Een onderzoeker heeft berekend hoeveel elektriciteit er beschikbaar zou zijn als de Verenigde Staten in de jaren 2050 alleen op hernieuwbare energie zoals wind, zon en water zouden draaien. Omdat hij bevreesd is voor een stroomstoring, stelt hij voor batterijen op te laden om tekorten te voorkomen.

“The answer, my friend, is blowing in the wind”, zong Bob Dylan. Waait het antwoord op de klimaatvraag ook in de wind? Dat lijkt de interpretatie te zijn van Marc Jacobson, professor aan de prestigieuze Stanford University: tegen 2035 zouden de Verenigde Staten volledig hernieuwbaar kunnen zijn.

Professor Marc Jacobson, professor milieutechniek, zet al lang in op 100% hernieuwbare energie. In zijn definitie van hernieuwbaar sluit hij het verbranden van biomassa of fossiele grondstoffen om elektriciteit te maken uit, zelfs als de koolstof die in de elektriciteitscentrale of in de lucht wordt uitgestoten, wordt opgevangen. Ook blauwe waterstof (zelfde proces: methaan verbrand, waterstof teruggewonnen aan de ene kant, koolstof opgevangen aan de andere) en kernenergie vallen er niet onder.

Over de taxonomie van wat “groen” en “hernieuwbaar” is, wordt vaak gediscussieerd en anderen nemen het een of het ander op in hun definitie of voorstel van een hernieuwbare oplossing.

Volgens de berekeningen van de professor, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Renewable Energy, en gerapporteerd door CNBC, zou een volledige overgang naar energie uit wind, zon en water al in 2035 haalbaar zijn. Tegen 2030 zou een overgang tot 80% al mogelijk zijn. Maar het doel van de studie is vooral de situatie op lange termijn te modelleren, tot 2050, wanneer het bevolkingsaantal gestegen is en de energie-efficiëntie beter zal zijn.

De studie is ook een verbetering ten opzichte van eerder soortgelijk onderzoek dat in 2015 is gepubliceerd en dat rekening houdt met meer gedetailleerde cijfers over verwarmingsvoorzieningen voor verschillende soorten gebouwen in alle staten (die met verschillende klimatologische realiteiten te maken hebben). Ook wordt de nadruk gelegd op batterijen om de opgewekte elektriciteit op te slaan, in plaats van (in 2015) te denken aan een sterke toename van het aantal hydro-turbines.

Geen wind, geen zon? Maak je geen zorgen, er zijn batterijen

Een van de belangrijkste punten van kritiek op hernieuwbare energiebronnen – en een die velen doet vrezen voor een stroomstoring in een scenario van 100% hernieuwbare energiebronnen – is de schaarste van hulpbronnen. De wind kan ophouden met waaien, de zon kan ophouden met schijnen en water kan te maken krijgen met droogte en verminderde doorstroming. En mensen hebben daar geen invloed op.

Maar om een stabiele toevoer te verzekeren, vertrouwt Jacobson op batterijen. Wanneer de wind op volle toeren draait of de zon aan een strakblauwe hemel staat, is er een overvloed aan energie beschikbaar, en het is deze energie die hij wil opvangen en opslaan. “Ik ontdekte dit allemaal gewoon omdat ik batterijen in mijn eigen huis heb,” vertelt hij aan CNBC, “en ik dacht, oh, mijn God, dit is zo basaal. Zo duidelijk. Ik kan niet geloven dat niemand hier ooit aan gedacht heeft.”

Hij had het gevoel dat hij de wereld had ontdekt: hij besefte dat de batterijen opgeladen blijven als ze niet worden gebruikt. Vier batterijen samen kunnen zelfs langer energie geven, omdat ze gelijktijdig ontladen.

Met dit type conventionele, overal beschikbare “vier-uursbatterijen” zou het dus mogelijk zijn over te schakelen op een systeem met uitsluitend duurzame energie, zo blijkt uit de verschillende scenario’s die in de studie zijn opgesteld. Voor de overgang zouden zelfs geen batterijen met een langere levensduur nodig zijn, die nog niet op grote schaal beschikbaar zijn, maar waarvoor studies worden uitgevoerd.

Betere planning

Behalve voor batterijen pleit Jacobson ook voor een betere planning van het net en een beter toezicht op de intensiteit van de hulpbronnen. “Wind en zonne-energie zijn variabel, maar het blijkt in de eerste plaats dat wanneer je wind en zonne-energie over grote gebieden aan elkaar koppelt, zoals nu gebeurt, je het aanbod een beetje afvlakt. Als de wind op één plek niet waait, waait hij meestal ergens anders. Dus over een groot gebied is de energievoorziening regelmatiger.

Wind en zon vullen elkaar aan, volgens hem. Hij ziet water als een back-up, die kan worden in- of uitgeschakeld als dat nodig is.

In die zin stimuleert hij ook prijsprikkels om elektriciteit te verbruiken buiten de piekuren, om de vraag beter te spreiden. In de VS bestaat dit prijsverschil niet overal.

Modelleren

De modellering van de scenario’s door de professor en zijn team van onderzoekers is gebaseerd op verschillende gegevens. In de eerste plaats projecteren zij de energievraag van de verschillende sectoren in de verschillende staten tot 2050. Ten tweede gebruiken zij een supercomputer die voor elke staat om de 30 seconden de weersomstandigheden, met inbegrip van wind en zon, voorspelt. Uiteindelijk moeten deze elementen tegelijk worden berekend: op tijdstip X, met deze vraag, met deze hoeveelheid zonlicht en/of wind, hoeveel elektriciteit kunnen water, zon en wind produceren?

Er zijn reeds gedetailleerde modellen beschikbaar voor de staten New York, Californië, Alaska, Hawaii, Texas en Florida, en nog een voor de 48 aan elkaar grenzende staten. Zij tonen de verdeling van on- en off-shore windenergie, zonne-energie op daken en speciale zonne-energie, dam- en oceaanturbines, en zelfs geothermische energie.

Ruzie met Bill Gates over nucleaire energie

Jacobson, die samen met de uitgesproken linkse senator Bernie Sanders een boek over het klimaat heeft geschreven, is herhaaldelijk bekritiseerd, vanwege de bezorgdheid over stroomuitval bij de scenario’s die hij uittekent. Zo heeft er een mediatiek steekspel plaatsgevonden met Bill Gates in het bijzonder. De Microsoft-oprichter maakt zich ook zorgen over de klimaatverandering, maar zet in op kernenergie om de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen, met name in natriumgekoelde reactoren.

Jacobson vindt het belang van Bill Gates vooral financieel. Bill Gates antwoordde vervolgens in een ander programma dat innovatie noodzakelijk is om de opwarming van de aarde tegen te gaan, en dat dit zonder innovatie niet mogelijk zou zijn. Dit is het soort argumentatie dat vaak wordt uitgewisseld tussen voorstanders van duurzame energie en voorstanders van kernenergie of andere technologieën.

De grootste uitdaging die Jacobson ziet, is de sceptici van zijn modellen ervan te overtuigen dat de scenario’s mogelijk zijn zonder black-outs. Uiteindelijk zal de technologie het zelfs mogelijk maken om boten en vliegtuigen te maken die worden aangedreven door hernieuwbare energiebronnen; technologie die bestaat, maar nog niet is gecommercialiseerd, legt hij uit.

(lb/evb)