Up Home Blog About

Waarom wij wel zonnepanelen maar nog geen kernfusiestroom hebbenartikel in het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Niek Lopes Cardozo, Guido Lange en Gert Jan Kramer - oktober 2017

De introductie en opschaling van nieuwe energietechnologieën wordt beperkt door economische wetten en vraagt grote investeringen in geld en energie. Een vergelijking van zonnepanelen (PV) en kernfusie laat zien dat deze niet zozeer verschillen in de grootte van deze investeringen maar in de aard daarvan.

Dit artikel is in grote mate gebaseerd op twee andere artikelen van ons, het essay in de bundel ter gelegenheid van het honderdjarid bestaan van het Shell Technology Centre Amsterdam, en een artikel in Fusion Energy.

In dit artikel worden wederom de grove contouren geschetst die elke bron doormaakt. Hierin worden de verschillen geduid tussen zonnepanelen en kernfusiecentrales. Ze leveren beide energie, maar de eenheidsomvang verschilt danig. Dit is vooral van belang bij het opschalen in de vroege fase. Met kleine sprongen kan er veel geïtereerd worden, wat gunstig is voor de ontwikkeling en wat het investeringsrisico verkleint.

De snelste manier om een nieuwe energiebron tot grootschalige inzet the brengen is via lineaire groei, maar de snelheid daarvan is beperkt tot de industriële capaciteit die nodig is in de verzadigingsfase. Daardoor duurt lineaire groei een aantal decennia (zo'n beetje de levensduur van een plant). Hieraan vooraf gaat een exponentiële groeifase, die ook tientallen jaren duurt. De overgang vindt plaats op typisch 5-10% van het verzadigingsniveau.

Het gaat om het opschalen van reactorbouwsnelheid. Als men ervan uitgaat dat er vanaf de eerste generatie honderd centrales per jaar gebouwd worden, worden er met een bouwtijd van tien jaar wel duizend centrales betaald voordat de eerste in gebruik wordt genomen. De investeringen van de bouw (overnight investment costs) zijn hoog, orde 10 miljard euro per machine. Het lijkt ons uitgesloten dat deze groeisnelheid gehaald zal worden vanaf het begin. Immers, welke prestaties vallen er van een eerste generatie machines te verwachten? Waarschijnlijk zo nu en dan een reactorstop voor onverwacht onderhoud, of een andere reden waarom de machine niet op nominaal vermogen draait. Dit zal in toekomstige generaties verder geoptimaliseerd worden.




Reacties op het artikel

Tony Donné

In het novembernummer dat erop volgde, schreef Tony Donné een reactie op het artikel. Hierbij merkte hij op dat de schrijvers de fluctuaties van bronnen als zon en wind achterwege hadden gelaten en dat daardoor kernfusie nog steeds een nuttige investering kan zijn.

Het is waar dat er 's nachts geen pv-stroom wordt opgewekt en om een grote bijdrage van de zon te krijgen is er opslag en conversie nodig. Dit is te zien als een nieuwe industriële ontwikkeling, met daarin eigen exponentiële en lineaire groeifases. Het verzadigingsniveau van zon-pv zal toenemen met meer toegankelijke opslagtechnieken. Het is te verwachten dat dit gebeurt.

Donné's punt was dat het wachten op deze technieken de nodige vertraging aan de zonzijde teweeg zouden brengen en dat het daarom verstandig lijkt om door te blijven gaan met de ontwikkeling van kernfusie.

Belangrijk om op te merken is dat ons artikel niet de bedoeling had om op een keuze tussen energiebronnen voor te sorteren. Het beschrijft de vroege groeifase die elke bron doormaakt. In de eerste paar procenten van de energievoorziening kunnen fluctuerende bronnen gewoon hun energie kwijt aan het grid. Dat neemt af met grotere bijdragen, waardoor inkorting (curtailment) op het geproduceerde noodzakelijk kan zijn. Dit maakt nog niet eens zoveel uit voor de groei, waarbij het gaat om wat er jaarlijks bijgebouwd wordt. Een cruciaal punt in de analyse is dat energieproductie in de gehele exponentiële groei op wereldschaal nog niet indrukwekkend is.

Niettemin moet nieuw geïnstalleerde capaciteit lokaal wel een bijdrage leveren, anders komt er ook geen industrie op gang. Er moet ook een afzetmarkt groeien en zonder bijdrage is er geen kopersprikkel.

Onze analyse over kernfusie gaat verder en laat zien dat er deze eeuw wellicht nog geen economische bijdrage van deze techniek te verwachten is. Hierover meer in andere artikelen.






Links

https://www.ntvn.nl/
https://www.nnv.nl/
https://www.nnv.nl/bijzondere-leden/