‘Ruim onder’ 2°C opwarming, deel 2: (Hoe) kan die doelstelling nog gehaald worden?

De opwarming van de aarde beperken tot 2° C of minder is enkel mogelijk door een snelle en volledige omschakeling van een economie gebaseerd op fossiele brandstoffen naar een economie op basis van hernieuwbare energiebronnen. Cruciaal is dus dat er voldoende energie uit hernieuwbare bronnen kan gehaald worden. De zon is een overvloedige bron van energie: in één uur ontvangt de aarde meer energie van de zon dan we jaarlijks verbruiken. Uiteraard kan niet al deze energie effectief gebruikt worden, maar het potentieel van zonne-energie is toch impressionant. De meest conservatieve studies (waarin er bvb. van wordt uitgaan dat er maar weinig land beschikbaar is voor opwekking van zonne-energie) schatten de technologische capaciteit van zonne-energie op ca. 300% van de totale huidige energieproductie. Optimistischere scenario’s gaan zelfs tot >1000%, terwijl de energievraag deze eeuw waarschijnlijk slechts 150-200% zal toenemen.  De meeste andere hernieuwbare energiebronnen (zoals wind, geothermie, hydro, biomassa) hebben een iets lager potentieel, maar zeker voldoende om deel uit te maken van een toekomstige energiemix. In theorie is een volledige omschakeling dus mogelijk.

Fig1Het grote potentieel van hernieuwbare energie (logaritmische schaal!), opgedeeld voor de verschillende hernieuwbare bronnen. De rode lijnen geven de globale vraag naar elektriciteit, warmte en de globale energieproductie weer. Bron: IPCC (2011)

Een belangrijk probleem bij de omschakeling naar hernieuwbare energie, en vooral naar energie uit wind en zon is echter de variabiliteit ervan. De wind waait soms meer dan nodig, soms minder, en hetzelfde geldt voor de beschikbaarheid van zonne-energie. Andere hernieuwbare energiebronnen (bvb. hydro-energie of geothermische energie) zijn stabieler, maar zijn niet overal evenveel voor handen. Het zal er dan ook op aankomen verschillende hernieuwbare energiebronnen op een goed doordachte manier te combineren.

Het opvangen van de variabiliteit in energieproductie en -vraag kan via combinatie van een ‘smart grid’, een ‘power grid’ en energieopslag. Een ‘smart grid’ houdt in dat de variabiliteit van de energieproductie gebufferd wordt door het energieverbruik beter af te stemmen op de productie ervan (bvb. de wasmachine laten draaien op het moment van hoge energieproductie). Elektrische auto’s kunnen in het ‘smart grid’ systeem als extra buffer dienen door de batterijen bij voorkeur op te laden bij overproductie en (deels) te ontladen op momenten van lage energieproductie.

Fig2

Een elektrische auto is niet alleen minder vervuilend; hij kan ook een belangrijke rol spelen in ‘smart grids’

Een ‘power grid’ pakt het variabiliteitsprobleem aan via een uitbreiding van het energienet (overheen de landsgrenzen dus). Dit laat toe om verscheidene energiebronnen beter te combineren. Dit gebeurt bvb. al in Denemarken, waar een overschot aan windenergie naar Zweden, Noorwegen en Duitsland kan gestuurd worden. Vooral in Noorwegen kan die energie dan gebruikt worden om water omhoog te pompen en zo de energie op te slaan.

 

Fig3

De vaak opduikende plannen voor een energie-atol voor de Belgische kust passen in het plaatje van een duurzame transitie, waarbij energie-opslag een belangrijk element is.

 

Dat laatste brengt ons bij energie-opslag – de derde mogelijkheid om de variabiliteit in energieproductie op te vangen. Naast het oppompen van water, zijn er opslagmogelijkheden zoals de productie van gas (‘power to gas’, bvb. waterstof) of brandstof (‘power to liquid’, bvb. methanol), en natuurlijk batterijen zoals loodbatterijen en Li-ion batterijen.

 

Fig4

Ook in het gezelschapsspel “Hoogspanning” zijn er al duidelijk internationale links tussen de landen in Noord-Europa. Hoewel de nucleaire energie en de kolen/olie in dit voorbeeld dan weer niet bij een duurzame transitie passen…

 

Lange tijd was hernieuwbare energie doorgaans (veel) duurder dan energie uit kolen, olie en gas. Tegenwoordig echter is energiewinning uit wind en zon op een punt gekomen waarop ze economisch competitief zijn met conventionele energiebronnen, wat op zijn beurt een aanzienlijke groei in installaties met zich meebrengt. Zo is bvb. de productie van zonne- en windenergie in Texas de afgelopen jaren enorm gegroeid ondanks het feit dat dit een olie- en gasproducerende staat is met Republikeinse leiders die geenszins klimaatgezind zijn.

We lijken dus wel degelijk op weg richting een economie en maatschappij gebaseerd op hernieuwbare energie.  Maar de weg is nog lang en omdat we te traag omschakelen lijkt het niet erg waarschijnlijk. Omdat we te lang getreuzeld hebben, zullen we om die doelstelling te halen op termijn ook negatieve emissies moeten realiseren: we zullen het teveel aan CO2 dat we nu uitstoten terug uit de lucht moeten halen en opslaan. Een tijd lang werd gedacht dat dit zou lukken via “carbon capture and storage” (CCS): het opvangen van CO2 uit verbrandingsinstallaties waarna het gas in diepe aardlagen wordt gepompt. Wereldwijd zijn er een twintigtal carbon capture and storage-pilootprojecten uitgewerkt, maar die zijn geen succes gebleken. Ze waren veel te duur voor de gigantische schaal waarin ze zouden moeten worden toegepast, te weinig efficiënt en bovendien kunnen ze wel emissies vermijden, maar niet het teveel aan CO2 uit de lucht halen. De Europese commissie ziet daarom meer brood in “carbon capture and utilization” (CCU): het opvangen van CO2 en omzetten in bruikbare, hoogwaardige organische moleculen die voldoende profijt kunnen opleveren om de conversie te financieren. Met andere woorden: CO2 wordt niet meer aanzien als een afvalproduct, maar als een grondstof. Hoewel dit principe te prefereren valt, kan het enkel leiden tot netto CO2 daling indien de CO2 uit de lucht wordt gehaald en niet uit fossiele energiebronnen (want dan leidt het zelfs bij volledige capture enkel tot nul-emissies).

De goedkoopste en waarschijnlijk efficiëntste manier om CO2 uit de lucht te halen is fotosynthese. Wereldwijd halen planten op land jaarlijks 440 miljard ton CO2 uit de lucht (ruim 12 keer meer dan de mens jaarlijks uitstoot). Het grootste deel hiervan komt via plantenrespiratie en afbraak van dood plantenmateriaal opnieuw in de atmosfeer terecht. Echter, ongeveer 10 miljard ton CO2 blijft jaarlijks achter op het land, vooral in bossen. Deze netto opname komt overeen met ca. 30% van de fossiele emissies en onderstreept het belang van de natuurlijke ecosystemen in onze huidige samenleving en de noodzaak om bossen te beschermen en terug aan te planten.

Fig5

Bossen zijn ongelooflijk efficiënte koolstof-vangers

 

Wanneer nu energieopwekking door verbranding van biomassa kan gecombineerd worden met CCS en/of CCU, wordt het mogelijk om negatieve emissies te creëren (= de CO2 concentratie in de atmosfeer verlagen). Het is echter gevaarlijk om dit procedé nu al te zien als ‘the silver bullet’ om ons klimaat te redden, aangezien CCS en CCU nog in hun kinderschoenen staan en het potentieel van het gebruik van biomassa voor energieproductie nu nog beperkt is. Een snelle en doorgedreven transitie naar een koolstofloze economie blijft dus hoogst noodzakelijk. Die transitie houdt trouwens meer in dan een volledige omschakeling naar hernieuwbare energie. Ook ons landgebruik (landbouw, ontbossing e.d.) zal moeten herzien worden, aangezien deze samen verantwoordelijk zijn voor 24% van de broeikasgasemissies. Meer hierover in een latere blog.

 

Recent verscheen in Nature een artikel (geschreven door Christiana Figueres en enkele top-klimaatwetenschappers) over de transitie om de opwarming ruim onder 2°C te houden. De stand van zaken wordt erin beschreven, en er wordt aangetoond dat de transitie al volop aan de gang is. De auteurs duiden tenslotte zes prioritaire acties aan die een leefbare toekomst helpen mogelijk maken en maken duidelijk dat deze nodig, wenselijk en haalbaar zijn. Onmogelijk is geen feit is, maar een houding, besluiten ze. De auteurs richtten daarom Mission 2020 op – een campagne ter stimulatie van ambities en acties overheen de belangrijkste sectoren om zo de broeikasgasemissies te doen dalen tegen 2020.

 

SARA VICCA, IVAN JANSSENS & ERIC STRUYF

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s