EROI: een lastig onderwerp

Een bijdrage van Jeroen Hetzler.

Onlangs verscheen een artikel in de NRC waarin gesteld werd dat zonnepanelen meer energie kosten dan ze opleveren. Dit heet EROI ofwel Energy Return On Energy Invested. Dit laatste met name maakt het arbitrair, want wat reken je mee? Ook de nieuw aangelegde wegen naar zonneparken, het energiegebruik vanwege onderhoud? Je kunt het eindeloos doortrekken tot aan de versleten schoenen van monteurs. Net als maatschappelijke kosten. EROI is naar mijn mening bovendien een breder begrip dan energie alleen, want het met subsidie in stand houden van energievormen die niet renderen, benadeelt het economische voortbestaan van onze beschaving. Hier is het originele artikel.

Een conclusie is:

PV technologies, consume per unit of electricity produced, 64 times more material resources, 7 times more human resources und 10 times more capital than nuclear technology.

En onder de kop Methodologie valt te lezen:

There are several stages in the life cycle of an energy system. These include the production of the necessary materials, the manufacture of the components, their transportation, installation, commissioning, operation and maintenance, decommissioning, financing, administration, their integration in the electricity supply system duly revised according to the needs of the users, and finally the essential accompanying research and development work. It is important with respect to this latter point that the quality of the energy produced be considered. As derived and shown in Section 3, photovoltaic plants are material, labour and capital intensive, but provide only intermittent and irregular energy production. These characteristics have a significant and clear effect on the total energy, which must be invested in each system, whereby a system must be understood to consist of a segment of the production and manufacturing industries and then of a unit-sized PV plant and the contribution demanded by it from the revised electricity supply infrastructure.

Het was te verwachten dat er een reactie op kwam en dat men het artikel afschildert als bedrog. Dit kwam spoedig. Zwart maken is onder alarmisten een geijkte methode. Ik lees onder andere:

Dit lijkt op het eerste gezicht een broodje aap: over windenergie wordt ook met enige regelmaat gezegd dat het produceren van al dat staal voor de windmolens meer CO2 kost dan de windmolens tijdens hun levensduur besparen. Dat is niet het geval: een windmolenpark verdient alle CO2 die nodig is voor de bouw ervan in 3 tot 6 maanden terug. Anders gezegd: de CO2-uitstoot van windenergie over de hele levenscyclus is ongeveer 10 tot 20 gram per kilowattuur (kWh) geleverde elektriciteit. Terwijl het van een gascentrale gemiddeld 400 tot 550 gram per kWh is en van een kolencentrale 880 tot 1100 gram/kWh.

Dit is het doorzichtige geijkte trucje om CO2 er weer met de haren bij te sleuren terwijl het hier niet om gaat. Volkomen bezijden het onderwerp, alleen al omdat de rol van CO2 omstreden is. Immers, voorstanders van catastrofale opwarming door de mens zullen alle natuurlijke oorzaken van alle klimaatveranderingen, ook die van het verleden = Nulhypothese, moeten uitsluiten ten gunste van de antropogene oorzaak = Alternatieve hypothese. Tot op heden zijn zij hier niet in geslaagd. Wel is aangetoond dat de causale relatie tussen CO2 en temperatuur zwak tot zelfs omgekeerd is. Dus het CO2-argument is een gelegenheidsargument en de bekende dooddoener bedoeld om te imponeren, maar die hier niet ter zake doet. Waar het wel om gaat, is de weersafhankelijkheid en de seizoensafhankelijkheid van zonnepanelen. Zonder de rendementsverliezen van back-up van zeker 25% leveren zonnepanelen slechts enkele procenten (ca. 13% met grote schommelingen) van de elektriciteit in bijvoorbeeld Duitsland, waarmee niet gezegd is dat deze levering ook vraagvolgend en dus economisch benutbaar is, integendeel. Voor elk opgesteld MW aan zonnepanelen is additioneel eenzelfde MW nodig aan kern- of fossiel gestookt vermogen, wil het licht niet uitgaan. Ergo, back-up speelt een cruciale rol in de bepaling van de EROI. Anders vrees ik dat men de noodzaak van back-up probeert te verdoezelen. Realistisch is dit niet.

Wil in dezen opslag worden betrokken, wat legitiem is, dan vrees ik dat de EROI qua maatschappelijke haalbaarheid vrijwel in het min oneindige verdwijnt, omdat het niet alleen om energie gaat, maar ook om economische draagkracht. Immers, 1 maand opslag in accubatterijen kost voor de Nederlandse huidige elektriciteitslevering € 370 miljard per jaar (heel september was er te weinig wind).

De vraag is verder: kunnen zonnepanelen overleven zonder subsidie? Een ieder weet dat zonnepanelen worden gesubsidieerd via teruglevering (= belastingvrijstelling op elektriciteit). Het antwoord is, net als met windmolens, nee. Wie anders beweert, vertelt een broodje aap verhaal. Ook de kosten van opslag zijn cruciaal voor de rol die zonnepanelen spelen in het voortbestaan van onze maatschappij. Dit is immers waar EROI om draait al sinds het overleven van de jager-verzamelaars, zeker in de ijstijd. In deze studie komt alleen opslag aan de orde, waarbij subsidie niet wordt genoemd. Zo valt te lezen:

If we were to store energy in, say, batteries, we must invest energy in mining the materials and manufacturing those batteries.  So a larger energy investment is required, and the EROEI consequently drops.

Weißbach et al. calculated the EROEIs assuming pumped hydroelectric energy storage.  This is the least energy intensive storage technology.  The energy input is mostly earthmoving and construction.  It’s a conservative basis for the calculation; chemical storage systems requiring large quantities of refined specialty materials would be much more energy intensive.  Carbajales-Dale et al.2 cite data asserting batteries are about ten times more energy intensive than pumped hydro storage.

Adding storage greatly reduces the EROEI (the “buffered” values in the figure).  Wind “firmed” with storage, with an EROEI of 3.9, joins solar PV and biomass as an unviable energy source.  CSP becomes marginal (EROEI ~9) with pumped storage, so is probably not viable with molten salt thermal storage.  The EROEI of solar PV with pumped hydro storage drops to 1.6, barely above breakeven, and with battery storage is likely in energy deficit.

Zo vertaalt zich dit alles in onderstaande afbeeldingen:

Een Spaanse studie (Spain’s Photovoltaic Revolution) van Pedro A. Prieto en Charles A.S. Hall komt uit op 2,45 EROI voor zonnepanelen. Gezien de te verwachten subsidiekosten van hernieuwbaar, zal de maatschappelijke rol van hernieuwbaar sterk naar beneden moeten worden bijgesteld.

Ik wil daarom voorstellen om de verdediger van zonnepanelen voor de maanden november t/m februari te stationeren in een hutje op de hei met alleen zonnepanelen zonder aansluiting op het gas- en elektriciteitsnet, een elektrische kachel, een pc, een zonnelamp zoals in Afrika wordt verstrekt en een elektrische kookplaat. Voedsel, zij het onbereid, en kleding passend bij een huis dat gemiddeld regelbaar gasverwarmd is, zij deze verdediger gegund, al is tenminste 40% ervan afkomstig uit de petrochemische industrie, soit. Het resultaat lijkt mij een interessante toets van de robuustheid van beweringen van zonnepanelenprotagonisten. Desnoods een wedstrijd met een ander hutje op de hei dat op het gas- en elektriciteitsnet is aangesloten met regelbare warmte.