij iedere conversiestap energieverliezen optreden.

Het omzetten van water in waterstof (en zuurstof) met behulp van zonne-energie met een zogenaamde PEM electrolyzer is ongeveer 80% efficiënt.

In de genoemde landen zal het water waarschijnlijk zeewater zijn. Om dit water geschikt te maken dient het door middel van “desalination” zoet te worden gemaakt. Dit gebeurt in de praktijk zoals bij drinkwaterwinning door middel van reverse-osmosis. Dit is een bekend energie-intensief en dus kostbaar proces, maar in vergelijking met de andere conversieverliezen is het verwaarloosbaar(1).

Het vloeibaar maken van waterstof door het te koelen kost ongeveer 12 kWh/kg. Waterstof heeft een energiedichtheid van 33 kWh/kg, dus de benodigde koelenergie bedraagt 12 / 33 = 36%. Deze conversiestap is dus 64% efficiënt.

Het transport van waterstof in een tanker kost brandstof, maar deze brandstof komt vrij in de vorm van “boil off” als de waterstof in de tanker langzaam opwarmt. De hoeveelheid boil-off van waterstof heb ik niet kunnen vinden, maar bij vloeibaar aardgas (LNG) bedraagt deze typisch 6%. Omdat LNG veel minder koud is dan waterstof (-163 graden vs -253 graden) zal het verlies bij waterstof groter zijn. Als we gunstig rekenen is het transport 94% efficiënt.

Voor re-liquefaction (verdampen) van waterstof met zeewater hoeft de energie-inhoud van de waterstof niet of nauwelijks aan te worden gesproken. Het energieverlies in deze stap is dus verwaarloosbaar.

Omzetting van waterstofgas met een brandstofcel is typisch 50% efficiënt. De helft van de energie gaat dus verloren in deze stap.

Daarmee is de zonnestroom uit Afrika in Nederland aangekomen. Hoeveel hebben we nog over? Stel we beginnen met 100 zonne-energie eenheden in Afrika: 100 * 80% (electrolyzer) * 64% (liquefaction) * 94% (transport) * 50% * (brandstofcel) = 24 eenheden.

Driekwart van de zonne-energie is onderweg verloren gegaan.

Nu zou je kunnen zeggen dat als de zonnestroom in Afrika 4 maal zo goedkoop is als in Nederland je nog steeds quitte speelt. Maar dan wordt vergeten dat de installaties die deze waterstofroute mogelijk moeten maken zonder uitzondering extreem kostbaar zijn. De kosten van het bouwen en opereren van deze installaties komen boven op de kosten van het energieverlies. Dit is nog afgezien van het feit dat ze nog niet eens bestaan. Alles wat bestaat zal met een factor 100 tot 1000 moeten worden opgeschaald.

Zon in Afrika zal een factor 5 tot 10 maal zo goedkoop moeten zijn als in Nederland voordat het economisch interessant wordt om het hier naar toe te halen.

Afrika ontvangt meer dan 2 maal zoveel zon als Nederland, maar hoe het resterende gat moet worden overbrugd is onduidelijk en over dat detail laat Van Wijk zich ook niet uit. Bij alle stappen zijn efficiency verbeteringen in de toekomst te verwachten, maar je kunt je afvragen of het overbruggen van dit verschil niet ook in de categorie “irrealistische verwachtingen” past.

Men zou kunnen stellen dat als zonne-energie in Nederland wordt opgewekt deze ook moet worden opgeslagen om vraag en aanbod op elkaar aan te laten sluiten en dat deze opslag met waterstof uit Afrika al is gerealiseerd en dat dit dus een deel van de verliezen goed maakt, maar dat zou slechts voor een klein deel van de zonne-energie gelden omdat het meeste toch gewoon op het net kan worden gezet en er moet wel heel erg veel zonne-energie in Nederland worden bijgeplaatst (0.4% van het energieverbruik in 2017) voordat opslag echt een impact op de prijs zal hebben.

Maar afgezien van de kosten is er nog een andere reden waarom het transporteren van zonne-energie van Afrika naar Nederland geen goed idee is.

Zolang landen die zonnestroom opwekken nog niet hun totale energieverbruik verduurzaamd hebben, is het klimaat beter af als de zonnestroom in het land van oorsprong wordt aangewend.

Dat zit zo: stel dat in Saudi Arabië 100 eenheden zonne-elektriciteit worden opgewekt en gebruikt, dan worden daarmee 100 eenheden fossiele opwekking vermeden. Laten we aannemen dat tot 100 eenheden CO2 reductie leidt.

Nu komt Ad van Wijk langs en die koopt 100 zonne-eenheden in Saudi Arabië en neemt die mee naar Nederland. Zoals hierboven is aangegeven kan Van Wijk bij aankomst in Nederland 24 zonne-eenheden op het net zetten. Die 24 zonne-eenheden uit Afrika vermijden in Nederland 24 eenheden fossiele energie en dus 24 CO2 eenheden.

Dit is een slechte deal voor het klimaat, want door de stroom naar Nederland te halen worden er niet 100 CO2 eenheden bespaard, maar slechts 24.

De elektriciteitsopwekking van Saudi Arabië bestaat voor 52% uit aardgas, 40% olie en 10% stoom. Elektriciteit in Nederland komt voor 45% uit aardgas, 32% kolen en 13% hernieuwbaar. Omdat elektriciteit uit kolen (0.34 ton CO2/MWh) wat meer CO2 emissies geeft dan uit olie (0.26 ton CO2/MWh), levert een zonne-eenheid elektriciteit in Nederland een beetje meer CO2 reductie dan in Saudi Arabië, maar veel is dat niet en lang niet genoeg om het verlies van 76 eenheden goed te maken.

Hoe staat het met het aandeel duurzame energie in de genoemde landen? Ligt een overschot aan zonne-energie in het verschiet?

Hieronder heb ik de genoemde landen gesorteerd op basis van de hoeveelheid opgewekte zonne-energie die bestaat uit zonnepanelen (PV) en geconcentreerde zonnecentrales (CSP). Data uit 2015 ontleend aan IRENA.

Tabel: duurzame energie: geïnstalleerd vermogen in Arabische landen, IRENA 2015

Uit deze tabel blijkt dat de landen die worden genoemd inderdaad in verhouding met andere landen in de regio meer zonne-energie hebben opgesteld, maar uit de tabel blijkt ook dat het opgestelde vermogen nog zeer bescheiden is. Zowel absoluut met 100-300 MW, maar ook relatief met nauwelijks een paar procent van de totale opwekkingscapaciteit.

Omdat wind en waterkracht ook duurzaam zijn zou je deze bronnen ook mee kunnen rekenen bij het bepalen of een land volledig duurzaam is en daarmee het punt heeft bereikt waarop energie zou kunnen worden geëxporteerd omdat het in eigen land geen fossiele bronnen meer kan vervangen. Zo bekeken komt Marokko een heel eind met 34% en ook Egypte is met 11.5% goed op weg. De andere landen blijven steken op een paar procent.

Toch is ook het beste jongetje van de klas – Marokko – nog ver verwijderd van een duurzaam energieoverschot, want die 34% heeft slechts betrekking op de opwekking van elektriciteit, maar elektriciteit is slechts een fractie van het totale energieverbruik! In 2015 importeerde Marokko nog 97% van haar energiebehoefte – voornamelijk olie en gas – waarvan ongeveer de helft van de olie uit Saudi Arabië.

Voor de andere landen is de situatie niet beter.

De conclusie is dus dat er voorlopig geen zonne-energie in Arabië te halen is en dat er – gegeven de enorme conversieverliezen in de waterstofroute van Van Wijk – bovendien nog heel lang zal duren voordat deze landen zoveel duurzame energie opwekken dat export een optie wordt.

Van Wijk stelt dat zijn waterstofroute beter is dan “dure, dikke, stroomkabels”, maar het tegendeel is het geval.

Om te beginnen zijn dit soort kabels bewezen succesvol. Zo is Nederland verbonden met Noorwegen via de Norned kabel (580 km), verbonden met Denemarken via de Cobra kabel (2019, 300 km) en verbonden met Engeland via de Britned kabel (450 km). De Norned kabel is een bekend financieel succes gebleken. Interessant in deze context is ook de verbinding tussen Marokko en Spanje via een 400 km lange kabel en een door de Wereldbank gefinancierde studie voor een kabel tussen Tunesië en Italië.

Wat een kabelverbinding vooral interessant maakt zijn de – in tegenstelling tot de waterstof route – zeer geringe transportverliezen: minder dan 3% per 1000 km (Siemens).

Omdat deze verliezen vrijwel verwaarloosbaar zijn, wordt het elders aanwenden van duurzaam opgewekte energie in Afrika minder problematisch. Zonder transportverliezen maakt het voor het klimaat niet meer uit wáár fossiel door duurzaam wordt vervangen. Men kan nu dus op zoek gaan naar de grootste vervuilers en deze vervangen met geïmporteerde duurzame energie uit Afrika. En omdat Europa veel meer kolen centrales heeft dan Afrika, kan het lonend zijn om olie- en gasgestookte centrales in Afrika te laten draaien, maar een kolencentrale in Europa stil te leggen met duurzame import uit Afrika.

Toch blijft de vraag waarom het Desertec initiatief dat hetzelfde voorstond niet van de grond is gekomen. Het is de vraag of de problemen dit dit project hebben gefrustreerd niet ook ieder nieuw initiatief zullen doen falen. Hoe dan ook hebben stroomkabels veel betere kaarten dan de waterstof route van Van Wijk.

Noot: 1) Electrolyse 2H2O -> 2H2 + O2, dus 1 kmol H2O -> 1 kmol H2, H2 = 2 kg/kmol, H2O = 18 kg/kmol -> 9 kg H20 -> 1 kg H2,  9 kg H20 = 0.009 m3 H20 * 4 kWh/m3 = 0.036 kWh, H2 = 33.3 kWh/kg -> 0.036 / 33.3 = 1.1 promille.

 

Zon en windenergie over 10 jaar onder de 10 Euro/Mwh?

In een recente discussie op LinkedIn over de vraag of renewables in de toekomstige energievraag van Nederland kunnen voorzien, haalde ik een interview aan met David MacKay in de Guardian waarin hij stelt dat het idee dat de energievraag van de UK kan worden ingevuld met renewables een “appalling delusion” is. Vrij vertaald: een verschrikkelijk waanidee.

Foto: The Guardian

MacKay stelt in het interview dat de verstandige oplossing voor de UK bestaat uit een combinatie van kernenergie en CO2 afvang en opslag (CCS) en dat daarbij geen plaats is voor wind en zon omdat de energie die daarmee wordt opgewekt al is betaald met kernenergie.

Omdat Nederland niet zo heel verschillend is van Engeland is mijn stelling dat Nederland er goed aan doet deze route serieus te onderzoeken en dat investeringen in zon en wind in Nederland daarmee waarschijnlijk weggegooid geld zijn.

Ik kreeg de volgende reactie:

“Het duurt waarschijnlijk minimaal 10 jaar voordat we hier een nieuwe kerncentrale zouden kunnen hebben. Tegen die tijd zitten zon en wind waarschijnlijk onder 10 €/MWh, mits men natuurlijk niet zo dom is om alles hier of onze (dure) omgeving te gaan produceren. Hoe kijk je dan aan tegen de verschillende varianten?”

Omdat deze reactie zoveel discutabele aannames bevat zou een antwoord niet in de ruimtelimiet van een LinkedIn post hebben gepast. Daarom hierbij een reactie in een ander format.

Mijn referenties zijn niet uitputtend, vaak neem ik het eerste Google resultaat dat betrouwbaar overkomt. Er zijn vast andere getallen te vinden, maar in onderstaand betoog gaat het om ordes van grootte waardoor het niet op de laatste nuances aankomt.

1. Duurt het inderdaad minimaal 10 jaar voordat er een nieuwe kerncentrale in Nederland staat?

In principe bestaat de benodigde bouwtijd voor een kerncentrale – en in feite ieder bouwsel – uit drie componenten: 1) ontwerptijd, 2) doorlooptijd vergunningen, 3) bouwtijd. Voor een kerncentrale is geen van deze tijden triviaal. De huidige kerncentrales in de wereld zijn voor het overgrote deel generatie 1 en 2 “pressurized water reactors” (PWR’s), dit zijn ontwerpen uit de jaren 50-70. Inmiddels zijn er ook een aantal generatie III centrales gebouwd (Japan, Rusland, VS, China) en verkeert generatie IV nog in de ontwerpfase.

Ontwerptijd

Aangenomen dat Nederland een generatie III centrale zou willen bouwen, dan zijn daarvoor op dit moment een aantal commerciële ontwerpen beschikbaar. Gelet op de andere twee tijden zou de ontwerptijd dus niet de beperkende factor moeten zijn.

Doorlooptijd vergunningen

Is het lastigste te voorspellen. Delta rekende destijds 2 jaar doorlooptijd voor de vergunningaanvraag voor een tweede Borssele kerncentrale, maar dat lijkt mij zeer optimistisch. Ik denk dat het al snel een jaar of 5 duurt voordat alle beroeps- en bezwaarprocedures zijn afgerond. Maar rijksweg 4 door Midden Delfland laat zien dat het ook 50 jaar kan duren.

Bouwtijd

Delta rekende destijds op 5 jaar bouwtijd voor de tweede kerncentrale, maar recente projecten in Frankrijk, Engeland en Finland hebben allemaal te maken met flinke vertraging. Het is de vraag of de enorme (3200 MW) kerncentrale Hinkley Point in de UK in minder dan 10 jaar bouwtijd zal worden afgerond. In China is men wel in staat om centrales binnen 5 jaar te bouwen en op te leveren.

De meter gaat lopen vanaf het moment dat een partij een vergunningaanvraag indient. Gelet op het huidige politieke klimaat lijkt dit niet iets dat op korte termijn te verwachten is. Maar zelfs dan lijkt het dat je al snel 10 tot 15 jaar verder bent voordat de centrale er staat.

Conclusie

Ik denk dat 10 jaar te optimistisch is, ik denk niet dat er voor 2035 een nieuwe kerncentrale in Nederland kan staan.

Dat geeft wind en zon dus in principe meer tijd om goedkoper te worden, maar daarmee ben je er nog niet.

Hinkley Point kerncentrale in aanbouw. Foto Edf.

2. Kost energie uit zon en wind over 10 jaar inderdaad minder dan 10 Euro/MWh?

Om te beginnen is het onjuist om elektriciteit van wisselende bronnen als zon en wind te vergelijken met elektriciteit uit continue bronnen als kolen, gas en kernenergie op basis van een prijs per kilowattuur, omdat dit kosten voor het wisselende aanbod van zon en wind niet verdisconteert. Pas als de kosten voor de opslag van zon en wind elektriciteit wordt meegenomen kan een vergelijk op basis van Euro/MWh worden gemaakt. Juist deze opslag is een enorm probleem en nog kostbaarder dan de opwekking zelf.

Op dit moment lopen veel partijen in Nederland warm voor waterstof als opslag van zon en wind elektriciteit. Dat is vreemd, want deze waterstof route is alleen al uit energetisch oogpunt zeer onaantrekkelijk. Omzetting van elektriciteit naar waterstof door middel van elektrolyse gaat gepaard met een energieverlies van tenminste 20% alleen al in de electrolyzer. Daarbij komen dan nog de compressie-, transport- en opslagverliezen. Vervolgens moet de waterstof weer worden omgezet naar elektriciteit om van een werkelijke elektrische opslag te kunnen spreken. Brandstofcellen hebben een rendement van gemiddeld 50%, dus de overall efficiency van deze waterstofroute is slechter dan 80% * 50% = 40%. Met andere woorden 60% van de elektrische energie gaat verloren. Als de kosten van dit verlies en andere verliezen worden doorberekend in de elektriciteitsprijs van zon en wind dan is de werkelijke kostprijs dus tenminste 2.5 maal zo hoog, maar als ook de kosten van de installatie wordt verrekend zal het eerder een factor 3 tot 4 zijn.

Als wind en zon moeten concurreren met CO2-vrije kernenergie moeten deze dus een 3 tot 4 maal zo lage Euro/MWh prijs hebben.

In de eerste aanname is de factor tijd genoemd. Het is goed om je te realiseren dat van bovenstaande waterstofroute nog helemaal niets is gerealiseerd. Alles is nog experimenteel. De grootste elektrolyzer in Nederland heeft een vermogen van 1 MW en men denk na over een elektrolyzer van 20 MW wat dan meteen de grootste van Europa zou zijn. Kernenergie duurt lang, maar als tijd een factor is, dan duurt zon en wind met waterstof opslag nog veel langer.

Op dit moment (2017) kost elektriciteit uit offshore wind tussen 103 en 198 USD/MWh. Hoe dat binnen 10 jaar met een factor 10 tot 20 kan worden verminderd is een raadsel. De windparken komen op steeds grotere afstand te liggen en de efficiency van turbines zit al jaren tegen of op het praktisch maximaal haalbare 50% van 59%. Alles zou dus moeten komen uit schaalvergroting en besparingen in aanleg en onderhoud. Zelfs Ad van Wijk – die je toch niet van overmatig conservatisme kunt betichten – durft niet lager te gaan dan 25 Euro/MWh. Daarbij zijn alle aansluitkosten al doorgesluisd naar de netbeheerder en komen niet meer in dit bedrag voor. Kosten die in tegenstelling tot kernenergie wel moeten worden gemaakt en door de maatschappij moeten worden betaald.

De kosten voor zonne-elektriciteit dalen voortdurend. De laagste kosten worden op dit moment (2017) in India gerealiseerd met 75 USD/MWh. Niet alleen is India een lage lonen land, maar ook de zoninval is meer dan twee maal die van Nederland. Dus zon in Nederland zal altijd minstens twee maal zo duur zijn als de goedkoopste opwekking in de wereld. Met 150 USD/MWh wijkt dat dus niet zoveel af van offshore wind.

“So now there’s this widespread belief that solar is a wonderful thing, even though … Britain is one of the darkest countries in the world.”

De kosten van elektriciteit uit kernenergie bedragen ongeveer 95 USD/MWh. De elektriciteitskosten van Hinkley Point die als extreem duur worden beschouwd bedragen 104 Euro/MWh.

En al zouden zon en wind in de buurt van kernenergie komen, dan zijn de enorme aanslag die ze plegen op de leefomgeving reden genoeg om ze af te wijzen. De maatschappelijke kosten zijn veel te hoog.

Conclusie

Zon- en windenergie hebben dus nog een lange weg te gaan en het lijkt mij zeer onwaarschijnlijk dat ze in Nederland ooit een vergelijkbaar vermogen tegen een vergelijkbare kostprijs zullen kunnen leveren, laat staan binnen de realisatietermijn van een kerncentrale.

3. Is men “niet zo dom” om alles hier te produceren?

Op dit moment wordt er zo’n 12 tot 14 miljard Euro per jaar in Nederland uitgegeven aan duurzame energie. Men verwacht dat dat in 2050 zal stijgen naar 20-25 miljard per jaar. Niet alle duurzame energie komt ook uit Nederland, zo wordt er ook dit jaar weer 3.6 miljard uitgegeven aan biomassa voor met name kolencentrales.

Wellicht zijn er nog andere vormen van duurzame energie-import, maar het lijkt me redelijk om aan te nemen dat het overgrote deel van deze miljarden wordt besteed aan de opwekking van duurzame energie in Nederland en de directe omgeving (Noordzee).

Het antwoord op de vraag of men “zo dom” is om alles hier te (willen) produceren is dus bevestigend.

Omdat de discussie ging over de energievoorziening in Nederland gaat de vragensteller kennelijk uit van een scenario waarbij duurzame zon- en windenergie elders kan worden opgewekt en dan naar Nederland kan worden getransporteerd. Ad van Wijk promoot ook dergelijke scenario’s en dan met waterstof als energiedrager.

Ik heb hierboven al aangegeven dat bij de waterstofroute tenminste 60% van de energie verloren gaat en dat de kosten van deze omzetting in de prijs van de energie moeten worden verdisconteerd. In geval van import komen daar de transportverliezen en -kosten nog bij. Ook zal de vrije markt de importenenergie duurder maken. Immers, bij voldoende lage prijs zullen er meer partijen geïnteresseerd zijn. Dit concurrentie effect speelt minder als de stroom in eigen land wordt opgewekt.

Maar dan nog, stel dat je elektriciteit als waterstof concurrerend naar Nederland zou kunnen halen, waarom zou je dat doen? Waarom zouden landen zolang ze niet 100% duurzaam zijn, hun duurzame energie naar Nederland exporteren? Waarom zou Nederland extra kosten maken en extra emissies genereren om de energie naar Nederland te halen als deze ook in het land van oorsprong de mondiale CO2 uitstoot vermindert? CO2 kent geen grenzen, waarom zouden wij die dan wel hanteren? Energieverliezen in de waterstofroute en energieverliezen bij het transport van deze waterstof zijn gemiste kansen om de mondiale CO2 uitstoot te verminderen. Het is contraproductief. Pas als een land van oorsprong alle energie voor eigen gebruik duurzaam heeft ingevuld wordt het interessant – ondanks de energieverliezen – om te kijken of de overtollige duurzame energie kan worden geëxporteerd.  Zolang dat niet het geval is, is het klimaat er bij gebaat de energie te gebruiken waar deze is opgewekt.

Conclusie

Ik denk niet dat de vragensteller de visie van David MacKay overtuigend heeft weerlegd. Het wordt tijd dat mensen kernenergie in Nederland weer serieus gaan overwegen en niet vluchten in wensdenken uit goedbedoelde intenties of uit minder goed bedoeld eigenbelang. Het gaat over ons landschap en onze leefomgeving. En om publiek geld. Heel veel publiek geld.

“I have always tried to avoid advocating particular solutions but maybe because time is getting thinner I should call a spade a spade.”

Treinen op waterstof, een goed idee?

Groningen en Friesland willen in 2018 een proefrit houden met de eerste Nederlandse trein op waterstof. Volkskrant

Op verzoek van Friesland en Groningen onderzocht ingenieursbureau Arcadis de haalbaarheid van een waterstoftoekomst op het noordelijke spoor. Het oordeel was positief. Arcadis

Arcadis: “Momenteel vindt de exploitatie van regionale treindiensten in de provincies Groningen en Fryslân voornamelijk plaats met diesel aangedreven treinen. Om enerzijds tot een CO 2 neutraal spoor te komen in de toekomst en anderzijds de exploitatiekosten te beperken, worden alternatieven voor diesel aangedreven treinen onderzocht. De aanleg van bovenleiding (elektrificatie) kan een alternatief zijn, maar vergt ook aanzienlijke investeringen. Een alternatief voor het aanleggen van bovenleiding zou het gebruik van waterstof als brandstof kunnen zijn, aangezien bij de verbranding simpelweg water wordt geproduceerd.”

De doelstelling van treinen op waterstof is dus:

1. CO2 vermindering
2. Verlaging van de kosten

Zoals Arcadis aangeeft ligt het aanleggen van een bovenleiding voor de hand, immers de meeste treinen in Nederland maken gebruik van een bovenleiding. Deze optie wordt echter niet onderzocht en de waterstof variant wordt ook niet met elektrificatie vergeleken. Dat is vreemd. Ook wordt er niet gekeken naar alternatieven zoals aardgas in gecomprimeerde (CNG) of vloeibare vorm (LNG).

Er is maar één smaak: waterstof moet het zijn.

Of daarmee het belastinggeld op de meest effectieve manier wordt ingezet is de vraag.

Het rapport van Arcadis bevat een aantal getallen om wat sommetjes met de waterstof trein te maken.

Waterstof moet worden gekocht. Daarvoor worden een aantal bronnen gegeven met verschillende prijzen: als bijproduct van chemische processen bij Akzo, 5 Euro/kg, gekocht bij industriële gassenleverancier Air Products 7.90 Euro/kg en gemaakt uit aardgas 9.42 Euro/kg. Het rapport gaat uit van het laagste getal: 5 Euro/kg.

Dat is interessant, want als waterstof in voldoende mate voor dat bedrag bij Akzo te koop is, dan zou Air Products geen waterstof meer verkopen. Dit lijkt dus een optimistische aanname.

Voor één megawattuur (MWh) aan energie is ongeveer 27.7 kg waterstof nodig, daarmee laten de waterstof prijzen zich als volgt omrekenen, Akzo: 5 Euro/kg * 27.7 kg/MWh = 139 Euro/MWh, Air Products: 7.9 * 27.7 = 219 Euro/MWh en uit aardgas 9.42 * 27.7 = 261 Euro/MWh.

Ter vergelijking, aardgas kost op het ogenblik ongeveer 15.5 Euro/MWh. Endex

Dus waterstof gekocht bij Air Products is 219 / 15.5 = 14 maal zo duur als aardgas, maar ook in het optimistische scenario is waterstof 139 / 15.5 = 9 maal zo duur als aardgas.

In het meest optimistische scenario is waterstof 9 maal zo duur als aardgas.

Daarmee zou je op z’n minst kunnen stellen dat in het bereiken van doelstelling 2, het verlagen van de kosten, een enorme kans wordt gemist door aardgas uit te sluiten. Het kan niet anders dan dat ook diesel veel goedkoper is dan waterstof.

Als alternatieve bron voor waterstof wordt ook elektrolyse genoemd. Daarbij wordt water met behulp van elektriciteit gesplitst in waterstof en zuurstof. Opgegeven rendement: 52%. Dit gegeven is interessant in een vergelijking met elektrificatie van het spoor, immers via deze waterstof route gaat alleen al bij het maken ervan 48% van de elektriciteit verloren die anders op de bovenleiding zou kunnen worden gezet.

Maar met het maken van waterstof uit elektriciteit zijn we er nog niet, de waterstof moet weer worden omgezet naar elektriciteit om de elektromotor van de trein te voeden. Voor deze omzetting gaat Arcadis uit van brandstofcellen met een rendement van 55% bij vol vermogen. Bij deze conversie stap gaat dus nog eens 45% van de energie verloren.

Van de elektriciteit die gebruikt is om waterstof te maken wordt dus uiteindelijk 0.52 * 0.55 = 29% gebruikt om de trein voort te bewegen.

71% van de elektriciteit gaat verloren bij de inzet van waterstof uit elektrolyse als brandstof voor treinen.

Als deze elektriciteit direct op de bovenleiding zou zijn gezet zou slechts een fractie – ongeveer 15% – daarvan verloren zijn gegaan. Jan van Staveren

Dus in vergelijking met een bovenleiding wordt bij het bereiken van doelstelling 1, het beperken van CO2 emissies ook een kans gemist, want bij gebruik van waterstof moet bijna 5 maal zoveel elektriciteit worden opgewekt.

Het kan haast niet anders of er moet nog een ander doel ten grondslag liggen aan het laten rijden van treinen op waterstof, want

voor het beperken van de kosten of het verminderen van CO2 zijn er betere oplossingen dan de inzet van waterstof.