Een energiesysteem dat voor 100% gebaseerd is op hernieuwbare energiebronnen heeft zich ontwikkeld tot de wetenschappelijke mainstream. Honderden wetenschappelijke studies hebben aangetoond dat systemen voor 100% hernieuwbare energie op mondiaal, regionaal en nationaal niveau rond of zelfs vóór 2050 haalbaar zijn. Het aantal gepubliceerde studies is sinds 2010 jaarlijks met 27% gestegen en blijft elk jaar toenemen. Onderzoek van 15 vooraanstaande internationale universiteiten suggereert dat een nieuw systeem hoofdzakelijk gebaseerd zou zijn op zonne- en windenergie, energieopslag, sectorale koppeling, en directe en indirecte elektrificatie van bijna de volledige energievraag.
“Een snel groeiend aantal onderzoekers concludeert dat aan de volledige vraag van het energiesysteem kan worden voldaan op basis van hernieuwbare energiebronnen en dat dit op lange termijn zelfs goedkoper zal zijn, terwijl aan alle duurzaamheidseisen wordt voldaan”, concludeert professor Christian Breyer van de LUT-universiteit.
Belangrijke pijlers van dit nieuwe energiesysteem zijn zonne- en windenergie, energieopslag, sectorkoppeling en elektrificatie van alle energie- en industriesectoren, wat power-to-X- en waterstof-to-X-oplossingen impliceert, aangevuld met de verwijdering van kooldioxide om het klimaat te helpen stabiliseren. De actuele studie is getiteld “On the History and Future of 100% Renewable Energy Systems Research” en gepubliceerd in IEEE Access.
Sterke scepsis is al lang voorbij
Aanvankelijk stuitte het onderzoek naar 100% hernieuwbare energiesystemen op sterke scepsis. Maar inmiddels hebben vooraanstaande onderzoekers van de onderzoeksgemeenschap van 100% hernieuwbare energiesystemen hun standpunten gebundeld. Het artikel geeft de ontwikkeling van het onderzoeksveld weer, de huidige status, de kritiek uit het verleden en geeft een vooruitblik op toekomstige onderzoeksbehoeften. Meer dan 20 auteurs uit 15 organisaties en 9 landen hebben bijgedragen aan dit gezamenlijk onderzoek.
“Veel jongeren zijn depressief omdat ze het gevoel hebben dat de klimaatverandering niet kan worden gestopt,” zegt Auke Hoekstra van de Technische Universiteit Eindhoven. “Wij willen hun hoop bieden door te laten zien dat onze wereld in al zijn energiebehoeften kan voorzien met hernieuwbare energiebronnen tegen een prijs die lager is dan die van fossiele brandstoffen. Toen we dit voor het eerst voorstelden, werden we weggehoond, maar dit artikel laat zien dat onze ideeën nu wetenschappelijk mainstream zijn.” In een twitterdraadje legt Hoekstra het belang van de peer-reviewed studie uit.
“Sommige mensen denken ten onrechte dat het nog steeds maar om een paar onderzoekers gaat, maar zoals je ziet zijn er meerdere onderzoeksgroepen, en het meeste nieuwe onderzoek is van nieuwkomers”, schrijft Hoekstra. “Tientallen van deze papers staan overigens ook in het nieuwe IPCC WG3 rapport. (…) En voor wie zegt: wat doe je als het niet waait, of de zon niet schijnt… De snelst groeiende studiegebieden zijn netcapaciteit, energieopslag, sectorkoppeling, en P2X (elektriciteit naar moleculen zoals H2) en terug. Dus iedereen in 100%RE is zich hier zeer bewust van.” Dat deze papers energiesystemen ontwerpen zonder fossiele brandstoffen en kernenergie bewijst volgens Hoekstra niet dat fossiel en kernenergie niet werken, “maar het laat zien dat we zonder kunnen en dat het resulterende energiesysteem nog steeds low cost is.”
Voor Hoekstra is dat goed nieuws “omdat ik denk dat kernenergie vaak duur, traag en impopulair is met veel discussies over proliferatie, ongelukken en afval. Ik ben er dus niet zozeer tegen, maar ik ben sceptisch over de vraag of kernenergie wel zo snel kan worden ingevoerd als we nodig hebben. En fossiele brandstof met koolstofopvang en -opslag is op zich ook geen slecht idee. Ik baal alleen een beetje van al dat gesjoemel, getreuzel en het uitblijven van goede resultaten. Hoopvoller ben ik over zon en wind die de verwachtingen blijven tarten qua productiegroei en prijsdalingen.”
Wereldwijde energievoorziening
“Volgens de Verenigde Naties hebben meer dan 160 bedrijven met een vermogen van 70 biljoen dollar zich ertoe verbonden de wereldeconomie koolstofvrij te maken, wat inhoudt dat fossiele brandstoffen tegen 2050 geleidelijk worden afgeschaft. Ons onderzoek heeft aangetoond dat we de technologieën hebben om een wereldwijde energievoorziening te implementeren die volledig is gebaseerd op hernieuwbare energie,” zegt Dr. Sven Teske, universitair hoofddocent aan de University of Technology Sydney (UTS).
“De wetenschap toont duidelijk aan dat een wereldwijde 100% hernieuwbare energievoorziening technisch en economisch mogelijk is. De volgende stap is dat ons onderzoek wordt opgenomen in de beoordelingsrapporten van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), die momenteel zijn gebaseerd op verouderd onderzoek naar energiescenario’s”, vervolgt Teske.
Belangrijke kritieken op het onderzoek naar 100% hernieuwbare energiesystemen betreffen het energierendement op investeringen (EROI) voor hernieuwbare energiebronnen, de variabiliteit en stabiliteit van het systeem, de kosten, de vraag naar grondstoffen, en de ontwrichting van de gemeenschap. Deze aspecten worden in de studie rechtstreeks aan de orde gesteld, en er wordt aangetoond dat zij ofwel tot het verleden behoren, ofwel dat er oplossingen bestaan zodat geen van deze aspecten als een showstopper moet worden beschouwd.
“Met name het vaak gehoorde argument dat duurzame energiebronnen geen hoger energierendement opleveren dan fossiele brandstoffen, en dat ook niet kunnen, omdat er momenteel nog fossiele brandstoffen nodig zijn voor de fabricage en installatie ervan, is fundamenteel onjuist – volgens dezelfde onjuiste logica zou steenkool nooit een levensvatbare bron van overvloedige “netto”-energie hebben kunnen worden, aangezien het aanvankelijk werd opgewekt door dierlijke energie met een lagere energie-EROI (d.w.z, menselijke spieren en paardenkoetsen nodig waren om het uit de mijnen te halen en te vervoeren)”, voegt Marco Raugei, van de Oxford Brookes University in het VK en de Columbia University in New York in de VS, hieraan toe.
Het Internationaal Energieagentschap en het Intergouvernementeel Panel inzake Klimaatverandering worden volgens de onderzoekers van het artikel geconfronteerd met een aanzienlijke institutionele inertie die de invoering van progressieve oplossingen voor 100% hernieuwbare energie belemmert. De overgang zou sneller kunnen verlopen, en leiden tot een goedkoper energiesysteem met een hoger niveau van duurzaamheid, als de internationale instellingen de nieuwste inzichten uit het onderzoek naar 100% hernieuwbare energiesystemen zouden overnemen.
Nieuw onderzoek is nog steeds nodig
Onderzoek naar 100% hernieuwbare energiesystemen heeft geleid tot beleidsdoelstellingen die op hun beurt leiden tot nieuw onderzoek op dit gebied. De brede discussie heeft geresulteerd in verschillende opkomende onderzoeksgebieden, zoals sectorkoppeling en intelligente energiesystemen, materiaalkritiek, variaties in hulpbronnen, betrouwbaarheid van systemen en veiligheid, alsmede het opvangen van schadelijke CO2-emissies voor een snellere aanpak van de klimaatnoodsituatie.
“De technologieën zijn er al. De gepresenteerde substantiële bewijzen zijn ook al empirisch bewezen in verschillende regio’s en landen. Het vermogen om synergieën tussen energie-efficiëntie, elektrificatie, stadsverwarming en elektrische brandstoffen te benutten, is zonder enige twijfel bewezen. Nu moeten de beleidsmakers alle nieuwe investeringen in fossiele brandstoffen stopzetten en zich concentreren op de totstandbrenging van op hernieuwbare energie gebaseerde slimme energiesystemen”, aldus Brian V. Mathiesen van de Universiteit van Aalborg, Denemarken.
Volgens deze 15 vooraanstaande universiteiten moeten bedrijven, NGO’s en regeringen samenwerken om de publieke betrokkenheid te bevorderen die nodig is om gedistribueerde duurzame energiesystemen te implementeren. Volgens de onderzoekers moeten er lokale eigendoms-, bestuurs- en marktmodellen worden ontwikkeld die aansluiten bij de verschillende contexten en culturele tradities overal ter wereld.
“Voorlopig ben ik blij dat dit document aantoont dat energiesystemen zonder fossiele brandstoffen en kernenergie nu de wetenschappelijke mainstream zijn”, besluit Auke Hoekstra.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
