21-03-2008
'Terugdringen broeikaseffect zware klus'
Terugdringen van het broeikaseffect: het kan. En het hoeft niets eens zo veel te kosten. Dat was de conclusie van het onlangs verschenen derde IPCC-rapport. Tim van der Hagen, hoogleraar Reactorfysica aan de TU Delft, is het daar helemaal mee eens. Maar dan moet er, zeker op technologisch gebied, ´echt ontzettend veel gebeuren´.
Energiebesparing is hot. De spaarlamp is in opmars en de zuinige auto komt eraan. Maar deskundigen verwachten niet dat dit soort initiatieven mondiaal veel zoden aan de dijk zullen zetten. Vooral dankzij de opkomst van China, India en de ontwikkelingslanden, zal de vraag naar energie blijven stijgen; de komende vijftig jaar met minimaal vijftig procent. Als we niets doen, zal de uitstoot van CO2 in die periode verdrievoudigen. Willen we dat voorkomen, willen we de uitstoot bijvoorbeeld stabiliseren op het huidige niveau, dan zijn ingrijpende maatregelen onvermijdelijk. Tim van der Hagen kan ze zo opsommen:
´Als je in 2050 de uitstoot van CO2 gelijk wil hebben aan wat deze nu is – dan hebben we haar dus nog helemaal niet teruggedrongen, zoals we eigenlijk zouden willen – dan moeten we jaarlijks zeven gigaton koolstof minder in de atmosfeer dumpen. Om de uitstoot met een gigaton per jaar te verminderen, zouden we de efficiëntie van de auto wereldwijd moeten verdubbelen – of we rijden half zo veel, dat is hetzelfde. Verdrievoudigen van het aantal kerncentrales scheelt ook een gigaton koolstof in de atmosfeer. Of we moeten zevenhonderd keer zoveel zonne-energie maken dan nu, of vijftig keer zoveel windenergie. We staan, kortom, voor een enorme opgave.´
Moeten we niet gewoon voluit inzetten op de ontwikkeling van zonne-energie?
Zonne-energie is de ultiem energiebron van de toekomst. Maar op dit moment bedraagt de bijdrage van zonne-energie eenhonderdste procent. Zelfs als we uitgaan van een spectaculaire groei van deze technologie, zoals die van de chipsindustrie de afgelopen jaren, dan bedraagt die bijdrage in 2030 twee procent en pas rond 2050 dertig procent. In de komende decennia speelt zonne-energie geen rol van betekenis. Maar we moeten er wel hard op inzetten.´
´Wat ook heel belangrijk wordt, en waar veel onderzoek aan moet worden verricht, is de opslag van energie. Zonne- en windenergie zijn variabele energiebronnen; de energie die daarmee wordt opgewekt, moet worden opgeslagen. In batterijen, of in de vorm van waterstof. De ontwikkeling van batterijen gaat momenteel bliksemsnel; denk maar aan mobiele telefoons. Het mooiste is natuurlijk als we productie en opslag van energie kunnen integreren. Hier in Delft werken we aan flexibele zonnecellen, die je dus overal op kunt plakken, die tegelijkertijd dienst doen als batterij. Straks hebben we apparaten waarvan de buitenkant tegelijkertijd zonnecel en batterij is. Daar gaat het naartoe.´
Hoe overleven we dan de komende decennia?
Uitgangspunt moet zijn het op peil houden van de energievoorziening. Je kunt niet zeggen: we schakelen over op duurzaam en daar laten we het bij; dan valt de maatschappij stil. We zullen dan gebruik moeten maken van fossiele brandstoffen, waarbij je CO2 afvangt, van kernenergie, van tweede generatie biofuels (niet gebaseerd op maïs of suikerriet, maar op de verwerking van houtachtige afvalproducten tot brandstof) en ook, een beetje, zeg 15%, van windenergie.
Ik hoor niets over kernfusie.
Dat is een fantastisch interessante technologie die ongetwijfeld veel spin off zal leveren, maar de commerciële toepassing ligt echt heel ver weg. Daarvan verwacht ik de komende decennia geen substantiële bijdrage.
<!--[if !supportLineBreakNewLine]-->
<!--[endif]-->
En we ontkomen niet aan kernenergie.
´Nee. In de World Energy Technology Outlook 2050 van de Europese Commissie, die in januari verscheen, wordt voorspeld dat de mondiale bijdrage van kernenergie de komende decennia vierenhalf keer groter zal worden. En als de politieke druk op CO2-reductie erg groot wordt, zelfs zes keer zo veel. Bedrijven zullen steeds meer kerncentrales bestellen. De voordelen van kernenergie zijn bekend: grootschalig inzetbaar, betaalbaar en nagenoeg CO2 vrij. Een ander groot voordeel van kernenergie is dat de energieprijs zo voorspelbaar is.
Bij gas- of kolengestookte centrales wordt de prijs per kilowattuur voor een groot deel bepaald door de grondstofprijs. Wordt het gas duurder wordt de stroom duurder. Bij kernenergie bestaat de prijs grotendeels uit de kosten van de bouw van de kerncentrale - inderdaad een hele investering. De uraniumprijs bepaalt maar vijf procent van de stroomprijs. Stel dat uranium twee keer zo duur wordt, dan heeft dat nauwelijks invloed op de prijs.´
Wat gaan we doen met die berg radioactief afval?
Ik vind dat we moeten inzetten op duurzame, inherent veilige kerncentrales. Centrales die zuinig met hun grondstoffen omgaan en waarmee onder geen enkele voorwaarde ooit iets catastrofaal mis kan gaan. Dat betekent: inherent veilige snelle kweekreactoren. De huidige ´thermische´ reactoren gebruiken minder dan een procent van het uranium.. In snelle kweekreactoren gaan de kernreacties verder: het grootste deel van het uranium wordt verspleten of in de reactor omgezet in plutonium en dan alsnog gespleten.'
'Zestig procent van de grondstof wordt op die manier gebruikt. Daar moet je dus voor kiezen. En daar komt bij dat het afval uit kweekreactoren veel korter gevaarlijk is. In de gebruikte splijtstof uit thermische centrales zit plutonium. Het is maar eén procent, maar dat plutonium blijft 200.000 jaar radioactief. Dat is waar Greenpeace het altijd over heeft. Het afval uit snelle kweekreactoren bestaat uitsluitend uit splijtingsproducten en is maar een paar honderd jaar gevaarlijk. Maar een inherent veilige snelle kweekreactor bestaat nog niet. En dat is toch waar we naar toe moeten: de vierde-generatie kernreactoren: een snelle kweekreactor, inherent veilig, met afval dat maar een paar honderd jaar gevaarlijk is en dat gegarandeerd veilig wordt opgeslagen Als ik Greenpeace was, zou ik daar op inzetten. Maar ja, zolang dat niet gebeurt, en zolang uranium spotgoedkoop is, zal de kernenergielobby geen behoefte hebben om daar hard aan te trekken.´
Er is meer dan genoeg uranium, dus die prijs zal nooit stijgen. Die centrales komen er nooit.
Jawel. Door een consortium van landen, waaronder de EU Japan, Zuid-Afrika, Canada, Zuid Korea en de VS wordt er hard aan gewerkt. Ik denk dat de vierde generatie reactoren zo rond 2030 commercieel beschikbaar komen.
Hoe maak je een centrale inherent veilig?
Daarvoor moet je eerst begrijpen wat de risico’s zijn. Het probleem is niet de kettingreactie. Iedereen denkt dat als de koelvloeistof in een centrale wegvalt, de centrale op hol slaat. Dat is flauwekul. Als de koelvloeistof wegvalt, stopt de kettingreactie,. Een nucleaire explosie is fysisch onmogelijk. Het probleem zijn de radioactieve splijtingsproducten. Die leveren warmte, ook nadat de kettingreactie stilvalt. Die warmte moet je wegvoeren om te voorkomen dat de temperaturen te hoog oplopen. Dat is wat er in Harrisburg is gebeurd. Als de koelvloeistof wegvalt, moet je er dus voor zorgen dat er voldoende water aanwezig is om de kern af te koelen. Vandaar dat kerncentrales zijn uitgerust met een scala aan noodkoelsystemen die dat voor hun rekening nemen. In een inherent veilige centrale zijn zelfs die noodkoelsystemen overbodig. Kijk! (Hij legt een zwarte ronde kogel op tafel.) In een zogenoemde hoge temperatuur reactor, HTR zit het uranium opgesloten in dergelijke grafietballen. Daaromheen stroomt het koelmiddel, het gasvormige helium. Als die wegvalt stopt de kettingreactie. Door de vervalwarmte die daarna wordt geproduceerd worden deze ballen gloeiend heet. Maar ze blijven heel; alle radioactiviteit blijft in de ballen. Gewone splijtstofstaven zouden zonder noodkoelsystemen barsten; dan heb je een probleem. '
'De nu in aanbouw zijn kerncentrale in Finland heeft onder het reactorvat een gekoelde betonnen opvangbak, om zlefs voor het geval alle noodkoelsystemen het laten afweten de gesmolten kern te kunnen koelen, zodat geen radioactiviteit naar buiten komt. Deze HTR ballen blijven echter intact en geven hun hitte af aan het reactorvat. Die warmte vindt zijn weg naar buiten. De HTR is daarom inherent veilig. Dat idee werd veertig jaar geleden bedacht in Duitsland, waar zo’n reactor meer dan 20 jaar in bedrijf is geweest. Toen de Duitse overheid de stekker uit het kernenergieprogramma trok, werd het idee bijna voor nop verkocht aan de Chinezen. Daar draait nu een HTR-prototype. Ik heb er een demonstratie meegemaakt. Vol vermogen, dan ineens de koelmiddelstroom stoppen en verder niks. Het werkt. Ze zijn apetrots.
Asjeblieft geen kerncentrales, roepen veel mensen, want daarmee kun je kernwapens maken.
Het ligt wat genuanceerder. Proliferatie is een politiek en sociaal probleem. Om kernwapens te maken heb je geen kerncentrale nodig. Voor een bom heb of je zeer hoog verrijkt uranium-235 of plutonium-239 nodig. In de splijtstof voor kerncentrales zit vijf procent U-235; voor een bom heb je 95 procent nodig. Je kunt uranium verrijken, dat is een lastige en tijdrovende klus, maar je hebt er geen kerncentrale voor nodig. De basistechnologie voor het verrijken van uranium is algemeen bekend. Voor de andere route, via Pu-239 heb je wel een kerncentrale nodig. In een kerncentrale kan uranium worden omgezet in Pu-239, maar dan moet je de reactor om de zes weken stilleggen om dat plutonium eruit te halen voordat het zichzelf vervuilt en onbruikbaar wordt. Dat kon bij de Russische ´hybride´ reactoren, die een civiele en militaire functie hadden. Chernobyl was er zo een. Bij de in het Westen gangbare reactortypen is dat ondoenlijk.´
Denk je dat de angst voor kernenergie zal verdwijnen?
Ik denk van wel. Je ziet de meningen hierover kantelen. Men beseft steeds meer dat energie niet vanzelfsprekend is, dat we toe moeten naar een mix van energiebronnen en dat kernenergie misschien toch niet zo´n slechte optie is. Het is een generatiekwestie. De vorige was er heilig van overtuigd dat kernenergie schadelijk is. Ik zit er qua leeftijd een beetje tussenin. Tijdens colleges leg ik de nadruk op het zorgvuldig afwegen van voor- en nadelen van de diverse energieopties. Maar de studenten vragen zich hardop af wat nou eigenlijk het probleem is. Sommigen zeggen: waarom voor elektriciteit niet gewoon volledig overschakelen op kernenergie? Dan wijs ik ze erop dat dat onwenselijk is..´
En als de samenleving straks gewend is geraakt aan kernenergie?
´Nee. Kernenergie blijft voor mij een transitietechnologie, een tussenoplossing, maar wel van lange duur. Wat de verre toekomst betreft zou het toch heel jammer zijn als we de zonne-energie niet zouden benutten. Daar moeten we ons op richten. Dat is de ultieme uitdaging.´
KADER:
Hoe ziet onze energievoorziening er uit in 2040? Samen PvdA-kamerlid Diederik Samsom en VVD-kamerlid Paul de Krom heeft Tim van der Hagen drie futuristische filmpjes gemaakt waarin ze gedrieën als hoogbejaarde experts-van-weleer terugkijken op de omslag in de energiediscussie in het jaar 2007, en wat er van alle dromen en angsten is geworden. De filmpjes zijn te zien op
http://www.new-energy.tvTim van der Hagen is wetenschappelijk directeur van het 3TU Centrum voor Sustainable Energy Technologies (
http://www.3tu.nl) en initiatiefnemer van NODE, het Nederlands Onderzoeksplatform Duurzame Energievoorziening. Een samenwerkingsverband van de drie technische universiteiten, ECN, TNO en enkele universitaire instituten. NODE wil de Nederlandse onderzoeksinspanningen coördineren en daarbij een aanspreekpunt zijn voor de overheid. Meer over NODE op
http://www.energieplatform.nl.
(depers.nl)