Klimaatverandering Hernieuwbare energie

Mythbusting: De voetafdruk van hernieuwbare energie

03 april 2020 door Radoslav Stompf
Mythbusting: De voetafdruk van hernieuwbare energie

Hoewel zonnepanelen en windturbines geen emissies of giftige stoffen uitstoten terwijl ze energie opwekken, kunnen we niet hetzelfde zeggen over de manier waarop ze worden vervaardigd. Om nog maar te zwijgen van hun recyclageproces, dat nog vrij fragmentarisch is. Hoe groen zijn ze werkelijk en hoe staan ze in vergelijking met andere energiebronnen?

Critici hebben het vaak over de negatieve milieueffecten van groene oplossingen en twijfelen aan hun vermogen om deze effecten te compenseren. De belangrijkste reden is de zogenaamde "koolstofschuld" - een verborgen koolstofvoetafdruk die wordt gemaakt tijdens het fabricage- of bouwproces, en die moet worden terugbetaald. Maar het gaat niet alleen om emissies. De extractie van materialen of giftig afval, als bijproduct van de fabricage, is ook een soort van big deal.

Geen behoefte aan brandstof, behoefte aan materialen

Het basismateriaal dat wordt gebruikt voor de productie van fotovoltaïsche panelen (PVP) is silicium, een element dat wordt gewonnen uit kwarts. Kwarts moet worden gedolven en vervolgens in een oven worden verhit, waarbij zwaveldioxide en kooldioxide in de atmosfeer vrijkomen. Naast energie wordt bij de productie van PVP ook een grote hoeveelheid water gebruikt. Een van de giftigste chemische stoffen die vrijkomen als bijproduct bij de fabricage is siliciumtetrachloride. Deze verbinding kan brandwonden op de huid en longschade veroorzaken, en als zij met water wordt vermengd kan er zoutzuur vrijkomen, een corrosieve stof die gevaarlijk is voor de mens en het milieu. Gelukkig zijn de meeste fabrikanten nu in staat al deze chemicaliën veilig te recycleren.

De productie van windturbines (WT) is veel minder toxisch dan die van zonnepanelen, omdat ze technologisch minder complex zijn. Ze bestaan in principe uit stalen palen die in beton zijn ingebed, een generator en bladen bovenop. De bladen zijn meestal gemaakt van glasvezel, de nieuwste modellen van koolstofvezel. Ze moeten zeer licht zijn, maar ook sterk en duurzaam, omdat ze worden blootgesteld aan stof en waterdeeltjes. Deze botsen er voortdurend met hoge snelheid tegenaan, waardoor ze eroderen en ook minder efficiënt worden.

Zowel beton als staal zijn betrekkelijk gemakkelijk te recyclen, zodatWT voor ongeveer 80% recycleerbaar is. Het probleem wordt veroorzaakt door de glasvezelwieken, diemeestal op stortplaatsen terechtkomen. Hopelijk niet voor lang meer. Sommige bedrijvenverwerken ze reeds tot platen die in de bouw worden gebruikt of ze gebruiken sommige van hun verbindingen om verf, lijm en zelfs meststoffen te maken. In de Europese Unie, waar het ten strengste verboden is ze op stortplaatsen te dumpen, worden ze meestal verbrand om er energie uit te winnen. Hun calorische waarde is echter vrij laag en bij verbranding komen ook verontreinigende stoffen vrij.

PVP's zijn veel later ingevoerd dan WT's en hun levensduur is net iets langer. Daarom hebben we vandaag niet veel PVP-afval. In2017 werd wereldwijd slechts 43.500 ton PVP-afval gecreëerd. Ter vergelijking: in 2050 zal dit aantal naar verwachting stijgen tot 60 miljoen ton. Vandaag zijn we al in staat om tot 96% van de materialen uit PVP terug te winnen. Met een beter ecologisch ontwerp en nieuwe technologieën kunnen we het binnenkort misschien allemaal opnieuw gebruiken.

Koolstofschuld

Het is waar dat de productie van PVP massa's elektrische energie verbruikt en dat de meeste PVP's in China worden gemaakt - eenland waar steenkoolcentrales nog steeds de koning van de energiemix zijn. Het is ook waar dat voor WT's grote hoeveelheden staal en beton nodig zijn - materialen uitsectoren die moeilijk koolstofvrij te maken zijn. Maar kolen- en gascentrales gebruiken ook elektriciteit - voor de winning en het vervoer van brandstof. En dat geldt ook voor de fabricage van extractiemachines. Bovendien lekt er bij de winning van brandstof methaan weg, een ongeveer30 keer krachtiger warmtevasthoudend gas dan CO2.

Ondanks de toepassing van technologieën voor koolstofafvang en -opslag (CCS) zijn steenkool- en gascentrales nog steeds veel slechter in termen van broeikasgasemissies dan WT en PVP. Met een groeiend aandeel van hernieuwbare energie in de energiemix en dankzij de nieuwe oplossingen die deze betaalbaarder maken, zoals brAIn by FUERGY, kunnen we verwachten dat de koolstofvoetafdruk van PVP en WT in de loop van de tijd zal blijven krimpen.

Maar hoe kan dit in cijfers worden uitgedrukt? Nou, dat hangt ervan af... Elke studie heeft zijn eigen methodologie die tot iets andere cijfers leidt. Niettemin hebben ze allemaal één resultaat gemeen - een lage koolstofvoetafdruk. Windenergie en kernenergie hebben de laagste koolstofvoetafdruk van alle energiebronnen, met zonne-energie vlak achter hen. Eenvan de meest recente onderzoeken, gepubliceerd in Nature Energy in december 2017, heeft deze conclusie ook bewezen.

De grootste discrepanties, in alle onderzoeken, deden zich voor bij de biomassa en waterkrachtenergie. Dit is te wijten aan de grote variabiliteit van de verschillende inputs die in de berekeningen worden opgenomen. Voor biomassa moet worden nagegaan welk soort land wordt gebruikt voor de teelt ervan en hoe dit land wordt beheerd. Gegevens over waterkracht zijn bijvoorbeeld sterk afhankelijk van het soort land dat door het water wordt overstroomd en de ecosystemen daarvan, aangezien de biomassa die onder het waterniveau wordt afgebroken ook broeikasgassen produceert.

In onze infografiek gebruiken we deofficiële cijfers die zijn gepubliceerd in het rapport van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

De koolstofvoetafdruk en de milieueffecten van het bouwen en exploiteren van verschillende soorten energiecentrales hangen sterk af van de ecologische normen en de praktische toepassing daarvan in elk land. PVP'sdie in de EU worden gemaakt, hebben bijvoorbeeld de helft van de koolstofvoetafdruk van PVP'sdie in China worden gemaakt. Niettemin zijn zonne- en windenergie nog steeds een van de schoonste en meest toegankelijke vormen van energie die we momenteel tot onze beschikking hebben.

De toekomst van energie omvat niet alleen hernieuwbare energiebronnen. We rekenen ook op energieopslag! Wist u dat we door hun combinatie conventionele fossiele energiecentrales bijna volledig kunnen vervangen? Als u zich afvraagt wat de koolstofvoetafdruk en ecologische impact van batterijen is, blijf dan onze blog volgen.

 


Over Radoslav Stompf

Stompf

Radoslav Stompf is medeoprichter en CEO van FUERGY. Radoslav heeft +20 jaar ervaring in het ontwikkelen van besturings- en optimalisatiesystemen voor de energie-industrie. Hij was een senior applicatieconsultant voor een leverancier van uitgebreide IT-oplossingen voor energie- en industriële bedrijven in Centraal-Europa. In 2014 was hij mede-oprichter van SmartEn, waar hij jaarlijks meer dan 10 miljoen euro aan energieoptimalisatie voor grote klanten veilig stelde. Radoslav's missie is om de toekomst van de wereldwijde energiemarkt mede vorm te geven.


Gerelateerde Inhoud