HomeInhoud:
De economie van kernenergie en groene energie
Het meningsverschil onder betrokkenen bij de energietransitie over nut en noodzaak van kernenergie gaat tegenwoordig vooral over de kosten. Voor- en tegenstanders presenteren sterk verschillende getallen over de economie van kernenergie en groene energie.
In dit artikel zet ik die getallen naast elkaar en bespreek ik de verschillen en overeenkomsten. Mijn bedoeling is om voor- en tegenstanders te helpen elkaar te begrijpen ten behoeve van efficiëntere discussie.
Ik gebruik de resultaten ten slotte om te onderbouwen waarom voorstanders van kernenergie het zo belangrijk vinden dat kernenergie net zo voortvarend wordt toegepast en geoptimaliseerd als andere duurzame energiebronnen, en dat het niet de facto moet worden uitgesloten zoals op dit moment gebeurt via het Klimaatakkoord.
De behandelde data en grafieken staan hier online. Referenties voor enkele belangrijke rapporten van kennisinstituten over de status en kosten van kernenergie staan aan het eind van het artikel.
Methode
Om een getalsmatige vergelijking van de kosten van verschillende energievoorzieningen te maken is het nodig om die kosten op te delen in posten. Hierdoor kunnen aard en oorzaak van eventuele verschillen in zienswijzen ten aanzien van kosten worden herleid en - hopelijk - beter begrepen.
Er zijn zes kostenposten te onderscheiden die voor elke soort energievoorziening kunnen worden bepaald, te weten:
- Bouwkosten
- Rentekosten
- Beheer-, onderhoud- en sloopkosten
- Brandstofcycluskosten (inclusief afvalverwerking)
- Netwerkkosten (transmissie)
- Achtervang- en opslagkosten
De bouwkosten betreffen de kosten tot de eerste levering van stroom, exclusief rente. Dit worden ook wel de “overnight” kosten genoemd.
De rentekosten zijn de uitkeringen van rente of dividend aan de eigenaren/investeerders van het project gedurende de levensduur.
De beheer-, onderhoud- en sloopkosten betreffen de kosten (exclusief brandstof) gemaakt vanaf eerste stroomlevering tot de afronding van sloop- en herstelwerkzaamheden na einde levensduur. Hierin zitten ook vergunnings- en verzekeringskosten.
De brandstofkosten betreffen de kosten voor inkoop en gebruik van brandstof en afvalverwerking. Bij groene energie (wind en zon) zijn deze kosten nul. Bij kernenergie betreft het de brandstofkosten en de verwerking en eindberging van afval. Bij fossiele energie is het de brandstofkosten en de kosten van het afvangen en opslaan van CO2. De kosten van het afvalbeheer van wind en zon is onderdeel van hun sloopkosten.
De netwerkkosten zijn de kosten van het transporteren van elektriciteit tussen opwekkers en afnemers. Deze kosten zijn voor alle opwekkers verschillend en dienen dus apart te worden bezien. Hierover later meer. De aansluitkosten zijn opgenomen in de bouwkosten.
De achtervang- en opslagkosten ten slotte betreffen de kosten van het dekken van de vraag van afnemers bij uitval van de opwekkers. Deze dekking verdient een gedetailleerde discussie maar wordt hier als volgt gesimplificeerd: er wordt uitgegaan van een economisch optimale combinatie van overcapaciteit, vraagsturing, interconnectie, accu-opslag, waterstof-elektrolyse en gasturbines op basis van waterstof.
Bij stabiele opwekkers betreffen de achtervangkosten slechts de kosten van het in reserve houden van 10% a 20% overcapaciteit in de vloot om uitval door groot onderhoud of storing op te vangen.
Met de zes kostenposten gedefinieerd kan een vergelijking gemaakt worden van de kosten van kernenergie, windenergie en zonne-energie zoals deze gezien worden door tegenstanders van kernenergie.
Energiekosten volgens tegenstanders
Wie wel eens artikelen leest over groene energie ziet het vaak genoeg: vermeldingen van nieuwe laagterecords voor de prijs van zon- en windenergie. Niet zelden worden die lage prijzen vervolgens vergeleken met de prijs van lopende kernenergieprojecten in het Westen. De genoemde prijzen voor wind of zon liggen dan rond de 15 €/MWh op basis van recente veilingen in zonnige of winderige regio's. Voor de prijs van kernenergie wordt dan vaak gewezen op de ruim 110 €/MWh die de Britse overheid garandeert voor de nieuwe kerncentrale bij Hinkley Point C.
De volgende staafgrafiek bevat nu de hierboven genoemde prijzen inclusief hun posten.
Figuur 1
De hoogte van de staaf voor kernenergie ten opzichte van die voor zon en wind in figuur 1 Unknown macro: reference. lijkt het standpunt van tegenstanders te bevestigen dat kernenergie veel duurder zou zijn dan zon en wind.
Er vallen echter wat dingen op. Ten eerste, dat de prijs van kernenergie voor een opvallend groot deel bepaald wordt door slechts één post: rente! Die 8% rente (zie tabel 1) op de investering over de levensduur telt op tot een gigantische som: geld dat betaald wordt door de stroomafnemers aan de investeerders, niet aan de bouwer of het personeel van de centrale. Gaat dit nog wel over de economie van kernenergie? Of gaat het over handel en speculatie?
Verder valt op dat de bouwkosten van kernenergie met 22 €/MWh maar een relatief klein deel vormen van de totaalprijs van 120 €/MWh.
De overige kosten, waaronder ook sloop en afvalbeheersings, vormen samen ook maar een relatief klein deel.
In tabelvorm zijn de getallen als volgt:
Tabel 1
Kennelijk willen investeerders in kernenergie heel veel geld verdienen aan de stroom die de centrale produceert? Misschien zijn ze bang dat ze met allerlei onverwachte kosten zullen worden opgescheept - zoals vervroegde sluiting na de volgende verkiezingen - waarvoor ze buffers willen aanleggen? Of ze hebben in het verleden al veel voorgeïnvesteerd en veel oude verplichtingen die ze eindelijk eens willen gaan voldoen? Of misschien willen ze wel gewoon hun investering snel terugverdienen, lang voordat de centrale is afgeschreven?
Hoe het ook zij: de “nucleaire rente” van Hinkley Point C blijkt erg hoog, en de vraag mag gesteld of het niet wat minder kan?
Voor zon- en windenergie valt juist op hoe laag de rentekosten zijn. Er wordt door investeerders in die “record lage prijs” projecten in het buitenland kennelijk nauwelijks iets verdiend: net genoeg om de bouwkosten te dekken plus een kleine marge. Een rente van 1% is niet veel, hoewel de rente op dit moment historisch laag is. Ook belastingvoordelen voor groene energie kunnen zorgen voor lage rentes.
Die hoge productiviteit van zonne-energie, de capaciteitfactor van 25%, geldt overigens alleen voor landen rondom de evenaar. In Nederland komen we niet tot de helft.
Ook valt op dat er voor wind- en zonne-energie geen onderhoud, netwerk, achtervang en opslagkosten gerekend worden. Die kosten worden voor kernenergie wél meegerekend. Ook windturbines en zonnepanelen moeten echter onderhouden worden, en het zorgen voor voldoende achtervang en backup is zeker niet gratis. Door die kosten weg te laten wordt het kostenverschil tussen kernenergie en zon en wind natuurlijk extra groot.
Energiekosten volgens experts
Hoe langer we naar de grafiek en de tabel kijken, hoe meer vraagtekens we kunnen plaatsen. Tijd dus om de getallen in te vullen zoals die gehanteerd worden door experts van de OESO, de EU, de IEA en andere kennisinstellingen. De grafiek op basis van die getallen wordt dan ongeveer als volgt:
Figuur 2
De hoogte van de staven is nu heel anders, er zijn grote kostenposten bijgekomen voor zon en wind, en de posten zelf verschillen ook met die in de vorige grafiek. Deze verschillen zullen worden verklaard.
Tabel 2
Wetenschappers zijn zich bewust dat het hanteren van verschillende rentepercentages een groot effect kan hebben op de prijs van investeringen met hoge bouwkosten, dus het belangrijkste verschil tussen figuren 1 en 2 wordt verklaard door het toepassen van een uniforme rente van 3% voor alle drie de opwekkers. Dat er in de praktijk hogere of lagere rentes kunnen voorkomen zegt niets over de economie van de betreffende technologie, maar over de afspraken tussen afnemers en investeerders over de hoogte en verdeling van winsten/risico’s die per land en regio kunnen verschillen.
De levensduur van een kerncentrale is niet 40 maar 60 jaar conform de ontwerpspecificaties van moderne centrales, en de bouwkosten zijn verlaagd van 7 naar 5 €/W, op basis van de aanname dat 5 €/W een realistischer kental is voor de zogenaamde “n-de” opwekker, oftewel de opwekker die gebouwd wordt nadat er al enkelen van gebouwd zijn, waardoor kinderziektes en gebrek aan ervaring bij bouwers en toezichthouders wat zijn afgenomen. Stel bijvoorbeeld dat Nederland serieus kiest voor kernenergie dan zullen er niet één, maar meerdere centrales gebouwd worden door partijen die de nodige ervaring hebben waardoor de consultatie, bouw en toezicht efficiënter en sneller kan plaatsvinden. De EU gaat uit van gemiddelde bouwkosten van 3,5 a 5 €/W voor een vloot nieuwe Europese kerncentrales (PINC studie)
De bouwkosten van zonne-energie zijn iets hoger dan in figuur 1, en die van windenergie zijn fors hoger. Beiden zijn hoger omdat ook de aansluitkosten dienen te worden meegerekend in de bouwkosten (zoals dat ook voor kerncentrales geldt) en omdat voor windenergie wordt uitgegaan van een mix van windenergie op zee en op land, aangezien windenergie op zee schaalbaarder en productiever is en minder snel tegen grenzen van landgebruik en hinder botst. Wind op zee is kostbaarder wegens de omstandigheden op zee, grotere afstanden en aansluitkosten. Ook wind op land is kostbaar naarmate windparken op grotere afstand van bestaande infrastructuur moeten komen nadat de meeste gunstige locaties benut zijn.
Kerncentrales hebben weinig of geen last van ruimtelijke beperkingen dankzij hun compactheid: ze leveren per m² ruimtegebruik duizend keer zoveel energie als wind en zon. Er is dus altijd plek te vinden waar men een centrale kan bouwen om een willekeurig grote energievraag te dekken.
Wind- en zonne-energie hebben weliswaar geen brandstofkosten, maar wel onderhoudskosten, zeker als ze 25 jaar moeten blijven functioneren in weer en wind. Deze kosten blijken per MWh ongeveer even hoog als die van kerncentrales. Met name de onderhoudskosten van wind-op-zee zijn significant, maar ook het onderhoud van zonneparken is niet verwaarloosbaar.
Nog onbesproken zijn de twee grote groene staafdelen voor wind en zon: de kosten van achtervang en opslag. Deze kosten zijn zo hoog omdat het in feite gaat om het bouwen en onderhouden van een complete zelfstandige stabiele energievoorziening die continu klaar moet staan om de stroomlevering over te nemen wanneer de wind gaat liggen of de zon achter een wolk verdwijnt. In tegenstelling tot kerncentrales kunnen zon en wind elkaar nauwelijks ondersteunen bij uitval. Als de zon onder gaat in Duitsland gebeurt dat in heel Europa, en het windregime in Europa begint pas op een afstand van 1000 km ongecorreleerd te worden. Vanwege de kleinere variabiliteit van windenergie zijn de kosten van achtervang en opslag kleiner dan bij zonne-energie.
Ten slotte is er een flink verschil zichtbaar in de netwerkkosten. Bij toepassing van kernenergie kan geleverd worden aan afnemers in de directe omgeving. Export tot buiten de regio kan ook, maar is in principe niet nodig. Bij toepassing van wind en vooral bij zonne-energie is dat heel anders en zal een groot deel van de stroom moeten worden getransporteerd over lange afstanden. Dat vergt investeringen in nieuwe lange afstand transmissie infrastructuur, waarvan de kosten bovendien moeten worden verdeeld over relatief weinig MWh-en. Deze kostenpost is vooral voor zonne-energie groot, als er zoveel geïnvesteerd wordt in zonne-energie dat het stroomnet al bij een paar uur na zonsopgang overbelast raakt en er dus veel stroom moet worden geëxporteerd naar - of zelfs via - buurlanden.
Waarom mensen voorstander van kernenergie zijn
Samenvattend zou - kijkend naar figuur 2 - voor tegenstanders nu duidelijker moeten zijn waarom er nog steeds door landen wordt geïnvesteerd in kernenergie, en waarom er nog steeds voorstanders zijn die het belangrijk vinden dat deze technologie wordt toegepast ten behoeve van de energietransitie.
Voorstanders willen dat omdat ze vrezen dat het overstappen van fossiele energie op louter groene energie erg kostbaar zal worden, en dat deze kosten dus een nadelig effect kunnen hebben op de maatschappij. Er zou ook politieke weerstand tegen de transitie kunnen komen, waardoor er halverwege een “lock in” van fossiele energie ontstaat omdat partijen aan de macht komen die de hoge kosten van groene energie niet meer accepteren.
Maar er is meer. De kostenniveau’s in figuur 2 maken niet alleen duidelijk dat kernenergie economisch aantrekkelijker is dan groene energie (in een gelijk speelveld), maar ook dat er nog veel moet gebeuren voordat kernenergie óf groene energie goedkoper is dan fossiele energie. De brandstoffen steenkool en aardgas kosten namelijk minder dan 20 €/MWh, terwijl steenkool zelfs onder de 10 €/MWh verkrijgbaar is. Omgerekend naar elektriciteitskosten wordt dit tussen €25 en €40 per MWh voor steenkool en aardgascentrales, respectievelijk.
Terwijl kernenergie en groene energie elkaar de tent uitvechten zijn “King Coal” en aardgas dus de lachende derden!
(Steenkool wordt momenteel weliswaar uitgefaseerd in sommige landen, maar dat komt door klimaatbeleid en CO2 beprijzing. In landen zonder klimaatbeleid neemt het gebruik van steenkool nog steeds toe, vanwege de lage kosten ervan.)
Zowel kernenergie als groene energie moet nog een heel stuk goedkoper worden, willen we fossiele brandstoffen definitief kunnen uitfaseren. En om synthetische gas- en olieproducten te maken die kunnen concurreren met aardgas en aardolie moet stroom uit kernenergie of groene energie zelfs onder de 15 €/MWh komen. Of dat überhaupt mogelijk is, is niet zeker. Wel zeker is dat het veel te vroeg is om te concluderen dat groene energie goedkoper dan fossiele energie zou zijn, en we kernenergie “niet nodig” zouden hebben.
Voorstanders van kernenergie vinden het in het algemeen prima dat er geïnvesteerd wordt in wind, zon en toebehoren, als mensen dat graag willen, maar niet ten koste van kernenergie. Ook kernenergie dient te worden toegepast en geoptimaliseerd, vinden voorstanders. Kernenergie is op dit moment feitelijk de beste kans op het bereiken van een concurrerend fossielvrij energiesysteem, dus pas nádat we zo’n systeem gerealiseerd hebben zouden we kunnen nadenken over het uitfaseren van kernenergie. Daar zijn we bij lange na niet.
Energiekosten in de toekomst, met leereffect
In het kader van de energietransitie op langere termijn dienen we naar toekomstige ontwikkeling te kijken: wat zijn de vooruitzichten voor de kosten van energie uit kernenergie en groene energie, volgens experts. Ook in die beschouwing springt kernenergie eruit als meest efficiënte energiebron.
Figuur 3
Tabel 3
Het verschil met de vorige resultaten is een daling van de kosten van wind, zon en kernenergie. De daling van kernenergie is groot en komt op het niveau dat nu al bereikt wordt in landen met een geoefende industrie en toezichthouder: Rusland, China en Zuid Korea. Dankzij de toepassing van kweekreactoren (MSR, FBR) dalen de bouwkosten van kerncentrales verder, omdat deze centrales inherent goedkoper zijn dan de huidige drukwaterreactoren met hun karakteristieke dikke stalen en betonnen constructies, vier-dubbel uitgevoerde koelinstallaties en minder efficiënte brandstofcyclus. De technologie van Gen IV kweekreactoren verdient een aparte discussie maar voor hun implementatie zijn geen technologische doorbraken nodig. De benodigde techniek is in principe eenvoudig en bekend.
Met name zonne-energie wordt in de toekomst naar verwachting nog goedkoper om te bouwen, maar de bijkomende kosten van de achtervang, netwerken en opslag dalen minder waardoor de totale kosten relatief hoog blijven. Duidelijk mag zijn dat de kosten van achtervang en backup omlaag moeten voordat wind en zon echt goedkoop zouden kunnen worden. Ook duidelijk is dat het volwaardig concurreren met fossiele energie moeilijk zal blijven.
Hoewel kernenergie de beste papieren heeft blijft het helaas moeilijk voor te stellen dat goedkope kolen, aardgas en aardolie ooit zullen worden weggeconcurreerd zonder stimulerende wet- en regelgeving, oftewel klimaatbeleid. Dat dit zonder hulp van kernenergie zou moeten lukken is al helemaal ongeloofwaardig.
Nawoord
Tegenstanders en voorstanders van kernenergie kunnen elkaar leren begrijpen door hun standpunten te kwantificeren en vergelijkbaar te maken, maar van tegenstanders mag op zijn minst verwacht worden dat ze erkennen dat kernenergie absoluut niet “duur” is, dat het oplossen van het klimaatprobleem nog verre van gegarandeerd is, en dat het uitsluiten van kernenergie een risico vormt waarvoor zij verantwoordelijkheid dragen.
Afsluitend drie aanvullende grafieken met nogmaals de data uit de voorgaande tabellen, maar nu gegroepeerd voor kernenergie, zonne-energie en windenergie.
Zie ook de referentielijst met handige links aan het eind van het artikel.
Figuur 4
Figuur 5
Figuur 6
Referenties (weblinks):
- Nuclear energy economics - An update to Fact Finding Nuclear Energy - TNO
- Nuclear Illustrative Programme Presented under Article 40 of the Euratom Treaty - EC
- Projected costs of generating electricity - IEA/NEA
- The Future of Nuclear Energy in a Carbon Constrained World - MIT
- The cost of decarbonisation: System Costs with High Shares of Nuclear and Renewables - OECD
- Parlement en Wetenschap - kernenergie in de praktijk - UvA en TNO
- Parlement en Wetenschap - visies op de toekomst van kernenergie in de energietransitie - UU