Wanneer is warmte een probleem?

Maar hoe kan het dat er ‘gigantisch veel’ warmte vrijkomt bij kernenergie, en dat dit toch geen probleem zou zijn? Dit vraagt om wat rekenwerk. Daarbij bestaat er een belangrijk verschil tussen het ‘grote plaatje’ (wereldwijde opwarming) en het ‘kleine plaatje’ (lokale opwarming).

We kijken eerst naar het ‘grote plaatje’ van die restwarmte. David MacKay deed dat al in 2009, in zijn boek ‘Sustainable Energy Without the Hot Air’.² Op de pagina waarnaar we verwijzen legt hij uit dat het verdubbelen van de CO2-concentratie ertoe leidt dat het verwarmen van de atmosfeer met gemiddeld 4 Watt per vierkante meter toeneemt (ten opzichte van de 238 Watt per vierkante meter die de oceanen en landmassa’s aan de zonnige kant van de aarde gemiddeld opnemen). Stel nou, zegt MacKay, dat over honderd jaar er 10 miljard mensen op aarde wonen, die allemaal net zoveel energie gebruiken als het rijke deel van de bevolking nu. En stel dat ze die energie helemaal opwekken met warmte producerende bronnen, dus fossiele energie, kernenergie en geothermie. Samen zullen die bronnen gemiddeld 0,1 Watt extra warmte per vierkante meter produceren, ofwel één veertigste deel van de opwarming die we nu met klimaatbeleid proberen te voorkomen. U mag zeggen of u dat een ‘gigantisch probleem’ vindt.

Nu het ‘kleine plaatje’. Dat is een ander verhaal, omdat het koelwater lokaal wordt geloosd, en dat kan goed merkbaar zijn. Inderdaad heeft warm water ecologische effecten: het neemt bijvoorbeeld minder zuurstof op, en met name als de watertemperaturen in de zomer toch al hoog zijn, kan het zeker een probleem zijn als het koelwater bijvoorbeeld de Westerschelde te veel gaat opwarmen. Het is daarom goed om te weten dat de wettelijke normen voor warmtelozingen al streng zijn: ze mogen niet leiden tot opwarming boven de 25 graden Celcius. Mogelijk zal deze norm nog strenger worden. In lekentaal betekent deze norm dat een vis veilig langs de uitlaat van het koelwater moet kunnen zwemmen. Als dat niet meer het geval is, moet de lozing van koelwater worden teruggedraaid, en de kerncentrale op halve kracht draaien, of zelfs tijdelijk helemaal worden uitgezet.

De uitbater zal hier al vóór de bouw van de centrale veel aandacht aan besteden. Immers, het tijdelijk uitzetten van de centrale kost (veel) geld. Gelukkig zijn er veel mogelijkheden om de lozing van koelwater te beperken, of zelfs te voorkomen. We lopen kort een aantal langs.

Koeltorens. Een bekende oplossing is het plaatsen van koeltorens: de bekende bouwwerken die velen aan kerncentrales doen denken, maar die ook bij biomassa-, kolen en andere centrales worden gebruikt. Ze kunnen erg groot zijn, en de Borsele Voorwaarden Groep heeft al laten weten dat men ze niet wenst. Strikt genomen kan de initiatiefnemer dit naast zich neerleggen, maar er zijn ook andere oplossingen mogelijk.

Koelvijvers. Eigenlijk is er een hele reeks mogelijkheden tussen torens en vijvers, zoals de bassins die bij de kerncentrale van Neckarwestheim zijn gebouwd. Dergelijke bassins of vijvers zijn veel minder hoog dan koeltorens, maar ze vergen wel meer landoppervlak, dat binnen het Sloegebied schaars is.

Luchtkoeling. In hoeverre deze optie toereikend is voor grote kerncentrales is niet helemaal duidelijk. Echter voor de SMR van bijvoorbeeld GE Hitachi, de BWX-300, die momenteel in Canada al in aanbouw is, is luchtkoeling een reeds beschikbare optie. Het elders genoemde, bij Stichting e-Lise bekende initiatief voor de eerste Nederlandse SMR ziet dit zelfs als de standaardoptie. Bij deze optie zal een kerncentrale geen koelwater lozen.

Tijdelijk stoom afblazen. Een snelle optie om tijdens koelwaterbeperkingen tijdelijk vermogen te kunnen blijven leveren is het afblazen van stoom. Deze aanpak wordt soms ook toegepast bij kolencentrales. Het is te overwegen hier bij het ontwerp al over na te denken.

Benutting in warmtenetten. De temperatuur van het koelwater van de huidige kerncentrale van Borssele maakt het geschikt voor diverse toepassingen, waaronder stadsverwarming of warmte voor industriële processen of kasbouw. In hoeverre deze warmte rendabel toepasbaar is, hangt van veel dingen af, maar plannen kunnen worden ingediend bij EZK.

Tot slot is een combinatie van bovenstaande mogelijkheden eveneens een optie.

Stikstof als ideale bouw-vertrager

Bij stikstof in relatie tot bouwprocessen gaat het altijd om de emissies die plaatsvinden tijdens de bouw, en dat biedt mogelijkheden voor rechtszaken en vertragingen bij de milieueffectrapportage. Hier ligt in principe ook een mogelijkheid om bijvoorbeeld windturbine-projecten te vertragen, maar rechtszakenclubs zoals Mobilization for the Environment (MOB) richten hun juridische pijlen daar gewoonlijk niet op. Maar wel op een project van de ‘fossiele industrie’ zoals ‘Porthos’. Nou stelt Johan Vollenbroek van MOB dat hij tegen de CO2-opslag ‘Porthos’ niet had geprocedeerd als ‘als de fossiele partijen achter Porthos hadden afgezien van klimaatsubsidies én er stikstofluw gewerkt zou worden’.³

We zullen zien of MOB bij de bouw van kerncentrales zich ook zo terughoudend zal opstellen. In geval dat niet zo mocht zijn, dan zal stichting e-Lise voor de rechter graag komen uitleggen dat kernenergie, zodra de centrale draait en stroom uit aardgas vervangt. Ieder kilowattuur elektriciteit uit aardgas brengt een hoeveelheid stikstofoxiden (NOx) in de lucht. Dat betekent dat ieder kilowattuur kernenergie stikstofuitstoot bespaart, en dat deze besparing begint zodra de kerncentrale draait. Een besparing die vice versa ophoudt zodra de kerncentrale stopt.

MOB heeft hierover gezwegen toen de Duitse kerncentrales nodeloos werden gesloten. Net zoals ze zweeg toen de Belgische kerncentrales nodeloos sloten.⁴ Ook zweeg ze over de kolossale toename van CO2-uitstoot die het gevolg was van deze desastreuze, politieke geïnspireerde beslissingen. De lezer mag voor zichzelf bepalen hoeveel moreel krediet clubs zoals het MOB eigenlijk verdienen.

De materiaal-opgave: een kolossale puzzel, mogelijk verrassende oplossingen

De vraag over politiek is het eenvoudigst te beantwoorden. Zowel de grondstoffen voor kernenergie als de grondstoffen voor zonnepanelen en windturbines zijn op dit moment alleen in voldoende mate beschikbaar als we zaken doen met landen die het niet al te nauw nemen met milieu en mensenrechten. Voor de grondstoffen, en vaak ook de componenten, van zonnepanelen zijn we grotendeels afhankelijk van China. Ook komt het materiaal voor de ‘supermagneten’ waar veel windturbines gebruik van maken, vrijwel uitsluitend uit China.⁹

Kernenergie staat er wat dat betreft al iets beter voor: uranium komt weliswaar voor een belangrijk deel uit Kazachstan, maar ook Australië en Canada beschikken over grote reserves. Door de stijgende uraniumprijzen krijgt de mijnbouw in die laatste landen nu een nieuwe impuls. De verrijkingscapaciteit van uranium in de westerse wereld heeft echter nog te lijden onder het gebrek aan investeringen van de afgelopen decennia. Daardoor zal zeker een deel van de westerse landen hierin nog een tijd lang afhankelijk blijven van Rusland. Hier wordt nu hard aan gewerkt – Urenco in Almelo werkt bijvoorbeeld aan verdubbeling van zijn verrijkingscapaciteit – maar het zal vele jaren duren voordat het Westen voor zijn kernbrandstof echt onafhankelijk is van landen waarmee we liever geen zaken doen.

Qua milieu-impact ligt de zaak ingewikkelder. Laten we beginnen met het goede nieuws: of je nu naar uraniumbouw kijkt of naar de winning van materialen die nodig zijn voor energie uit zon en wind: ten opzichte van fossiele brandstoffen zijn beide vormen van mijnbouw in principe een fikse stap vooruit. Met dat ‘in principe’ wijzen we erop dat de vraag hóe de mijnbouw wordt bedreven, een belangrijke is. Het is gemakkelijk om slechte voorbeelden te selecteren en op grond daarvan een materiaal of technologie de deur te wijzen. Neem bijvoorbeeld de uitgeputte goudmijn van Yellowknife, in de Northwest Territories van Canada.¹⁰ Na de sluiting liet het mijnbouwbedrijf 200.000 ton zwaar giftig arsenicumhoudend mijnafval achter, dat de overheid nu probeert op betaalbare wijze in bevroren staat te houden, terwijl het klimaat rond de mijn opwarmt. Dit verontrustende voorbeeld toont alle aspecten van onverantwoordelijk gedrag van een mijnbouwexploitant. Een voorbeeld dat desondanks geen reden is om op te houden met het gebruik van goud. Want goud is een onmisbaar materiaal in onze economie, én in de energietransitie. Waar het op aankomt, is ervoor te zorgen dat de winning ervan op een verantwoordelijke manier gebeurt, die mensenrechten respecteert, en zo min mogelijk milieuschade toebrengt. In feite kunnen we dit als Westerse wereld alleen realiseren door zoveel mogelijk mijnbouw op ons eigen grondgebied te ontwikkelen. Dit komt echter maar mondjesmaat op gang.

Wat we in de tussentijd kunnen doen, is een zo eerlijk mogelijk vergelijk maken tussen de impacts van verschillende technologieën. Eén van de meest indrukwekkende pogingen in deze richting is een zogenaamde ‘metastudie’ (een kritisch wetenschappelijk vergelijk van een groot aantal wetenschappelijke studies) waaraan zowel de World Nuclear Association (WNA) als de International Renewable Energy Agency (IRENA) hebben meegewerkt. Over dit rapport hebben we elders uitgebreid geschreven, maar de belangrijkste conclusie is dat energie uit zon aanmerkelijk schoner is dan fossiele energie, en wind en kernenergie op dit moment de schone toppers zijn.¹¹

Wat we daarnaast kunnen en moeten doen, is de behoefte aan mijnbouw in de toekomst zoveel mogelijk beperken. Zuinig zijn met energie, uiteraard, maar een groot deel van de wereldbevolking leeft nog in energie-armoede. Er is voorlopig vooral veel méér energie nodig. Hoe beperk je dan de mijnbouw? Voor energie uit zon en wind is de hoop deels gevestigd op het recyclen van de materialen waar de panelen en turbines van gemaakt zijn, deels op het verder optimaliseren van de technologie. Voor kernenergie is de hoop gevestigd op uitbreiding van het reactorpark met elders al genoemde reactoren die steeds beter in staat zijn de energie-inhoud van de nucleaire brandstof volledig te benutten. Zoals de al genoemde reactor van het Nederlandse Thorizon.

Het bijzondere is dat op het niveau van mijnbouw er veelbelovende mogelijkheden zijn voor synergie tussen kern, wind en zon. Zo is in de rotsen die vermalen moeten worden om er de zeldzame aarden uit te halen, vaak ook uranium en thorium aanwezig. Door alle stoffen die energie kunnen leveren er zoveel mogelijk uit te halen, houd je per kilo rots meer energie over, en minder schadelijk afval.