Waarom groene stroom niet telt voor Tesla’s en waterstoffabrieken

Voor de klimaatboekhouding rijden alle Nederlandse treinen op uitsluitend windstroom. Ook als het niet waait. Dat kan dankzij het afboeken van Garanties van Oorsprong (GvO’s). Tijd om deze boekhouding (opnieuw) tegen het licht te houden.

Uitbaters van windparken, stuwmeren en zonneweides hebben twee producten in de aanbieding. Elektriciteit én Garanties van Oorsprong, certificaten die aantonen dat de elektriciteit emissievrij is opgewekt.

De elektriciteit en GvO’s zijn binnen Europa nadrukkelijk los van elkaar verhandelbaar, ook in de tijd. Zo kopen energieleveranciers voor jou (dagelijks) de op dat moment goedkoopste kilowatturen in. Dat kan bijvoorbeeld elektriciteit uit kolencentrales, windparken of afvalverbranding zijn. Het maakt daarbij niet uit of je grijze of groene stroom afneemt.

Als jij tot de klanten met een groen stroomcontract behoort, vergroent je leverancier vervolgens alle door jou gebruikte stroom door (jaarlijks) een evenredig aantal GvO’s aan te schaffen en af te boeken. Dat kunnen GvO’s uit Nederlandse windparken zijn, maar evengoed uit Spaanse zonneparken of Noorse stuwmeren.

Chauvinisme vergroent Nederlandse elektriciteitsmarkt, nu echt

Het is een wat merkwaardig systeem maar het werkt. GvO’s bieden energieleveranciers de kans zich te onderscheiden op duurzaamheid. De goedkoopste groene stroom staat na terechte kritiek bekend als ‘sjoemelstroom‘ en is vergroend met (in overvloed beschikbare) waterkracht-GvO’s. Duurdere groene stroomcontracten maken enkel gebruik van zonne- of wind-GvO’s. Of zelfs enkel van windstroom opgewekt in Nederland.

In Nederland staat de laatste categorie te boek als meest duurzaam. Organisaties die zich als maatschappelijk verantwoord profileren, zoals de NS, Google en Philips vergroenen het eigen verbruik het liefst met Nederlandse GvO’s.

Net als de fysieke Nederlandse wind- en zonneparken zijn ook de daaraan gekoppelde GvO’s voorlopig nog schaars. Zo drijft de handel in GvO’s de economische waarde van Nederlandse wind- en zonnestroom op.

Daarmee is de certificatenhandel een extra stimulans voor de bouw van duurzame energieprojecten in Nederland. Dat helpt op zijn beurt de CO2-uitstoot van de Nederlandse elektriciteitsproductie als geheel te verlagen. En dat is mooi.

Je krijgt geen CO2-vrije stroom, je investeert in CO2-vrije stroom

De impact van een goed groen stroomcontract is dus nadrukkelijk positief maar ook erg indirect. Dat een groen stroomcontract in één keer al je stroomverbruik emissievrij maakt, is een hardnekkige spraakverwarring.

Of je nu een groen of grijs contract afsluit, in de praktijk brandt elke lamp in 2019 nog vooral op aardgas en steenkool. Ook de treinen van NS, de servers van Google en de waterkoker thuis, niets werkt emissievrij. Of je nu een groen of grijs contract afsluit, gemiddeld is elke verbruikte kilowattuur verantwoordelijk voor ruwweg 400 gram extra CO2 in de atmosfeer. Met een groen contract verlaag je jouw CO2-uitstoot niet. Wel verbeter je de businesscase voor CO2-reductie in je toekomst.

Gelukkig deed deze spraakverwarring tot nu toe niet al te veel kwaad. De NS zet niet meer treinen in omdat de NS meent dat de stroom groen is. Jij drinkt niet liters thee extra omdat je meent dat het theewater emissievrij aan de kook is gebracht.

Cruciaal verschil tussen traditioneel en nieuw elektriciteitsverbruik

Aanmerkelijk kwalijker is dat ‘nieuwe stroomverbruikers’ in de marketing volop gebruikmaken van dezelfde spraakverwarring.

Verkopers van elektrische auto’s en plannenmakers voor waterstoffabrieken suggereren graag dat een Tesla of elektrolyser emissievrij is, mits hij maar groene stroom afneemt. Helaas. Net zoals de treinen van de NS niet echt op groene stroom rijden, doen Tesla’s dat evenmin. Net zoals elke kilowattuur (kWh) verbruikt door een waterkoker goed is voor ±400 gram extra CO2-uitstoot, is een kWh verbruikt in een waterstoffabriek dat ook.

Het doorslaggevende verschil met de treinen en de waterkoker is dat elektrische auto’s, waterstoffabrieken en ook warmtepompen, terrasheaters en industriële boilers resulteren in nieuw verbruik. Extra elektriciteitsverbruik.

Meer verbruik betekent automatisch meer uitstoot uit gascentrales

Alle elektriciteit die niet uit wind, zon of andere emissievrije bronnen komt, komt uit kolen of gas. Het bouwen van wind- en zonneparken kost tijd. Als ons doel is om kolen- en gascentrales zo snel mogelijk overbodig te maken, werkt extra verbruik dat doel onherroepelijk tegen. In het klimaatakkoord is afgesproken dat twee derde van ons verbruik in 2030 wordt gedekt door windturbines en zonnepanelen. In het regeerakkoord was al afgesproken dat alle kolencentrales voor 2030 dicht gaan. Dat tezamen betekent dat gascentrales in 2030 verantwoordelijk zijn voor ruwweg 33% van onze elektriciteitsproductie. De gemiddelde CO2-uitstoot per kWh is dan ruwweg 130 gram. Een enorme daling ten opzichte van de 400 gram CO2/kWh van vandaag.

In 2018 verbruikte Nederland bijna 125 miljard kWh (125 TWh) en kwam 11% (13 TWh) daarvan uit wind en zon. Dat komt bij 400 gram CO2/kWh neer op 50 miljard kilo CO2. Als we in 2030 nog steeds 125 TWh verbruiken, moeten wind en zon 83 TWh leveren. Als dat lukt, daalt de CO2-uitstoot van elektriciteitsproductie naar 17 miljard kilo per jaar.

De kans is echter groot dat we in 2030 veel meer dan 125 TWh verbruiken, bijvoorbeeld door elektrische auto’s, warmtepompen en waterstoffabrieken. Daar is gelukkig aan gedacht.

De afspraken in het klimaatakkoord houden rekening met een groeiende vraag naar elektriciteit: het aandeel van twee derde wind- en zon is een relatief aandeel. Als het elektriciteitsverbruik stijgt in aanloop naar 2030, stijgt het te bouwen aantal wind- en zoneparken mee. Stel dat ons elektriciteitsverbruik verdubbelt, tot 250 TWh in 2030. Dan staan wind en zon aan de lat voor liefst 165 TWh. Als dat lukt, is de CO2-uitstoot van elektriciteitsproductie 32,5 miljard kilo per jaar.

Ai. Dubbel zoveel als bij gelijkblijvend gebruik. Het aandeel van de gascentrales in de productie is net zo relatief als dat van de wind en zon. Het absolute aantal kilowatturen uit gascentrales groeit evenredig mee met elke groei in het totale verbruik.

Het doel is níet het zo snel mogelijk sluiten van gascentrales

Bovenstaande is gelukkig slechts een rekenvoorbeeld. Het is onwaarschijnlijk dat het stroomverbruik in 10 jaar verdubbelt. De twee miljoen elektrische auto’s die in 2030 in Nederland zullen rondrijden, zullen grofweg 7 TWh per jaar verbruiken, de 3 à 4 gigawatt aan waterstoffabrieken die in het klimaatakkoord genoemd zijn verbruiken jaarlijks maximaal 35 TWh en het aardgasvrij maken van woningen, kantoren en industrie met boilers en warmtepompen zal de komende jaren nog geen storm lopen. Een ding is echter zeker: Extra stroomverbruik in 2030 leidt onherroepelijk tot extra uitstoot uit gascentrales.

Hoewel hierboven gesuggereerd, is het zo snel mogelijk sluiten van gascentrales geen doel op zich. Het werkelijke doel is zo snel als mogelijk zo veel mogelijk CO2-uitstoot te voorkomen.

Auto’s op benzine, CV-ketels op gas en conventionele waterstofproductie stoten ook CO2 uit. Als de uitstoot via elektrische alternatieven lager is, is extra inzet (of zelfs nieuwbouw) van gascentrales vanuit klimaatbeleid gedacht een te verdedigen optie. In de tabel hieronder een indicatie van de CO2-uitstoot bij elektrificatie vs. het conventionele alternatief.

Uit bovenstaande getallen blijkt dat overstappen naar een elektrische auto of warmtepomp al bij de huidige stroommix resulteert in een aanmerkelijke CO2-reductie. In 2030 slaan deze elektrische opties echt een groot gat met respectievelijk brandstofmotoren en gasketels. Elektrolyse als alternatief voor stoomreforming van aardgas is bij de huidige stroommix echt nog een flinke stap terug. Ook bij de voor 2030 afgesproken stroommix is elektrolyse maar net aan positief.

Wie houden we verantwoordelijk voor welke extra CO2-uitstoot?

Tot op hier was dit stuk beschouwend. Ongeacht een groen stroomcontract resulteert nieuw elektriciteitsverbruik feitelijk in extra CO2-uitstoot uit gascentrales. Over de toerekening van deze extra CO2-uitstoot kun je vervolgens discussiëren. Schrijf je die CO2 volledig toe aan de nieuwe verbruikers, verdeel je de extra uitstoot over álle stroomverbruikers of sla je de extra CO2 enkel om over iedereen die géén groen stroomcontract afsluit? Naar mijn mening is de eerste optie het meest passend.

Wie kiest voor een accu op wielen in plaats van een benzinemotor, een warmtepomp in plaats van een gasketel of een elektrolyser in plaats van een conventionele waterstoffabriek betaalt namelijk een substantiële meerprijs.

Die meerprijs neemt men klaarblijkelijk voor lief. Vanuit intrinsieke motivatie, vanwege een subsidie of een combinatie van beiden. Direct of indirect is een vermeende bijdrage aan CO2-reductie hoe dan ook de hoofdreden de meerprijs te betalen. Ongeacht of individuele weldoeners of alle belastingbetalers samen betalen voor een vermeende bijdrage aan CO2-reductie, is het dus verdomde belangrijk zeker te weten dat die vermeende reductie daadwerkelijk plaatsvindt.

Reken bij elektrificatie niet met groene stroom, ga uit van gascentrales

Wil je absoluut zeker zijn dat een investering een elektrische auto, warmtepomp of elektrolysefabriek qua CO2 effectief is? Ga er dan van uit dat deze nieuwe elektriciteitsverbruikers volledig afhankelijk zijn van gascentrales. De redenatie daarbij:

Stel dat het in 2030 gelukt is om twee miljoen benzine/dieselauto’s te vervangen door twee miljoen elektrische auto’s. Stel dat afgezien daarvan het elektriciteitsverbruik gelijk is gebleven. Dan verbruikt Nederland in (125+7=) 132 TWh elektriciteit in 2030.

Als het gelukt is om twee derde van 132 TWh op te wekken met wind- en zonneparken, leveren die samen 88 TWh in 2030. Dat het in dit scenario mogelijk is om 88 TWh in plaats van 83 TWh hernieuwbare elektriciteit op te wekken, staat technisch volledig los van de twee miljoen elektrische auto’s.

• Conclusie 1: Zonder elektrische auto’s zou niet 66% (83 TWh) maar liefst 70% (88 TWh) van het oorspronkelijke elektriciteitsverbruik (125 TWh) gedekt kunnen worden door wind- en zonnestroom. De uitstoot gekoppeld aan het oorspronkelijke elektriciteitsverbruik is dan niet 17 miljard kilo maar 15 miljard kilo CO2 in 2030.

Als we aannemen dat de twee miljoen elektrische auto’s er desondanks komen en de 7 TWh extra verbruik volledig uit gascentrales (±400 gr CO2/kWh) komt, is de aan elektrische auto’s toe te rekenen extra uitstoot 3 miljard kilo. Als in plaats van deze twee miljoen elektrische auto’s twee miljoen benzineauto’s rondrijden is de uitstoot echter 6 miljard kilo.

• Conclusie 2: Ook als we aannemen dat twee miljoen elektrische auto’s in 2030 volledig dankzij gascentrales rijden, is het klimaateffect positief. Het scheelt 3 miljard kilo CO2 per jaar*, ten opzichte van de status quo.

Doen we hetzelfde gedachtenexperiment voor 4 GW elektrolyse-waterstoffabrieken in vollast – die samen jaarlijks 35 TWh extra verbruiken – dan is het totale verbruik in dat scenario (125 + 35=) 160 TWh. Dan is liefst 107 TWh wind en zon nodig om twee derde van het verbruik te dekken. Als dat in 2030 mogelijk is mét 4 gigawatt aan elektrolysers, kan dat ook zónder elektrolysers. Dan zou niet 66% maar liefst 86% van het oorspronkelijke elektriciteitsverbruik hernieuwbaar zijn.

• Conclusie 3: Zonder elektrolysers zou niet 66% (83 TWh) maar liefst 86% (107 TWh) van het oorspronkelijke elektriciteitsverbruik (125 TWh) gedekt kunnen worden door wind- en zonnestroom. De uitstoot gekoppeld aan het oorspronkelijke elektriciteitsverbruik is dan niet 17 miljard kilo maar 7 miljard kilo CO2 in 2030.

Aangenomen dat de waterstoffabrieken er toch komen en de 35 TWh extra verbruik volledig uit gascentrales komt, resulteert dat in 14 miljard kilo extra CO2-uitstoot. Als in plaats van deze elektrolysers dezelfde hoeveelheid waterstof in een steamreformer gemaakt wordt komt daar ‘slechts’ een kleine 6 miljard kilo bij vrij.

• Conclusie 4: Als we aannemen dat het verbruik van 4 GW elektrolysers in vollast volledig door gascentrales gedekt wordt, is het klimaateffect negatief. Het resulteert in 8 miljard kilo CO2 per jaar** extra, ten opzichte van de status quo.

*Dit betreft enkel het energieverbruik. Inclusief de extra CO2-uitstoot in de productie van accu’s is de CO2-reductie kleiner. Aan de andere kant brengt een elektrische auto CO2-uitstoot van buiten naar binnen het Europese emissiehandelssysteem (ETS). De 3 miljard kilo CO2-uitstoot door de extra elektriciteitsproductie maakt dat elders in Europa in de industrie- of energiesector minder dient te worden uitgestoten. 

**Zowel stoomreformers als de fossiele elektriciteitsproductie voor elektrolysers vallen reeds binnen het ETS. Ook deze extra uitstoot zal binnen het handelssysteem dus ergens gecompenseerd moeten worden.

Hoe dan verder met het koploperbeleid in Nederland Waterstofland?

Wie elektrolysers bouwt en zijn elektriciteitsverbruik vergroent met garanties van oorsprong is aan het sjoemelen. Vrijwel alle marketing voor groene waterstof is kwalijk misleidend; waterstofproductie met elektrolyse werkt voor het klimaat voorlopig averechts. Dat dringt maar langzaam door tot de enthousiaste bedrijven, politici en milieu-organisaties die Nederland tot een koploper op het gebied van groene waterstof willen maken.

Het toverwoord voor de enthousiastelingen die begrijpen dat je met GvO’s niet meer wegkomt, is ‘overschotten’. Als je waterstof maakt met wind- en zonnestroom die niemand anders gebruikt, is elektrolyse wel duurzaam.

Hoewel je veel hoort over overschotten wind en zon is dat een fenomeen dat in de praktijk nauwelijks voorkomt. Vandaag zeker niet en ook in 2030 is het geen factor van belang. Er zijn nog jaren elk uur van de dag gascentrales nodig om het huidige elektriciteitsverbruik mogelijk te maken. Extra verbruik maakt dus dat die centrales extra hard draaien. Zelfs als 100% van ons elektriciteitsgebruik door Nederlandse wind- en zonneparken gedekt wordt, blijven echte overschotten schaars. Tot zeker 2030 blijft de productie van waterstof uit waardeloze stroom dan ook een waardeloos idee.

Realistischer partijen begrijpen hoe ontzettend veel elektriciteit er nodig is om serieuze volumes waterstof te produceren. Die overwegen extra offshore windparken te bouwen, puur voor de productie van groene waterstof.

Daarbij blijft staan dat die extra emissievrije windstroom voorlopig beter besteed is aan reguliere elektriciteitsverbruikers, warmtepompen, elektrische auto’s en andere elektrificatie die meer CO2-winst oplevert. Zelfs als je een windpark niet eens aantakt op het nationale elektriciteitsnet, concurreert de waterstofproductie met verduurzaming op dat nationale net.

Als het in Nederland voorlopig niet mogelijk is om daadwerkelijk duurzame waterstof te produceren dan kijken we toch over de grens? In het Midden-oosten en Australië is zonnestroom spotgoedkoop en ruimte zat.

Helaas. Landen zoals Australië en Saudi-Arabië hebben de handen nog decennia vol aan de energietransitie in eigen land. Als zij ons groene waterstof verkopen terwijl de Australische en de Saudische economie zelf nog primair op aardgas, olie en kolen draaien, schiet het klimaat daar echt niets mee op.

Echt groene waterstof is een kwestie van timing

De huidige wereldeconomie verbruik jaarlijks miljoenen tonnen waterstof. Een klimaatneutrale wereldeconomie nog veel meer.

Het is goed dat de industrie en de politiek al vooruitkijken naar die toekomst. Als we in 2050 miljoenen tonnen groene waterstof willen produceren moeten we liefst morgen al oefenen met elektrolysers van voldoende omvang. Besef daarbij echter dat waterstof gemaakt in een elektrolyser nog tot ver na 2030 resulteert in meer CO2 dan waterstof uit de conventionele reformers op aardgas. Plaats dan ook niet meer elektrolysers dan strikt noodzakelijk is om te oefenen.

Gelukkig hoeven we niet te wachten tot elektrolyse wel duurzaam is. Door de CO2-uitstoot van een conventionele waterstoffabriek af te vangen, daalt zijn uitstoot tot minder dan 1 kilo CO2 per geproduceerde kilo waterstof.

Om via elektrolyse waterstof te produceren met een dergelijk lage uitstoot, moet de CO2-intensiteit van de elektriciteitsproductie dalen tot onder de 20 gr/kWh. Een niveau dat ook in 2050 vermoedelijk nog niet bereikt is.

Blauwe waterstof is nog decennia ‘groener’ dan groene waterstof

Blauwe waterstof (conventionele stoomreforming met CO2-opslag) is nog decennia beter voor het klimaat dan elektrolyse. Helaas heeft afvang en opslag van CO2 in Nederland nooit goede pers gehad. De milieubeweging heeft CO2-opslag effectief geframed als een ‘schijnoplossing’ die ten koste gaat van ‘echte duurzame maatregelen’. Dat frame is hinderlijk. CO2-opslag is duidelijk een effectieve vorm van CO2-reductie.

CO2-afvang bij bestaande of nieuwe conventionele waterstoffabrieken levert al ruim voor 2030 daadwerkelijke winst voor het klimaat. Helaas kost het ook tijd om blauwe waterstoffabrieken te bouwen, en is ook daarvoor subsidie nodig. Als CO2-reductie je lief is, pleit je als milieubeweging of politiek voor CO2-opslag. In ieder geval voor de bestaande waterstoffabrieken.

Greenpeace, Milieudefensie en collega’s doen er desondanks alles aan om subsidie op blauwe waterstof te beperken. Samen met de industrie zet de milieubeweging juist stevig in op elektrolyse. Dit onder de valse suggestie dat de elektrolysers draaien op overtolige wind- en zonnestroom. Overschotten die tot ver na 2030 irrelevant klein zullen blijven.

In de praktijk zullen deze elektrolysers nog tot ver na 2030 draaien op met GvO’s vergroende elektriciteit. Dat resulteert in een tot 23x hogere CO2-uitstoot dan ruim voor 2030 al via blauwe waterstof mogelijk is.

Het is cru maar laat duidelijk zijn: dit is het directe gevolg van contraproductief vasthouden aan principes inzake CO2-opslag.

Imagecredit: Randy Fath, via Unsplash Public Domain

• Over
• Laatste berichten

Thijs ten Brinck

Veelschrijvende ingenieur met een brede interesse.
Oprichter WattisDuurzaam en duurzaamheidsadviseur bij We-Boost Transitions.

Laatste berichten van Thijs ten Brinck (alles zien)

• Antiek zonnepaneel levert na 31 jaar 79,5% van origineel vermogen - 16 dec 2024
• Accupakket elektrische auto gemiddeld goedkoper dan $100/kWh - 11 dec 2024
• Stimuleert Europa de productie van benzinemotoren in China? - 09 dec 2024