Blog (NL) - Kernenergie: een analyse van de maatschappelijke kosten en baten 

Page / - last modified by Jan Rhebergen on 2021/12/09 10:01 

Kernenergie: een analyse van de maatschappelijke kosten en baten 
last modified by Jan Rhebergen
on 2021/12/09 10:01

Table of Contents

Auteur: Dr. Rogier J.D. Potter van Loon
1 Inleiding
De opwekking van nucleaire energie kenmerkt zicht vanuit financieel/economisch opzicht door de hoge up-front kosten (kapitaalintensief) en de lange looptijd (wij rekenen hier met 60 jaar) waar tegen zeer lage marginale kosten (constant) energie kan worden geproduceerd. Gegeven de lange vereiste adem zal elk privaat bedrijf duidelijke commitment van de overheid eisen. Dit zal doorgaans moeilijk concreet te maken zijn, of (in het geval van garantieprijzen) zeer kostbaar zijn voor de overheid/maatschappij. Veel studies komen dan ook op (inefficiënt) hoge kosten uit voor nucleaire energie.
Wij menen dat de Nederlandse overheid tegen relatief lage kosten de commitment kan afgeven door een groot deel van het initieel benodigde kapitaal te financieren. Aangezien de overheid dan ‘in hetzelfde schuitje’ zit als de private uitbater, kan de laatste ervan op aan dat de overheid niet halverwege (i.e. na 30 jaar!) zich bedenkt. Vanuit maatschappelijk oogpunt is een dergelijke commitment wenselijk vanwege de CO2-reductie die, zeker in latere jaren, zeer veel welvaart zal opleveren. Op korte termijn (10 jaar) kunnen we immers nog grote (efficiënte) stappen zetten met bijv. wind- & zonne-energie, maar op de middellange termijn is er daarnaast ook een energiebron nodig die constant & betrouwbaar kan leveren. De kosten qua uitstoot van het ‘next best alternative’ na nucleair (bijv. aardgas) zullen op termijn dermate hoog zijn dat de (middel)lange termijn opbrengsten (in tCO2eq) de initiële investering meer dan goed maken qua maatschappelijk rendement.
Wij werken hieronder een voorbeeld uit voor de financiering van een (deel van een) centrale met een capaciteit van één GW. Dit werkt ter illustratie, alle bedragen kunnen proportioneel worden vermenigvuldigd voor een andere capaciteit. Wij hanteren een financiering van €4.1 miljard1 vanuit de overheid tegen een rente van 2.5%. Voor het gemak van interpretatie werken we een MKBA uit in een versimpelde setting waarbij de overheid het gehele up-front kapitaal leent aan de uitbater en in ruil daarvoor CO2-reductie ‘ontvangt’. De uitbater produceert de energie, verkoopt deze op de markt en lost de lening aan de overheid af. N.B. er worden geen prijsgaranties afgegeven, het (stroom)prijsrisico ligt daarmee volledig bij de uitbater. In de praktijk zal de financiering vermoedelijk een andere vorm aannemen, maar deze aanpak geeft een goede inschatting van de potentiële maatschappelijke kosten & baten.
We bekijken hierbij eerst de kosten van deze lening voor de overheid en kwantificeren vervolgens de maatschappelijke baten. Dit leidt tot een (zeer) positieve business case voor de maatschappij, met een maatschappelijk rendement van 9.3% over een periode van 65 jaar. Uitgedrukt in termen van CO2-prijzen van nu impliceert dit een subsidie van (slechts) €5 per ton (ver onder de ETS- en SDE++-prijs). Een sensitiviteitsanalyse toont tenslotte aan dat de business case (zeer) positief blijft bij verandering van aannames/parameters.
1.1 Maatschappelijke kosten: rente
In dit versimpelde model zitten de kosten voor de overheid (alleen) in het uitlenen van het kapitaal aan de uitbater. Zij leent het geld uit tegen een rente van 2.5% met een looptijd van 55 jaar. We nemen in dit gestileerd model aan dat de bouw van de (1 GW) centrale start in 2026, op welk moment de gehele 4.1 miljard euro lump-sum wordt gefinancierd. De centrale is vanaf 2031 live; vanaf dit moment wordt in 50 jaar de rente (lineair) afgelost. Dit leidt tot de volgende cashflows. N.B. we tonen in de tabel slechts een selectie van jaren; het verdisconteringspercentage wordt hierna toegelicht
Tabel 1: Overzicht van cashflows voor financiering
Jaar	Uitstaand	Aflossing	Rente	Verdisconterings %	
2026	4100	0	0	100%	
2031	4546	93	114	100.4%	
2040	3711	93	93	76.4%	
2050	2783	93	70	42.4%	
2060	1856	93	46	20.6%	
2070	928	93	23	10.4%	
2080	0	93	0	6.1%	
2090	0	0	0	3.6%	
De staat kan weliswaar lenen tegen een lager percentage dan 2.5%, maar op de markt zou zij voor een lening met vergelijkbaar risico een hoger rendement kunnen ontvangen. In economische zin zitten de kosten in het verschil tussen de marktrente voor een lening met een dergelijk risico en de gehanteerde 2.5%.
Om een inschatting te krijgen van het marktrendement op een dergelijke lening (met vergelijkbaar risico) kijken we naar de rente die energiebedrijven momenteel betalen op hun obligaties2. Onderstaand staan details over de bedrijfsobligaties van de 10 grootste Europese energiebedrijven3. Voor elk bedrijf staan er gegevens over de langstlopende obligatie waarvan data publiek beschikbaar is4. Hier fitten we een simpele kwadratische functie5 door om tot de relevante yields per looptijd te komen (zie Figuur 1 op de volgende pagina).
Tabel 2: Obligaties van de grootste 10 Europese energie-bedrijven
Bedrijf	Coupon	Maturity	Prijs	Yield	
Enel	5.45%	2070	98.96	5.47%	
Iberdrola	1.62%	2031	111.32	0.55%	
EDF	5.25%	2070	105.00	5.15%	
National Grid	0.55%	2029	100.43	0.5%	
Engie	1.38%	2025	105.21	0.11%	
Orsted	5.75%	2040	163.76	3.15%	
Endesa	NA%	NA	NA	NA%	
Innogy	5.75%	2033	159.85	1.84%	
E.ON	0.35%	2030	99.21	0.44%	
Fortum Oyj	2.13%	2029	111.58	0.76%	

De lange-termijn rente ligt op 5.33%, dus voor de op lange termijn uitstaande financiering ontvangt de staat 5.33% - 2.5% = 2.83% minder dan zij zou ontvangen op de markt. Middels bovenstaande curve kunnen we een verdisconterings-percentage bepalen (reeds getoond in Tabel 1) en de contante waarde van de rente & aflossingen tegen een marktconforme rente bepalen. Dit blijkt respectievelijk 1627 en 1841 miljoen te zijn. Aangezien de overheid 4.1 miljard uitleent zijn de (contante waarde van de) maatschappelijke kosten 4100 - 1627 - 1841 = 632 miljoen.
1.2 Maatschappelijke baten: CO2-reductie
De grootste maatschappelijke opbrengst van een nucleaire centrale zit evident in het feit dat nucleaire energie CO2-vrij6 wordt geproduceerd. Nucleaire energie is momenteel ook de enige CO2-vrije energiebron die consistent (dag & nacht) kan leveren en zal daarmee op lange termijn in ieder geval een marginaal onderdeel van de energiemix moeten zijn7. De samenleving ontvangt daarmee een CO2-reductie t.o.v. de ‘next best’ consistente leverancier (aardgas). Bij opwekking uit gas komt 410 tCO2eq/GWh vrij (IPCC 20148, minimum lifecycle emission), wat voor nucleair een reductie van 398 ton per GWh impliceert.
Bij een capaciteit van 90%9 levert 1 GW capaciteit een jaarproductie van 7900 GWh, wat overeenkomt met een CO2-reductie van 3.1 miljoen ton per jaar. In de volgende sectie bekijken we de economische waarde van deze reductie.
2 Sociale baten van een (toekomstige) ton CO2-reductie
Zoals eerder gezegd gaat het bij (de financiering van) een kerncentrale om de lange adem. Gegeven de (zeer) lange levensduur van een nucleaire reactor (wij rekenen hier met 60 jaar) moet voor een MKBA een projectie worden gemaakt van de toekomstige kosten van CO2 (of equivalent: baten van CO2-reductie). Momenteel werken we (in Nederland) hard om het ‘laaghangend fruit’ binnen te halen en zijn de kosten van CO2-reductie nog beperkt, maar deze zullen gegeven de doelstelling in het Klimaatakkoord zeer sterk stijgen zodra het laaghangend fruit is binnengehaald. Aalbers et al. (2016)10 maakten in een CPB/PBL-studie een prognose voor de ontwikkeling van de ‘efficiënte CO2-prijs’, d.w.z. de laagste marginale (preventie)kosten van CO2, als het meest efficiënte beleid wordt gevoerd. Zij komen hierbij tot de volgende prijzen:

Tabel S1 (p.5) uit Aalbers et al. (2016)
In het Hoog scenario wordt gerekend met een 65% (40%) reductie tegen 2050 (2030) - het Klimaatakkoord was in 2016 immers nog niet getekend. Bij het 2°C scenario wordt gerekend met een 80% reductie per 2050. Gezien het Klimaatakkoord rekent met 95%, is het meest extreme scenario uit deze studie minder extreem dan de (Nederlandse) werkelijkheid. Merk verder op dat de ETS-prijs op het moment van schrijven (februari 2021) al op/rond E40 staat en via de SDE++ regeling vanaf ca. E70 per ton wordt gesubsidieerd.
Van Wijnbergen et al. (2020)11 komen in een recente(re) studie tot onderstaande prijzen voor de ‘social cost of carbon’. We gebruiken in deze analyse het ‘baseline’ model (blauwe lijn) van deze studie. Merk op dat deze prijs een (zeer) conservatieve aanname is. Zo wordt er gewerkt met een model waarbij emissies pas rond 2115 gelijk aan nul zijn - het model is globaal, niet slechts EU/NL. Voor Nederland zullen de kosten gegeven de ambities in het Klimaatakkoord substantieel hoger zijn, getuige ook de schattingen van Aalbers et al. (2016).

Figuur 1 (p. 11) uit Van Wijnbergen et al. (2020)
Onderstaand tonen we de drie figuren naast elkaar voor de relevante periode (t/m 2090). Voor de volgende berekeningen gebruiken we de (voor NL conservatieve) schattingen van Van Wijnbergen et al. (2020).

3 Waarde toekomstige reductie
Door bovenstaande prijzen te vermenigvuldigen met de jaarlijkse CO2-reductie (3.1 miljoen ton) krijgen we de maatschappelijke baten van de kerncentrale. In ons gestileerde model gaan deze opbrengsten direct naar de overheid, dus we kunnen (de waarde ervan) optellen bij de aflossingen en de rente. Daarmee komen we tot onderstaande grafiek:

Deze grafiek maakt in één opslag duidelijk waar de grote winst zit bij nucleaire energie: CO2-reductie op lange termijn (wanneer de prijs van CO2 hoog is). De contante waarde van de toekomstige CO2-reductie is 8140 miljoen, wat de totale maatschappelijke welvaartswinst op 8140 - 632 = 7508 miljoen brengt. Dit komt overeen met een maatschappelijk rendement van 9.3% per jaar (gedurende ruim 60 jaar).
Als alternatief kan men de kosten terugrekenen naar de CO2 tonprijs van 2021. Bij een verlaging van alle toekomstige CO2-prijzen met een factor 13 is er een break-even situatie voor de overheid (maatschappelijke kosten = maatschappelijke baten). Van Wijnbergen et al. (2020) rekenen voor 2021 met een tonprijs van €65. Vertaald naar de CO2-prijzen van nu impliceert dit een prijs van (slechts) €5 per ton.
3.1 Maatschappelijke baten: overig
De MKBA draait aan de baten-kant met name om de CO2-reductie. Additionele (maatschappelijke) baten liggen o.a. bij de werkgelegenheid die gecreëerd wordt, beperktere energie-afhankelijkheid van ‘onwenselijke’ landen (uranium kan op grote schaal worden ingeslagen/bewaard) en know-how die van pas kan komen bij toekomstige ontwikkelingen. Zo becijfert Deloitte (2019)12 dat een capaciteit van 1 GW nucleair leidt tot een toename van ca. €3 miljard BBP en ca. 6000 banen. Gegeven de vele aannames die komen kijken bij het bepalen van de toegevoegde maatschappelijke waarde en de beperkte omvang van dit effect (t.o.v. de baten in termen van CO2-reductie) hebben we deze zaken buiten de berekening gelaten.

Figuur 35 (p. 48) uit Deloitte (2019)
3.2 Sensitiviteits-analyse
In deze analyse hebben wij een (flink) aantal aannames moeten maken. Wij hebben naar ons idee waar mogelijk de meest accurate inschatting gebruikt en waar veel onzekerheid bestaat (zoals bij toekomstige CO2,-prijzen) een conservatieve schatting gebruikt (in het nadeel van nucleair). De analyse & formules kunnen op verzoek worden gedeeld en (her)berekend voor andere aannames. Onderstaande tabel toont de MKBA-uitkomsten bij belangrijke wijzigingen van parameters/aannames.
Uit de tabel blijkt dat vanuit maatschappelijk oogpunt de bouw van een kerncentrale bij elke wijziging (nog steeds) substantiële welvaartwinst oplevert en daarmee een positieve ‘business case’ vormt voor de maatschappij: het maatschappelijk rendement ligt op minstens 5.5%. In termen van huidige CO2-prijzen is de impliciete subsidie maximaal €19 per ton, ver onder de huidige ETS- & SDE++-prijzen13.
Tabel 3: MKBA-uitkomsten bij andere aannames/parameters
Setting	Welvaartswinst (M)	Maatsch. rendement	Huidige CO2-prijs	
Baseline	7508	9.3%	5.1	
Biomassa ipv aardgas als ‘next best alternative’	1781	5.5%	17.1	
Efficiënter ‘next best alternative’14	3410	6.9%	10.2	
Hogere kosten (E6 miljard)	7214	7.8%	7.4	
Vertraging bouw (naar 10 jaar)	5873	7.8%	10.0	
(50%) lagere CO2-prijs	3438	6.8%	5.1	
CO2-prijzen volgens Aalberts et al. (2016) - Parijs	34400	17.9%	3.9	
CO2-prijzen volgens Aalberts et al. (2016) - hoog	8710	9.7%	3.9	
(2%) hogere marktrente energiebedrijven	3805	9.3%	18.9	
Kortere levensduur (40 jaar)	6388	9%	6.6	
Langere levensduur (80 jaar)	8036	9.4%	4.8	
Rogier Potter van Loon is in het dagelijks leven werkzaam als econoom bij Aegon. Hij heeft een passie voor efficiënte/optimale belastingen en rekent regelmatig aan hoe de overheid een doelstelling als CO2-reductie (maar ook inkomensherverdeling) tegen de laagst mogelijke maatschappelijke kosten kan realiseren. Dit paper is op persoonlijke titel geschreven.
1 Zie ook getallen eerder in dit white paper. In de sensitiviteitsanalyse wordt expliciet gekeken naar hogere kosten (6 miljard). Schatting uit European Commission (2016), “Nuclear Illustrative Programme presented under Article 40 of the Euratom Treaty for the opinion of the European Economic and Social Committee”, pp. 11. link.
2 Hoewel in een stand-alone setting de financiering van een kern-energie met een hogere rente (dan ‘algemene energie’) komt vanwege het hogere risico, is daar in deze setting geen sprake (meer) van. Het voornaamste risico (i.e. politiek) valt namelijk weg doordat de overheid zich committeert middels de financiering.
3 Op basis van marktkapitalisatie(s) in 2019. Lijst bevat zowel electric (only) utilities als multi-utilities.
4 Enel & EDF hebben een eeuwigdurende obligatie uitgegeven (aangegeven met jaar 2070), voor Endesa hebben wij geen data over obligaties kunnen vinden.
5 Met de restrictie dat de yield curve niet-dalend is, dus constant op een lange-termijn yield.
6 Nagenoeg, 12 tCO2eq/GWh volgens IPCC 2014 (referentie in voetnoot 7)
7 Vanuit een economisch perspectief kan/dient louter naar de marginale bijdrage worden gekeken voor een efficiency-analyse
8 Schlömer, Steffen et al. (2014), “IPCC Working Group III – Mitigation of Climate Change, Annex III: Technology - specific cost and performance parameters - Table A.III.2 (Emissions of selected electricity supply technologies (gCO 2eq/kWh))”, pp. 1335. link
9 O.b.v. capaciteit Borssele
10 Aalbers, Rob, Gusta Renes en Gerbert Romijn (2016), WLO-klimaatscenario’s en de waardering van CO2-uitstoot in MKBA’s, CPB/PBL Achergronddocument. link
11 Van Wijnbergen, Sweder, Rick van der Ploeg & Stan Olijslagers (2020), Commit to a credible path of rising CO2 prices, Tinbergen Institute Discussion Paper. link
12 Deloitte (2019), “Economic and social impact report”. link
13 De SDE++ prijzen kunnen niet helemaal één-op-één worden vergeleken; bij SDE++ wordt voor huidige & toekomstige CO2-reductie dezelfde prijs gerekend, terwijl we hier rekening houden met toekomstige prijsstijgingen. Bij ETS kan de vergelijking wel getrokken worden.
14 De emissies van de next best alternative dalen hierbij in 50 jaar van 410 naar 50 gCO2eq/kWh
Posted by Jan Rhebergen  · Permalink