Zonne-energie (photovoltaics, PV) is niet langer meer die mooie maar weinig relevante manier om energie op te wekken, maar gaat de basis vormen van de energievoorziening. De wereld zal anders tegen PV moeten gaan aankijken: zich aan zonne-energie aanpassen, in plaats van omgekeerd. Wij moeten visionair en grootschalig gaan denken, zegt Wim Sinke van ECN.
Zonne-energie naar de TW-schaal
In vakkringen heet deze ontwikkeling: naar de TW-schaal (TW = TeraWatt, biljoen watt). Ter vergelijking: het vermogen dat overeenkomt met het gemiddelde wereld-energiegebruik bedraagt momenteel ca. 18 TW; voor het wereld-elektriciteitsgebruik is dit ca. 3 TW. Wanneer zonne-energie de (multi-)TW-schaal gaat bereiken, gaat het met andere woorden echt meetellen, des te meer omdat het dan de snelst groeiende energiebron zal zijn. Bij de huidige groei van zonne-energie zal dit punt bereikt worden kort na 2020, dus binnen 3 jaar; de grens van 10 TW zal naar verwachting kunnen worden bereikt rond 2030.
Deze opmars naar de TW-schaal is begonnen, zegt Wim Sinke. Gedreven door lage prijzen, die grote bestellingen uitlokken, die weer zorgen voor lagere prijzen – een bekend zichzelf versterkend mechanisme bij beginnende en zich steeds verder ontwikkelende technologieën. Nu al worden er offertes uitgebracht voor grootschalige PV-projecten in zonnige streken voor 2 $ct/kWh en de verwachting is dat dit op den duur kan gaan dalen tot 1 $ct/kWh, voor Nederland 2 à 3 $ct/kWh (link). PV wordt daarmee een ‘game changer’: het gaat de regels van de energiewereld veranderen en uiteindelijk deze wereld naar zijn hand zetten. Er zal in de toekomst geen gebrek zijn aan zonnestroom, omdat deze zo goedkoop wordt. Bij de prijzen die de zonne-industrie nu verwacht zal zonne-energie in de toekomst niet alleen maar stroom leveren, maar ook omgezet worden in brandstoffen, warmte en met behulp van zonnestroom gemaakte materialen. Gezien de grote hoeveelheid wetenschappelijke en technologische ontwikkelingen waardoor deze opmars wordt gesteund, doorbraken zowel in fundamentele ontdekkingen als in productietechnologie, lijkt de voorspelling van 1 $ct/kWh reëel. Bij deze prijs zal zonnestroom qua opwekkosten de concurrentie van alle andere vormen van energieopwekking met gemak kunnen doorstaan. Een onzekerheid daarbij betreft de productieketen, zegt Wim Sinke, de economische duurzaamheid van zonne-energie: de keten zou bij zulke lage prijzen kunnen breken wanneer sommige betrokkenen geen winst meer kunnen maken. Met andere woorden: snelle groei is op lange termijn alleen mogelijk als betrokken partijen een aantrekkelijke, of minstens acceptabele business case hebben.
Een grote opgave voor de infrastructuur
Niet alle opgewekte stroom zal in het elektriciteitsnet hoeven te worden gevoerd. Het verplaatsen van stroom over duizenden kilometers met super-hoogspanningslijnen is niet heel waarschijnlijk. Veel opgewekte stroom zal ter plaatse kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld in het huis waarop de zonnepanelen liggen, of in de wijk. Bij grootschalige toepassingen en transport over grote afstanden ligt het meer voor de hand om de zonnestroom om te zetten in brandstof (waterstof, methanol, methaan, of mierenzuur dat tegenwoordig veel aandacht krijgt) dicht bij een zonnige plaats van opwekking (bijvoorbeeld in het Midden-Oosten), en transport naar grote verbruikscentra in die vorm. Door de lage prijs zal zonne-energie het antwoord kunnen vormen op elke marktvraag naar energie. De ontwikkeling wordt sterk onderschat, aldus een recent artikel, door statistische definities. Als bij een kolencentrale twee derde van de opgewekte warmte verloren gaat en slechts één derde omgezet wordt in elektriciteit, wordt zijn bijdrage aan de energievoorziening toch gerekend naar de hoeveelheid steenkool die is verstookt. Bij zonne-energie telt alleen de hoeveelheid opgewekte elektriciteit. Alle energiedeskundigen weten dit, maar het is de vraag of dit ook doordringt tot beleidsmakers. Als deze zien dat het balkje zonne-energie nog lager is dan het balkje steenkool, kunnen zij gemakkelijk denken dat het zo’n vaart niet loopt. Door deze onevenwichtigheid is de bijdrage van zonne-energie (nu: 2% van alle elektriciteit opgewekt ter wereld) al veel groter dan algemeen gedacht; of beter gezegd: de bijdrage van fossiele brandstoffen heeft men altijd overschat.
PV heeft wel grote gevolgen voor de infrastructuur, en het denken hierover komt maar traag op gang, omdat beleidsmakers zich doorgaans niet realiseren hoe hard de ontwikkelingen nu gaan, in termen van marktgroei, rendement en toepassingen. De ontwikkeling gaat veel sneller dan iedereen voorzien heeft. Zelfs in Nederland, dat lang achtergelopen heeft, zal volgens Holland Solar in 2023 een totaal van 22 GW aan zonnestroomvermogen kunnen staan opgesteld, in termen van piekvermogen meer dan alle elektriciteitscentrales op dit moment bij elkaar. Dat is in zes jaar tijd. Hoe moeten we ons daarop voorbereiden? Vooral: hoe moeten we de infrastructuur aanpassen? In elk geval moeten we het elektriciteitsnet tweezijdig toegankelijk maken: geschikt om ‘van onder af’ zonnestroom in te voeren, en niet alleen maar ‘van boven af’ vanuit centrales. Op zich al een mega-opgave. Het probleem is dat we enerzijds nu moeten beginnen, gezien de snelheid waarmee de ontwikkelingen op ons afkomen, maar dat we anderzijds de zaak niet in beton moeten gieten omdat nog zoveel onduidelijk is. Wanneer zullen elektrische warmtepompen gaan doorbreken? Hoe snel dat dat gaan met elektrische auto’s? Hoeveel opslag hebben we nodig? Van welke schaal? En waar in het net? Eén ding is zeker: de ontwikkeling gaat veel sneller dan men nu denkt. De wereld moet zich gaan voorbereiden op een toekomst waarin zonne-energie de belangrijkste energiebron zal zijn.
Interessant? Lees dan ook:
Een gezond verstand of 50-50-40 energiescenario. Deel 2: duurzame energie
Schone technologie is veel meer dan CO2-arm, met veel meer economische potentie
Energieopslag in de transitie