Fossiele brandstof is de beste brandstof die er is. Lekker veel energie per liter, dus op een grote auto heb je maar een kleine tank nodig, en je kan er zelfs reusachtige vliegtuigen mee de lucht in krijgen. Het is spotgoedkoop, en ruim voldoende beschikbaar. Door de opwarming van het klimaat – heel handig mede veroorzaakt door het gebruik van diezelfde fossiele brandstoffen – worden namelijk allerlei bronnen op de Noordpool en in de tot nu toe bevroren bodem van Canada toegankelijk.
Alleen, we willen die klimaatverandering juist niet.
Daarmee staan we voor een flink probleem: een energie-transitie. De uitstoot van broeikasgassen die we nu nog veroorzaken bij de productie van energie moet flink omlaag, en als er nog wat overblijft, willen we dat op de een of andere manier wegvangen. En, oh ja, als het even kan moet dit gebeuren terwijl we tegelijkertijd voorzien in een sterk toenemende vraag naar energie, want de arme mensen op de wereld worden steeds rijker en willen ook koelkasten, wasmachines en op vakantie.
‘Technisch gezien is dat best mogelijk’, vertelt promovendus Oscar Kraan. ‘Economisch gezien ook wel. Voor Nederland bijvoorbeeld zou het een paar procent van ons bruto nationaal product kosten. Vergeleken met wat we uitgeven aan zorg en onderwijs, is het een schijntje. De vraag is dus: waarom doen we het dan niet?’
Kaas
Laat je niet op het verkeerde been zetten: als je het zo formuleert, klinkt het net alsof die energie-transitie een eitje wordt. Het tegendeel is waar: het is vooralsnog de grootste uitdaging in de geschiedenis van de mensheid. Een heel scala aan psychologische en economische obstakels maakt het ons moeilijk. De meest voor de hand liggende daarvan is het feit dat we onze atmosfeer met zijn allen delen: als je ophoudt met vliegen, kaas eten en warm douchen, maar de rest van de wereld niet, was dat offer mooi voor niets. Als Europa haar kolencentrales dichtgooit, daalt de Europese bijdrage aan klimaatverandering. Als de rest van de wereld daarvan profiteert en allemaal kolencentrales bouwt, was het alleen maar zonde van ons geld.
‘Je moet, kortom, kijken naar het gedrag van en de interactie tussen actoren’, vat Kraan het samen. Hij is van huis uit natuurkundige, maar afgelopen jaren bouwde hij wiskundige modellen over de energietransitie voor Shell en het Leidse Centrum voor Milieuwetenschappen. Shell is vooral bekend als grootgrutter in aardgas, olie en de dingen die je daarvan kan maken, maar het bedrijf heeft ook een renewables-tak. Om te begrijpen hoe de energie-industrie zich ontwikkelt, is het bedrijf ook geïnteresseerd in de dynamiek van die markt.
Met ‘actoren’ bedoelt Kraan eigenlijk alles; bedrijven, consumenten, de overheid. Die beïnvloeden elkaar en de markt, en dat wordt al heel gauw een onoverzichtelijke spaghetti van interacties. De consument wil best overstappen op elektrische auto’s als het bedrijfsleven die goed en goedkoop kan leveren, maar de stroom waar die mee opgeladen wordt is niet per se groen en je wilt dat mensen vooral hun auto’s opladen als het hard waait. De overheid kan daarin sturen, maar als dat gebeurt stijgt de wereldwijde vraag naar metalen voor in accu’s – enzovoort, enzovoort. Daarom bouwen wetenschappers zo vaak wiskundige modellen: dat helpt ze om houvast te krijgen op complexe onderwerpen.
Markt
In zijn proefschrift laat Kraan die zogeheten agent based modeling onder meer los op de elektriciteitsmarkt. ‘De standaardmodellen gaan uit van de investeerder als een perfect rationele Homo economicus, die altijd de voor hem beste beslissingen neemt. Als je dan bijvoorbeeld invoert wat de olie/kolen/gasprijs is, en simuleert dat de overheid een CO2-taks van zo-en-zoveel euro invoert, dan komt daar een bepaalde optimale mix van elektriciteitsbronnen uit. Maar wat je wilt weten is: wat gaan de investeerders in werkelijkheid doen? Dan moet je in het model rekening houden met verschillende investeerders die verschillende periodes hebben waarin ze hun geld terug willen zien, en met de mogelijkheid dat er nieuwe investeerders bijkomen.
De conclusie? ‘De manier waarop we nu in Nederland de elektriciteitsmarkt hebben vormgegeven, zal niet kunnen zorgen voor een volledig gedecarboniseerde (grofweg: klimaatneutrale, red.) elektriciteitsproductie.’ De prijzen schommelen namelijk, afhankelijk van het aanbod. In Duitsland kan de elektriciteitsprijs zelfs negatief zijn als er teveel wind- of zonnestroom wordt geproduceerd, want het uitzetten van kolen- of kerncentrales kost geld.
‘In een systeem zonder kolen- of gascentrales is de elektriciteitsprijs of nul, of vreselijk hoog. Investeerders kunnen daar niet mee werken, die willen juist een voorspelbare prijs. Dus als we een elektriciteitsmarkt zonder fossiele brandstof willen, zal de overheid ervoor moeten zorgen dat er een stabiele prijs ontstaat. Dat hoeft geen subsidie te zijn, als er maar een mechanisme is.’
Solar fuels
Nog een voorbeeld: je zou groene stroom kunnen gebruiken om brandstoffen te maken op basis van CO2 die je eerst uit de lucht hebt gehaald. Chemisch gezien zijn zulke solar fuels niet eens zo ingewikkeld. Leidse chemici maakten bijvoorbeeld methaan uit kooldioxide. Het grote probleem zit hem in de kostprijs. Kraan: ‘Als je niet gelooft dat we het klimaatprobleem collectief gaan oplossen door onszelf beperkingen op te leggen, zal je je hoop moeten vestigen op enorme technologische ontwikkeling om deze solar fuels betaalbaar te maken. Als technologische vooruitgang en schaalvergroting ervoor zorgen dat dit lukt, ben je al klaar zonder CO2-belasting of overheidssubsidies.’ Dan moeten ze tweehonderd dollar per vat gaan kosten, zegt zijn model. Nu zijn ze ongeveer vijf keer zo duur.
‘Het is niet duidelijk of die prijsdaling ook echt kan’, benadrukt Kraan. ‘Techno-optimisten geloven meer in menselijk vernuft dan in ons vermogen om onszelf beperkingen op te leggen. Dit model laat zien waarin je dan precies zou moeten geloven.’
Hoe optimistisch is hij zelf? Gaat die energietransitie lukken? ‘Mijn persoonlijke inschatting is dat we die klimaatdoelstelling van Parijs, maximaal twee graden opwarming, niet gaan halen, maar dat we wel grote vorderingen gaan maken de komende jaren.’
Oscar Kraan: On the Emergence of the Energy Transition. Promotie is 25 april