Energietransitie

De energietransitie wordt geleid door de aanhoudende snelle groei van wind- en zonne-energie, in combinatie met het gebruik van batterijen en waterstof. Die zijn cruciaal in het streven om 'alles te elektrificeren' – niet in het minst voor verwarming en vervoer over land.

Het goede nieuws is dat 80 procent van de energietransitie al mogelijk is met de huidige technologie. Maar er blijven nog veel moeilijke kwesties over. 

Afstemmen van vraag en aanbod van elektriciteit

Ten eerste is er de kwestie van de intermittentie en onvoorspelbaarheid van wind- en zonne-energie. In sommige landen volstaan batterijen om 's nachts elektriciteit op te slaan. Maar in een groot deel van de wereld kan de opslagbuffer worden geleverd door waterstof. Als er een overvloed aan elektriciteit is, zetten elektrolysers die om in waterstof. Die groene waterstof kan dan worden opgeslagen in ondergrondse grotten en worden gebruikt om stroom op te wekken wanneer elektriciteit schaars is. Dit zou H2 centraal stellen in de transitie – als het ooit goedkoop genoeg wordt om financieel haalbaar te zijn.

Vervoer

Dan is er nog het vervoer. We zijn gewend geraakt aan de elektrificatie van auto's, treinen, fietsen en zelfs bussen. Maar elders zijn er belangrijke problemen.

Neem de luchtvaart. Waterstof en ammoniak, die kunnen worden gebruikt als bron van zuivere waterstof, zullen waarschijnlijk niet werken voor vliegtuigen, maar misschien wel voor schepen. De luchtvaartindustrie zal in plaats daarvan synthetische vliegtuigbrandstof moeten gebruiken – waarbij de waterstof deel uitmaakt van een door de mens gemaakte koolwaterstof. Maar dat zal waarschijnlijk veel duurder zijn dan conventionele brandstof en vereist grote hoeveelheden elektriciteit (voor de waterstof) en kooldioxide-afvang (voor de koolstof). En dan hebben we het nog niet eens over het broeikaseffect van de dampsporen die vliegtuigen achterlaten.

Wat de scheepvaart betreft is ammoniak misschien goedkoper dan methanol, maar de laatste wint aan populariteit voor gebruik in dual-fuel schepen, niet in de laatste plaats omdat het gemakkelijker is om mee te werken. De pioniers kunnen methanol maken uit organisch afval. Maar deze bron zal opraken, en massaproductie van methanol zal afhankelijk zijn van koolstofafvang op zeer grote schaal.

En tot slot, voor zware voertuigen werd lang aangenomen dat waterstofcellen de energiebron zouden zijn. Maar verbeteringen in accu's en de verminderde impact van hun gewicht zorgen ervoor dat de meeste fabrikanten erop gokken dat elektriciteit de vervanger van diesel wordt.

Industrie

Industriële toepassingen zijn een belangrijke bron van broeikasgassen en hier is de vooruitgang vaak traag geweest. Staal, cement, hogetemperatuurindustrieën, kunststof, kleding en landbouw vereisen allemaal aanzienlijke inspanningen.

Het ziet ernaar uit dat waterstof kolen zal vervangen in de primaire staalproductie. Maar het is niet duidelijk of de industrie het kapitaal heeft om over te schakelen; een oplossing zou kunnen zijn dat de staalproductie verhuist naar landen die goedkoop waterstof kunnen produceren dankzij lage elektriciteitsprijzen, zoals Australië en Zweden.

De wereldwijde cementproducenten cementfabrikanten kiezen heel andere routes. Bouwmaterialenbedrijf Heidelberg zet vooral in op koolstofafvang en -opslag. Andere gaan ervan uit dat alternatieven voor cement de CO₂ -uitstoot van het productieproces zullen verminderen. In elk geval zal de CO₂-belasting een onevenredig grote impact hebben op de industrie, omdat die zo CO₂-intensief is.

Industrieën zoals de keramiek- en papierindustrie kunnen de temperaturen van 1000 graden die ze nodig hebben misschien creëren met behulp van elektriciteit. Sommige bedrijven bewandelen deze weg, terwijl andere beginnen te investeren in waterstof. Maar omdat waterstof bij verbranding minder warmte genereert, is het niet zo geschikt als aardgas voor keramiek. Tegelijkertijd is elektriciteit mogelijk niet in staat om de nog hogere temperaturen te produceren die nodig zijn voor de productie van keramiek.

De olie-industrie is ervan overtuigd dat de vraag naar petrochemische producten sterk zal blijven, zelfs als de volumes voor de transportsector beginnen te dalen. En ze hebben een geschiedenis achter zich; de moderne economie is steeds meer afhankelijk van kunststoffen voor eenmalig gebruik. Het koolstofvrij maken van kunststoffen vereist een combinatie van effectieve herverwerking (chemische recycling), een enorme vermindering van de ongeveer 10.000 huidige soorten kunststoffen, grotere duurzaamheid en effectieve inzamelsystemen.

Bijna geen kleding wordt gerecycled en de geproduceerde hoeveelheid blijft stijgen. Het aantal keren dat een kledingstuk wordt gedragen voordat het wordt weggegooid, is in de vijftien jaar tot 2015 wereldwijd met 20 procent gedaald. Kleding is vaak koolstofintensief en de industrie zal moeten overschakelen op materialen met een kleinere voetafdruk, zoals hennep, en veel meer duurzaamheid en recycleerbaarheid in haar producten moeten inbouwen. Dit betekent onder andere dat de kledingindustrie in omvang zal krimpen als decarbonisatie een hogere maatschappelijke prioriteit krijgt dan nu.

Volgens sommige berekeningen is de landbouw verantwoordelijk voor een kwart van de uitstoot. Het grootste deel is afkomstig van de veeteelt, die direct en indirect ook verantwoordelijk is voor veel ontbossing. Zal de wereld effectieve koolstofarme vleesvervangers ontwikkelen die zowel goedkoop zijn als in de smaak vallen bij de consument? 

Infrastructuur

Elektriciteitsnetten over de hele wereld zijn niet gemakkelijk opgewassen tegen de uitbreiding van het aanbod die nodig zal zijn om de elektrificatie van de andere industrieën aan te drijven, noch tegen de verandering in de locatie van de elektriciteitsvoorziening en de vraag naar elektriciteit. Dit wordt goed begrepen, maar regeringen, regelgevende instanties en elektriciteitsnetwerkbeheerders blijven aarzelen om plannen te ontwikkelen voor het uitbouwen en updaten van netwerken voordat de capaciteit nodig is.

Tekorten

Om de paar maanden is er wereldwijd paniek over de beschikbaarheid van metalen die nodig zijn voor de transitie. Vorig jaar was de bezorgdheid bijvoorbeeld gericht op lithium. Met uitzondering van iridium (voor PEM-elektrolysers) is de wereldwijde beschikbaarheid waarschijnlijk voldoende, maar de toename van de vraag naar cruciale metalen zal waarschijnlijk leiden tot cycli van pieken en dalen in de prijzen die minstens zo hevig zijn als de schommelingen in de prijzen van fossiele brandstoffen in het verleden. 

Meer algemeen zal de transitie vereisen dat de wereld de investeringen in koolstofreductie  als percentage van het bbp aanzienlijk verhoogt. Hoeveel extra is er nodig en waar zal dat geld vandaan komen? En vooral, hoe krijgen armere landen toegang tot het benodigde kapitaal?

Hulp van kiezers

Decarbonisatie wordt nu overal ter wereld gezien als bijzonder duur voor armere mensen. Veel rechtse politieke leiders hebben er daarom voor gekozen om zich te verzetten tegen het versnellen van de transitie. Donald Trump heeft gezegd dat hij de Inflation Reduction Act van president Joe Biden, een grootschalig koolstofreductieprogramma, zal terugdraaien. Extreem rechts in Frankrijk heeft soortgelijke intenties uitgesproken, net als leiders in landen als Australië en Argentinië. Het risico dat de transitie naar een koolstofvrije economie wordt geblokkeerd door politici kan niet worden genegeerd. 

Koolstofretentie

De wereld zal onvermijdelijk een grote capaciteit nodig hebben voor het afvangen van koolstof. Hoewel de meeste energieproductie uit fossiele brandstoffen zal stoppen, zullen de cementproductie en andere industrieën waarschijnlijk CO2 blijven produceren. Landbouw is ook moeilijk volledig koolstofvrij te maken. Hoe kunnen we gigatonnen koolstof afvangen en opslaan, hetzij uit industriële processen of rechtstreeks uit de lucht? 

En hoe kunnen we koolstof die uit de lucht is gehaald het beste terugbrengen in de bodem? Deze technieken variëren van 'regeneratieve' landbouw tot het verspreiden van kleine basaltdeeltjes over het grondoppervlak of het toevoegen van biokool. Die kunnen allemaal nuttig zijn, maar het is nog niet duidelijk welke het meest effectief en het goedkoopst is, en in welke mate de landbouwsector zal worden beïnvloed. 

Over het algemeen is er aanzienlijke vooruitgang geboekt op weg naar decarbonisatie. Maar de laatste 20 procent van de weg is nog vol moeilijkheden.