Kernenergie en de RES Twente

Last modified by Gijs Zwartsenberg on 2022/05/06 14:45

Inleiding

De klimaatcrisis en de energietransitie staan hoog op de agenda van politici en bestuurders. Zo staat het ook verwoord in de Regionale Energiestrategie Twente (RES 1.0) die in 2021 het licht heeft gezien. RES 2.0 moet binnenkort volgen. Het initiatief om in Twente een werkgroep te starten die óók naar kernenergie kijkt, is ontstaan vanuit de waarneming dat de energietransitie zoals op dit moment wordt uitgewerkt een (te) beperkte scope heeft, die voor de langere termijn geen duurzame oplossingen biedt. De contacten met de Stichting e-Lise vormen de basis van de informatievoorziening van genoemde werkgroep, die de mogelijkheden onderzoekt om in Twente de bouw van éen of meer kleine kernreactoren te realiseren. e-Lise werkt samen met een landelijk netwerk van deskundigen en mensen die kernenergie als noodzakelijke aanvulling op de energietransitie zien. e-Lise heeft contacten met overheden, politici, en een breed spectrum deskundigen uit de nucleaire sector.

De ontwikkeling van ons energiesysteem na de Tweede Wereldoorlog

We schrijven het jaar 1969. Na de ellende van WO2 was groei het toverwoord. Energie was vanaf begin jaren zestig geen probleem meer, we hadden immers gas gevonden. Ook in naoorlogs Twente stond groei hoog in het vaandel. Nadien nam, in lijn met de hele westerse wereld, ook in Twente het energieverbruik exponentieel toe.

Gas, kolen en olie werden en worden benut voor het opwekken van elektriciteit en warmte voor industrie en woningen, en voor transport. De club van Rome meende dat de exponentiële groei onherroepelijk tot tekorten aan fossiele brandstoffen zou leiden. Maar het probleem van fossiele brandstoffen is tot dusverre nooit geweest dat er een tekort aan is. De constante en nog steeds toenemende stroom van CO2 is echter wel een probleem gebleken – de uitdaging zal zijn om juist deze trend te keren. De recente Oekraïne-crisis heeft echter wel duidelijk gemaakt dat wij veel te afhankelijk zijn van importen van fossiele brandstoffen.

CO2: een mondiaal probleem

Helaas is Nederland niet het enige land dat deze ontwikkeling doormaakte. Naast de VS behoren nu ook China en India tot de grootste CO2-producenten ter wereld. Europa kent een lichte afname van de hoeveelheid uitgestoten CO2, maar deze afname ging parallel met de verplaatsing van de maakindustrie naar landen zoals China en India. De vraag is of we ons niet rijk rekenen met de afnemende CO2-uitstoot.

Organisaties zoals Urgenda richten zich vaak op de zichtbare, maar minder vaak op de grote en fundamentele oorzaken. Een voorbeeld is dat tegen SHELL een rechtszaak wordt aangespannen, terwijl de productie van bijvoorbeeld kunstmest veel meer uitstoot van CO2 oplevert (ca. 28,5 x 3,5 = m3. gas per ton kunstmest). Mondiaal veroorzaakt de productie van cement (wat Nederland niet langer maakt, maar wel nog steeds gebruikt) 4% van de CO2-productie – een feit dat vaak over het hoofd wordt gezien. Het vlieg- en scheepverkeer is uit het akkoord van Parijs gelaten. De inspanning van het gasvrij maken van woningen staat niet in verhouding met waar het zwaartepunt van probleem ligt.

Regionale energie strategie (RES)

Het IPCC heeft CO2 als de meest waarschijnlijke oorzaak van de opwarming van de aarde bestempeld. De Nederlandse regering heeft het klimaatakkoord van Parijs getekend. De problematiek van de CO2-reductie is in Nederland vervolgens bij de 26 RES-regio’s neergelegd. De keuze om de nationale doelstelling uit te besteden aan regio’s, betekent een keuze voor lokale vormen van opwek, wat de keuze voor de RES-regio’s beperkt tot zon en wind.

In Twente kennen we de stuurgroep RES-Twente. Het is een groep bestaand uit bestuurders en ambtenaren die gemeentes adviseren hoe de energietransitie tot stand gebracht kan worden.

Ondertussen is er, onder meer, een samenwerkingsverband van de gemeenten Dinkelland, Tubbergen, Losser en Oldenzaal onder www.energievannoordoosttwente.nl opgericht . Deze gemeenten hebben een windbeleidsplan opgesteld waarin met windturbines en zonnevelden een beperkte mate van de benodigde energie wordt opgewekt. De horizon reikt niet verder dan 2030.

De opdracht van RES 1.0 is 1,5 Twh elektriciteitproductie. De opdracht uit Den Haag is dat het in principe met zon en wind tot stand moet komen.

Helaas waait het regelmatig niet in Twente (windklasse 3) en schijnt de zon niet altijd. De 1,5 TWh zal dus ondersteund moeten blijven met fossiele centrales. Wind op zee kan tot hier in het achterland niet als serieuze bijdrage worden gezien.

De huidige inrichting van de RES is een belemmering voor de inzet van een potentieel grote en krachtig CO2-vrije vorm van opwek: kernenergie. De bestaande RES-regio’s betogen vaak dat kernenergie een taak is van de rijksoverheid. De onderbouwing van dit standpunt ontbreekt en het argument klopt ook niet. Ten eerste zijn juist de regio’s van cruciaal belang voor het realiseren van kernenergie met steun van de lokale bevolking. Daarnaast maakt voortgaande innovatie het ook interessant voor regio’s om lokaal kernreactoren in te zetten die kleiner zijn dan tot voor kort de norm was.

Provincie Overijssel

De provincie Overijssel heeft in 2020 een symposium georganiseerd over het inzetten van kernenergie als energiebron.¹ Hieraan is bij de uitwerking van de RES geen aandacht geschonken. Ook niet in de (lokale) media. Toch werd in deze sessie een goed beeld geschetst van de energieproblematiek en de oplossing die kernenergie, zeker richting 2050, kan bieden. De conclusie was dat zonder kernenergie de energietransitie naar 2050 niet zal worden gehaald.

Maar waar tot voor kort de politieke wind uitsluitend in de richting in de richting van zon en wind woei, heeft het nieuwe kabinet een substantieel budget uitgetrokken voor nieuwe ontwikkelingen met kernenergie. Als regio is nu het moment om deze kans met beide handen aan te grijpen. Maar wat kunnen we in Overijssel met kernenergie?

Kernenergie, een korte geschiedenis

Na de tweede wereldoorlog, met name begin jaren vijftig, is een breed spectrum voorstellen gedaan om kernsplijting in te zetten voor opwekking van energie voor civiele toepassing. Decennia later, na een complexe geschiedenis van uiteenlopende ontwerpen, zijn in de westerse wereld vooral de licht-water-reactor, (LWR) en de Canadese zwaarwater-reactor (CANDU) in gebruik. De afgelopen jaren zien we ook een sterk toegenomen belangstelling voor een succesvol experiment uit de Verenigde Staten met gesmoltenzoutreactoren. Die laatste zijn niet kieskeurig met nucleaire brandstoffen en met name thorium lijkt ineens een heel realistische mogelijkheid. Daarnaast is sprake van een soort wederopstanding van de zogenaamde ‘snelle kweekreactor’: de reactor die Bill Gates in Wyoming wil bouwen is een nazaat van de plannen die destijds in de VS de concurrentie wonnen van de gesmoltenzoutreactor – Nixon moest kiezen tussen twéé concurrerende programma’s en koos voor het programma van het politiek beter aangehaakte Los Alamos – de onderzoekers uit Oak Ridge hadden ondanks hun succesvolle demonstratie van de gesmoltenzoutreactor het nakijken.

Intussen hadden aan de andere kant van de wereld de Russen een heel ander type reactor ontwikkeld, van een soort dat in het Westen nooit in gebruik is geweest en dat óók in de Sovjet-Unie nooit toegelaten had mogen worden. De reactoren die gebouwd werden in onder meer Tsjernobyl bleken een ontwerpfout te hebben die in de publieke perceptie helaas niet zozeer dat foute ontwerp maar de hele ontwikkeling van kernenergie in discrediet bracht. De wereldwijde impact van de ontploffing van één van de reactoren van Prypiat, bij Tsjernobyl, zorgde voor decennia van stagnatie in de ontwikkeling van kernenergie. Zo’n 25 jaar later, begin 2011, was sinds enige tijd sprake van een voorzichtige heropleving van de ontwikkeling toen een tsunami, in combinatie met ondeskundig en politiek benoemd management van de kerncentrales in Fukushima, leidde tot een groot ongeluk met drie reactoren van een westers type. Wederom was de impact groot en wereldwijd. Na grondig onderzoek door de Verenigde Naties bleken de directe stralingsgevolgen van ‘Fukushima’ weliswaar beperkt², voor de publieke beeldvorming in de westerse wereld waren de gevolgen van ‘Fukushima’ nauwelijks kleiner dan die van Tsjernobyl.

Maar anders dan na ‘Tsjernobyl’ zien we de publieke opinie over kernenergie nu veel vlotter terugkeren naar een situatie waarin de meerderheid van de bevolking vóór de bouw van nieuwe kerncentrales is. De reden daarvan is duidelijk: kernenergie heeft maar weinig ruimte nodig om kolossale hoeveelheden CO2-vrije energie op te wekken. Dat gegeven is van des te meer belang in een land dat moet woekeren met de ruimte, die immers ook nodig is voor oa landbouw, natuur en wonen.

Kernenergie, maar welke?

Terwijl de media overwegend vanuit negatieve frames blijven berichten over kernenergie, is het een groot deel van de bevolking al lang duidelijk dat we het nodig gaan hebben. Ook dringt, ondanks alle negatief framende berichtgeving, tot steeds meer mensen door dat kernenergie in feite tot de schoonste en veiligste energiebronnen behoort.³

Wat valt er te kiezen qua kernenergie? In het klassieke beeld, dat overigens nog steeds óók geldig is, bouw je het liefst kerncentrales met grote reactoren. Daarmee zit je zo mogelijk in de buurt van a) veel water en b) stevige hoogspanningsnetwerken. Deze combinatie is te vinden op de bekende kustlocaties die in Nederland gereserveerd zijn voor kernenergie. Voor de hand liggende reactorsystemen zijn dan bijvoorbeeld de European Pressurized Reactor (EPR) of de APR1400 die Zuid-Korea in vijf jaar tijd in Barrakah (VAE) bouwde, met respectievelijke vermogens van 1600 en 1400 megawatt.

Maar recente innovaties, met name kleine modulaire reactoren (SMR’s) bieden de Nederlandse regio’s reële mogelijkheden voor de inzet van kernenergie. Een kanshebber in Nederland is de BWRX-300, gebouwd door GE Hitachi, de fabrikant die ook de windturbines levert die Nederland op de Noordzee gaat bouwen. Voor dit type reactor, met een vermogen van 300 megawatt, zou een locatie zoals die van de voormalige kolencentrale bij Zwolle heel geschikt zijn. Niet alleen vanwege de daar nog steeds aanwezige elektrische infrastructuur en het aanwezige koelwater. Doordat de BWRX volgens een innovatief en materiaalbesparend ontwerp grotendeels ondergronds wordt gebouwd, en voorzieningen heeft die het mogelijk maken om ook zonder elektriciteit van buitenaf te kunnen koelen in noodsituaties, kan deze warmtebron in de nabijheid van bewoning worden gebouwd.

Warmte-transitie

Daarmee ontstaat een tweede context van mogelijke bijdragen aan de energietransitie: de levering van grote hoeveelheden CO2-vrije warmte.

De BWRX zou bijvoorbeeld vanaf genoemde locatie kunnen voorzien in een groot deel van de warmtevraag van Zwolle en omliggende gemeentes. Vergelijkbare opstellingen zijn ook denkbaar in de stedenregio in Twente.

Een ontwikkeling die we hier nog aan toe kunnen voegen is de inzet van warmtereactoren, met name de zogenaamde ‘deep pool reactors’ die in het Nederlands ook wel ‘zwembadreactoren’ worden genoemd. Dit gaat om kleine reactoren die, eenvoudig gezegd, in een 30 meter diep ‘zwembad’ worden geplaatst. Het enige doel van deze reactoren is het opwekken van warmte tot ongeveer 90ºC – dus niet van elektriciteit. Hierdoor is het niet nodig om een drukvat rond de reactor te bouwen – immers het duurste onderdeel van een kerncentrale. Via warmtewisselaar wordt de warmte veilig afgegeven en per buizenstelsel afgeleverd bij de bewoners die zijn aangesloten op het warmtenet, die zo hun huis CO2-vrij kunnen verwarmen. Van het gas af is dan ineens een heel aantrekkelijke optie. In Finland, waar de Groene Partij vóór kernenergie is, worden de opties hiervoor inmiddels in kaart gebracht.

Gesmolten zout?

Innovatie is óók voor kernenergie van essentieel belang, maar vaak om andere redenen dan bij het grotere publiek bekend is. Afgelopen decennia was vooral sprake van nieuwe veiligheidssystemen en optimalisatie van reactorconcepten die wereldwijd al decennia in gebruik zijn. Genoemde EPR en APR zijn daar goede voorbeelden van. De ontwikkeling van kleine, modulaire reactoren vergroot vooral de toepasbaarheid van deze technologie – een trend waar we steeds meer bouwers op in zien spelen.

De heroplevende ontwikkeling van radicaal nieuwe reactorconcepten, zoals de natriumgekoelde kweekreactor die Bill Gates in Wyoming laat bouwen⁴, maar ook de gesmoltenzoutreactor waaraan in Nederland wordt gewerkt, wordt niet gevoed door behoefte aan nóg meer veiligheid: die is immers al excellent met de huidige reactorsystemen. De nieuwe concepten zijn met name interessant om twee redenen. De eerste is het hogere temperatuurbereik. De hogere werktemperatuur maakt een hele reeks nieuwe, met name industriële toepassingen mogelijk: veel industrieën hebben hoge temperatuur-warmte nodig die deze reactoren rechtstreeks en in grote hoeveelheden kunnen leveren, bijvoorbeeld om waterstof te maken. De tweede reden is gelegen in wat de nucleaire brandstofcyclus wordt genoemd. Eenvoudig gezegd maken deze reactoren het mogelijk om veel meer energie uit het zware metaal (uranium, plutonium, thorium) te halen. Op termijn kan dat leiden tot een nóg lager materiaalgebruik. Tegelijkertijd betekent deze betere benutting dat er per geleverd kilowattuur nóg minder afval wordt geproduceerd. Maar dat betekent allerminst dat bestaande lichtwaterreactoren technisch achterhaald zullen raken. Eerder betekent het dat er veel mogelijkheden zullen ontstaan om de verschillende systemen onderling optimaal op elkaar af te stemmen. Het resultaat daarvan zal zijn: een breed spectrum toepassingen, verder afnemende materiaalbehoefte per kilowattuur en steeds verder beperkte afvalproductie.

Overigens is wel denkbaar dat gesmoltenzoutreactoren op termijn dezelfde veiligheid tegen lagere kosten kunnen realiseren. Tegelijkertijd vormen lichtwaterreactoren op basis van hun eigen sterke punten nadrukkelijk een no-regret-optie die bovendien nu al kan worden ingezet. Het ontwikkelen van een vitale nucleaire sector is bovendien voorwaarde voor de succesvolle verdere ontwikkeling van de gesmoltenzoutreactor.

Zon en wind, het einde van fossiele brandstoffen?

Zon en wind lijken op de korte termijn soelaas te bieden omdat ze de beste technieken zouden zijn voor het probleem. De levensduur van de apparaten die de energie uit wind en zon oogsten is echter beperkt. Bij de vergelijking van de verschillende opties telt vooral de zogenaamde ‘levenscyclus-analyse’ (LCA) die de hoeveelheid materiaal per hoeveelheid opgewekte eenheid energie in ogenschouw neemt. Uit een recente studie van de Verenigde Naties blijkt ondubbelzinnig dat kernenergie op dit punt aanzienlijk beter scoort dan de meeste andere CO2-vrije bronnen.⁵ We mogen de ogen niet sluiten voor dit materiaalgebruik, dat volgens veel analisten een aanzienlijke belemmering kan gaan vormen voor de sterke groei van schone energie die nog nodig is, willen we fossiele brandstoffen kunnen uitfaseren. Dat gegeven is van des te meer belang gezien de grondstoffenproblematiek van de EU die voelbaar werd door de Oekraïne-crisis, maar die oorzaken heeft die veel dieper liggen. De gewenste elektrificatie van de samenleving heeft tot gevolg dat er een exponentiële groei zal zijn in de vraag naar de bijzondere grondstoffen die essentieel zijn voor energie uit zon en wind. Maar ook de beschikbaarheid van bijvoorbeeld koper zal waarschijnlijk een knelpunt worden bij voortschrijdende elektrificatie.

Zelfs als de politiek alles op alles zet om de grondstoffenwinning binnen de EU op peil te krijgen zal het decennia duren alvorens dat ook daadwerkelijk is gerealiseerd.

Grondgebruik

Het grondgebruik van zon en wind zijn aanmerkelijk. We praten over honderden hectaren die óók nodig zijn voor landbouw, woningbouw en biodiversiteit. Ook wind leidt tot een aanzienlijk ruimtebeslag. Een Statenlid in Zuid-Holland kwam tot haar eigen verbazing tot de conclusie dat met kernenergie de energietransitie voor die hele provincie gerealiseerd zou kunnen worden op het oppervlak dat haar eigen agrarische bedrijf beslaat.

Meer links

Theo Wolters legt uit hoe de kosten van kernenergie omlaag kunnen: https://youtu.be/j0aFi8_qYEc

Ewoud Verhoef gaat in op de vraag of radioactief afval een onopgelost probleem vormt: https://youtu.be/Erb9QOaj0Fs⁶

Lars Roobol gaat in op stralingsangst: https://youtu.be/OD9rm3GWSqw

Gijs Zwartsenberg legt uit wat gesmolten zout reactoren zijn: https://youtu.be/XMqMqAAwDvQ

Landelijke Kennisconferentie Kernenergie – Thorium, Provinciale Staten Overijssel, 21 oktober 2020,

Bovenstaande presentaties vonden plaats tijdens de digitale kennisconferentie over kernenergie en thorium MSR die werd georganiseerd door de Provincie Overijssel. Wat is de stand van zaken? Waar liggen kansen? Wat zijn de feiten? Wat zijn voor- en nadelen? En hoe duur is kernenergie nou eigenlijk?

https://mwenb.nl/kennisconferentie-kernenergie-thorium-provinciale-staten/