De voordelen van koolwaterstoffen

20-12-2024

Mark Mills vergelijkt fossiele energie met hernieuwbare energie

Mark Mills is hoogleraar in de Techniek en Toegepaste Wetenschappen aan de Northwestern University in Evanston, Illinois. Hij is ook Senior Fellow bij het Manhattan Institute en een van de toonaangevende analisten en commentatoren op het gebied van energie- en klimaatkwesties. Enkele jaren geleden schreef hij drie uitgebreide artikelen over de implicaties en uitdagingen van de voorgestelde overgang van de wereldeconomie van de huidige dominante afhankelijkheid van koolwaterstoffen (zoals olie, aardgas en steenkool) naar zogenaamd “schone energie en hernieuwbare energiebronnen” om te voldoen aan de groeiende energiebehoefte.

Door Robert Lyman.

Vertaling: Chris Schoneveld.

Dit artikel gebruikt citaten uit de artikelen van Mark Mills om zijn standpunten te illustreren over de verschillen tussen koolwaterstoffen en hernieuwbare energie, met name industriële windturbines en zonne-energie.

Om koolwaterstoffen volledig te vervangen in de komende 20 jaar, zou de wereldwijde productie van hernieuwbare energie minstens 90 keer moeten toenemen. Ter vergelijking: het heeft een halve eeuw geduurd om de wereldwijde olie- en gasproductie 10 keer te vergroten.

Koolwaterstoffen versus hernieuwbare energie volgens Mark Mills.

Mark Mills is een hoogleraar in de Techniek en Toegepaste Wetenschappen aan de Northwestern University in Evanston, Illinois. Hij is ook Senior Fellow bij het Manhattan Institute en een van de toonaangevende analisten en commentatoren op het gebied van energie- en klimaatkwesties. Hij heeft een opmerkelijk vermogen om illustratieve voorbeelden te noemen die lezers zonder technische achtergrond helpen belangrijke technische en wetenschappelijke vragen te begrijpen.

Enkele jaren geleden schreef hij drie uitgebreide artikelen over de implicaties en uitdagingen van de voorgestelde overgang van de wereldeconomie van de huidige dominante afhankelijkheid van koolwaterstoffen (zoals olie, aardgas en steenkool) naar zogenaamd “schone energie en hernieuwbare energiebronnen” om te voldoen aan de groeiende energiebehoefte. In 2019 schreef hij The New Energy Economy: An Exercise in Magical Thinking. In 2020 volgde hij dit op met Mines, Minerals and “Green” Energy: A Reality Check. Tenslotte schreef hij in 2022 The “Energy Transition” Delusion: A Reality Reset.

Dit artikel gebruikt citaten uit de artikelen van Mark Mills om zijn standpunten te illustreren over de verschillen tussen koolwaterstoffen en hernieuwbare energie, met name industriële windturbines en zonne-energie.

De voordelen van koolwaterstoffen

Wetenschappers hebben nog niets ontdekt, en ondernemers hebben nog niets ontwikkeld, dat net zo opmerkelijk is als koolwaterstoffen wat betreft de combinatie van lage kosten, hoge energiedichtheid, stabiliteit en draagbaarheid. In praktische termen betekent dit dat een investering van $1 miljoen in grootschalige windturbines of zonnepanelen in 30 jaar tijd ongeveer 50 miljoen kilowattuur (kWh) oplevert. Daarentegen produceert een gelijkwaardige investering van $1 miljoen in een schaliegasboorinstallatie genoeg aardgas om over 30 jaar meer dan 300 miljoen kWh te genereren.

Er zijn twee fundamentele tekortkomingen in de stelling dat de wereld koolwaterstoffen snel kan verlaten. De eerste: de natuurkundige realiteit staat niet toe dat energiebronnen dezelfde revolutionaire veranderingen ondergaan als de digitale technologie. De tweede: er is in bijna een eeuw geen fundamenteel nieuwe energietechnologie ontdekt of uitgevonden, niets vergelijkbaar met de uitvinding van het internet.

Om koolwaterstoffen volledig te vervangen in de komende 20 jaar, zou de wereldwijde productie van hernieuwbare energie minstens 90 keer moeten toenemen. Ter vergelijking: het heeft een halve eeuw geduurd om de wereldwijde olie- en gasproductie 10 keer te vergroten.

Een overgang naar 100% niet-koolwaterstofelektriciteit tegen 2050 zou een bouwprogramma voor het Amerikaanse elektriciteitsnet vereisen dat 14 keer groter is dan de uitbouw van het net in de afgelopen halve eeuw.

De werkelijke kosten van wind en zon 

Voor de kosten van het boren van één schaliegasbron kan men twee 150 meter hoge windturbines van 2 megawatt (MW) bouwen. Deze twee windturbines produceren samen, gemiddeld over de jaren, een energie-equivalent van 0,7 vaten olie per uur. Daarentegen levert hetzelfde geld besteed aan een enkele schaliegasboorinstallatie 10 vaten olie per uur op, of het energie-equivalent daarvan in aardgas, gemiddeld over de decennia.

Het kost minder dan $1 per vat om olie of aardgas (in energie-equivalente termen) voor een paar maanden op te slaan. De Verenigde Staten hebben gemiddeld ongeveer twee maanden nationale vraag in opslag voor elk type koolwaterstof op elk moment. Daarentegen kost het met batterijen ongeveer $200 om het energie-equivalent van één vat olie op te slaan. Dit betekent dat in plaats van maanden opslag, de totale gecombineerde capaciteit van alle batterijen in het Amerikaanse elektriciteitsnet plus de batterijen in 1 miljoen elektrische auto’s vandaag slechts genoeg energie opslaat om aan twee uur nationale vraag te voldoen.

Overweeg Tesla, ’s werelds bekendste batterijproducent: $200.000 aan Tesla-batterijen, die gezamenlijk meer dan 9.000 kilo wegen, zijn nodig om het energie-equivalent van één vat olie op te slaan. Een vat olie weegt daarentegen 136 kilo en kan worden opgeslagen in een tank van $20.

Hoeveel batterijen zouden nodig zijn om bijvoorbeeld niet twee maanden maar twee dagen van de nationale elektriciteitsvraag op te slaan? De Tesla Gigafactory in Nevada, de grootste batterijfabriek ter wereld, produceert jaarlijks genoeg batterijen om slechts drie minuten van de jaarlijkse Amerikaanse elektriciteitsvraag op te slaan. Om een hoeveelheid batterijen te produceren die twee dagen elektriciteitsopslag mogelijk maakt, zou 1.000 jaar productie van de Gigafactory nodig zijn.

De kosten van batterijen op netwerkschaal zouden minstens 20 keer lager moeten worden om vergelijkbaar te zijn met de betrouwbaarheidseconomie van conventionele energiecentrales. Tegen de huidige en waarschijnlijk toekomstige prijzen zou het bouwen van genoeg batterijen om 12 uur elektriciteit op te slaan voor de VS ongeveer $1,5 biljoen kosten. Deze schaal van opslag zou de natie nog steeds regelmatig met langdurige stroomuitval achterlaten. Het alternatief? Ongeveer $100 miljard investeren in conventionele koolwaterstof-backupinstallaties die dagen en weken de stroom kunnen blijven leveren wanneer dat nodig is, en niet slechts uren.

Materiaalvereisten en kosten 

Om de energie-output van een enkele 100-MW aardgasturbine te vervangen, die zelf zo groot is als een woonhuis (en genoeg elektriciteit produceert voor 75.000 huizen), zijn minstens 20 windturbines nodig. Elke windturbine is zo groot als het Washington Monument en neemt een gebied van ongeveer 26 vierkante kilometer in beslag.

Het grootste deel van de materialen die nodig zijn voor wind- en zonneparken bestaat uit conventionele materialen zoals beton, staal en glas. In vergelijking met een aardgascentrale vereisen wind- en zonne-energie minstens 10 keer zoveel tonnen aan materialen die moeten worden gewonnen, vervoerd en verwerkt om dezelfde hoeveelheid energie te leveren.

Bijvoorbeeld: het bouwen van een enkele 100-MW windmolenpark vereist ongeveer 30.000 ton ijzererts, 50.000 ton beton, en 900 ton niet-recyclebaar plastic voor de enorme bladen. Bij zonne-energie is de hoeveelheid cement, staal en glas 150% hoger dan bij windenergie voor dezelfde energie-output.

Voor elke kilo batterij die geproduceerd wordt, zijn er 50-100 kilo aan grondstoffen nodig die gewonnen, vervoerd en verwerkt moeten worden. In een toekomst waarin alles draait op batterijen, zou de wereldwijde mijnbouw met meer dan 200% moeten uitbreiden voor koper, minstens 500% voor mineralen zoals lithium, grafiet en zeldzame aardmetalen, en veel meer dan dat voor kobalt.

Energie die in materialen is belichaamd 

‘Groene’ machines vereisen het delven van meer materialen per eenheid energie die aan de samenleving wordt geleverd. Daarbij moet niet alleen rekening worden gehouden met de fysieke realiteit van mijnbouw, maar ook met de verborgen energiekosten van de onderliggende materialen zelf, oftewel de “belichaamde” energiekosten. Belichaamde energie ontstaat door de brandstof die wordt gebruikt om aarde op te graven en te verplaatsen, mineralen chemisch te scheiden van ertsen, ertsen te verfijnen tot zuiverheid, en het eindproduct te fabriceren.

De queeste naar het onmogelijke.

Materiaalschaarste en realiteiten voor de Net Zero Utopie

Aardgas is goed voor 70% van de energie die nodig is om glas te fabriceren. Glas is goed voor ongeveer 20% van de tonnage die nodig is om zonneparken te bouwen. Voor windturbines worden olie en aardgas gebruikt om de bladen van glasvezel te maken, en steenkool wordt gebruikt om staal en beton te produceren. Ter illustratie: als windturbines de helft van de wereldwijde elektriciteit zouden leveren, zou bijna 2 miljard ton steenkool nodig zijn om het beton en staal te produceren, samen met 1,5 miljard vaten olie om de composietbladen te maken.

Meer dan 75% van alle olie en 100% van het aardgas wordt via pijpleidingen naar markten vervoerd. Pijpleidingen zijn de meest energie-efficiënte manier ter wereld om een ton materiaal te vervoeren. Daarentegen zijn bijna alle materialen die worden gebruikt om ‘groene’ machines te bouwen vaste stoffen, en een groot deel daarvan zal met vrachtwagens worden vervoerd. Het gebruik van vrachtwagens in plaats van pijpleidingen zorgt voor een 1000% toename in de belichaamde transportkosten van energiematerialen per ton-kilometer.

Conclusie 

Koolwaterstoffen – olie, aardgas en steenkool – zijn vandaag de dag de belangrijkste energiebron ter wereld en zullen dat in de nabije toekomst blijven. Windturbines, zonneparken en batterijen vormen ondertussen slechts een kleine energiebron, en natuurkundige wetten dicteren dat dit zo zal blijven. Er is simpelweg geen mogelijkheid dat de wereld momenteel een overgang doormaakt – of kan doormaken – naar een “nieuwe energie-economie”..

Over de auteur 

Robert Lyman is een econoom met 27 jaar ervaring als analist, beleidsadviseur en manager bij de Canadese federale overheid, voornamelijk op het gebied van energie-, transport- en milieubeleid. Hij was ook 10 jaar diplomaat. Vervolgens werkte hij als privéconsultant, waar hij beleidsonderzoek en analyses uitvoerde over energie- en transportkwesties als hoofd van de Entrans Policy Research Group. Hij levert regelmatig bijdragen aan artikelen en rapporten voor Friends of Science, een onafhankelijke organisatie in Calgary die zich bezighoudt met klimaatveranderingsvraagstukken. Hij woont in Ottawa, Canada.

***

Bron hier.

***