Vergelijking hernieuwbare versus fossiele energie

Door Norman Rogers.

Er wordt ons vaak verteld dat wind- en zonne-energie zo niet goedkoper zijn, dan toch op zijn minst concurrerend zijn met fossiele brandstoffen. Dit is helemaal verkeerd! Wind- en zonne-energie kosten per megawattuur ongeveer vijf keer zoveel als bijvoorbeeld aardgas.

Er wordt ons verteld dat wind- en zonne-energie ons zullen redden van een klimaatcatastrofe. Als er een klimaatcatastrofe dreigt, is kernenergie het enige dat ons kan redden. Wind- en zonne-energie zijn ongelooflijk dure methoden om de CO₂-uitstoot te verminderen. Hoe meer wind- en zonne-energiecentrales er worden gebouwd, hoe meer de kosten van CO₂-reductie onevenredig stijgen.

De VS hebben 1,5 biljoen dollar verspild aan wind- en zonne-energie, en voor dat geld komt iets meer dan 10% van onze elektriciteit uit wind- en zonne-energie.

Fossiele brandstoffen zijn niet vies. Moderne aardgas- of kolencentrales zijn ecologisch onschadelijk. CO₂ is geen vervuilende stof, maar plantaardig voedsel uit de lucht dat de aarde groen kleurt. CO₂ zorgt ervoor dat planten sneller kunnen groeien met minder water.

Wind- of zonne-energie is niet waard wat het kost om het te produceren. Het is waard wat iemand ervoor wil betalen. Dit is een algemeen aanvaard economisch principe.

Als de overheid van een nutsbedrijf eist dat hij een bepaalde hoeveelheid elektriciteit tegen een bepaalde prijs inkoopt, is er geen sprake van een vrije markt. Dit is een centrale planeconomie. Centrale planning heeft zijn plaats, maar werkt zelden zo goed als de vrijwillige uitwisseling van goederen en diensten. Centrale planning leidt tot onverwachte wendingen en vaak een lage productiviteit.

Ik bespreek eerst de waarde van wind- en zonne-energie in een vrije markt en bespreek vervolgens de impact van omvangrijk overheidsingrijpen in de vorm van subsidies en eisen.

Wanneer commentatoren de kosten van wind- of zonne-energie vergelijken met de kosten van energie uit fossiele brandstoffen, gebruiken ze altijd de LCOE, oftewel genivelleerde elektriciteitskosten. Het is een logische fout om de LCOE van aardgas te vergelijken met de LCOE van wind- of zonne-energie. Het is juist om de marginale kosten van aardgas te vergelijken met de LCOE van wind- of zonne-energie. De marginale kosten van aardgaselektriciteit in de Verenigde Staten bedragen ongeveer $ 20 per megawattuur. De LCOE van wind- of zonne-energie bedraagt ​​ongeveer $100 per megawattuur, ongeveer vijf keer hoger.

De elektriciteitsproductiekosten omvatten de afschrijving van de kosten voor de bouw van de elektriciteitscentrale. De marginale kosten zijn in essentie de kosten van de brandstof die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken.

Onder welke omstandigheden is een nutsbedrijf of netbeheerder bereid wind- of zonne-energie af te nemen? Voor de doeleinden van deze discussie gaan we ervan uit dat het nutsbedrijf een deel van zijn aardgasenergie zal vervangen door wind- of zonne-energie. De redenering zou dezelfde zijn bij de vervanging van kolencentrales en anders bij de vervanging van waterkracht. Niemand zou kernenergie vervangen door wind- of zonne-energie, omdat kernbrandstof te goedkoop is.

Het nutsbedrijf kan geen volledige vervanging uitvoeren door een aardgascentrale te slopen en te vervangen door een wind- of zonnepark. Dit is onmogelijk omdat wind- en zonne-energie intermitterend zijn en elektriciteit leveren, afhankelijk van het weer en de dagelijkse zonnecyclus. Hun instabiliteit kan niet tegen redelijk redelijke kosten worden verholpen met batterijen of pompopslag.

Het energiebedrijf is alleen bereid om de productie van een gasgestookte elektriciteitscentrale te verminderen en elektriciteit alleen te vervangen door wind- of zonne-energie als de zon schijnt of de wind waait, en alleen als de wind- of zonne-energie goedkoper is dan de marginale kosten elektriciteitsopwekking door de gascentrale. Merk op dat ik marginale kosten zei, niet LCOE.

De marginale kosten voor een gascentrale bestaan ​​vrijwel uitsluitend uit de kosten van de brandstof. Als gas $3 per MMBtu kost en de gascentrale een centrale met een gecombineerde cyclus is, bedragen de marginale kosten voor het opwekken van elektriciteit ongeveer $20 per megawattuur. In landen waar aardgas niet goedkoop is, zullen de marginale kosten hoger zijn.

Als de kosten van wind- of zonne-energie meer dan $ 20 bedragen, is het vervangen van wind- of zonne-energie door gasenergie een verloren zaak. Als ze daaronder zitten, is het een winstgevende onderneming. De waarde van wind- of zonne-energie onder deze omstandigheden bedraagt ​​$20 per megawattuur.

In de elektriciteitsproductiekosten van een aardgascentrale is een toeslag begrepen voor de afschrijving van de initiële investering. Ze zijn ook afhankelijk van de bezettings- of capaciteitsfactor van het systeem. De capaciteitsfactor is niet erg relevant voor de kenmerken van de aardgasopwekking, omdat nutsbedrijven hun opwekkingscapaciteit overschatten om rekening te houden met de piekvraag en de mogelijkheid van reparaties van apparatuur.

De elektriciteitsproductiekosten voor een wind- of zonnepark bestaan ​​vrijwel geheel uit de kapitaalkosten, die worden gespreid over het aantal opgewekte megawatturen, waarbij rekening wordt gehouden met de tijdswaarde van geld. De marginale kosten zijn bijna nul, omdat het opwekken van een extra megawattuur geen extra kosten met zich meebrengt en er niets wordt bespaard door minder megawattuur te produceren. Als de systeemoutput wordt verlaagd omdat het elektriciteitsnet niet alle beschikbare wind- of zonne-energie kan absorberen, stijgen de kosten per megawattuur evenredig. Overbelasting van het elektriciteitsnet met wind- of zonne-energie is een steeds ernstiger probleem.

Afscheid van de vrije markt

De belangrijkste overheidsmaatregel zijn de staatswetten om hernieuwbare energie te bevorderen. Deze wetten definiëren hernieuwbare energieën en stellen quota vast voor welk deel van de elektriciteit in elke staat uit hernieuwbare bronnen moet komen.

Zonder al te ingewikkeld te worden, wordt hernieuwbare energie doorgaans gedefinieerd als alles dat niet afkomstig is van fossiele brandstoffen, kernenergie of waterkracht via dammen. Het merendeel van de energie die deze test doorstaat, is te duur of niet schaalbaar. Wind- en zonne-energie zijn te duur en worden gehinderd door hun volatiliteit, maar ze zijn schaalbaar. Het resultaat is dat hernieuwbare energie vrijwel altijd wind- of zonne-energie is. In een paar staten kan waterkracht met dammen als hernieuwbare energie worden beschouwd. Waterkracht heeft een beperkte schaalbaarheid omdat de beste locaties al zijn ontwikkeld.

De wetgeving inzake hernieuwbare energie vereist dat een steeds groter deel van de hernieuwbare energie wordt aangekocht. Californië vereist bijvoorbeeld dat in 2030 60% van zijn elektriciteit uit hernieuwbare bronnen komt.

De op een na belangrijkste overheidsinterventie zijn federale subsidies, belastingkredieten en ingewikkelde belastingregels, de zogenaamde tax equity-financiering, die ongeveer 50% van de kosten van het bouwen van een wind- of zonnepark subsidiëren.

De verplichting om elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen af ​​te nemen verandert de markt voor elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen. Zonder deze regelgeving zou de eigenaar van een wind- of zonnepark gedoemd zijn nutsbedrijven te vragen elektriciteit in te kopen tegen een prijs die ver onder de opwekkingskosten ligt. Het bedrijf zou dan spoedig failliet gaan. Met een dergelijk mandaat kloppen nutsbedrijven echter aan de deur en smeken om hernieuwbare elektriciteit die ze ongeacht de prijs moeten kopen. Wetten op het gebied van hernieuwbare energie veranderen de markt van een kopersmarkt in een verkopersmarkt.

Er zijn slechts een handvol bedrijven die over de expertise en financiële middelen beschikken om voor miljarden dollars aan wind- of zonneparken te bouwen. Hoewel ze nominaal met elkaar concurreren door te concurreren om elektriciteit te verkopen, vormen ze een oligopolie. Dit betekent dat de concurrentie niet zo sterk is als wanneer er meer spelers op de markt zouden zijn.

De meest gebruikelijke bedrijfsstructuur is dat de ontwikkelaar een windpark bouwt en de elektriciteit aan het nutsbedrijf verkoopt. Naarmate de markt in het voordeel van grote bedrijven neigt, kunnen zij een langetermijncontract eisen, een zogenaamde Power Purchase Agreement (PPA), die doorgaans twintig jaar duurt en een markt tegen een vaste prijs garandeert voor alle elektriciteit die het project kan . produceren. Deze langdurige markt- en prijsgarantie heeft een enorme waarde.

De PPA’s zijn een subsidie ​​omdat door het elimineren van het marktrisico de operatie minder een bedrijf en meer een staatsobligatie wordt. De prijs per megawattuur kan lager uitvallen omdat er een lager rendement mogelijk is. Het risico is verdwenen. De marktgarantie maakt het bedrijf verkoopbaar voor conservatieve investeerders zoals infrastructuur- of pensioenfondsen. Ik schat dat de PPA’s het vereiste rendement verlagen van 12% naar 8%, waardoor de kosten van hernieuwbare elektriciteit met een derde worden gesubsidieerd.

Deze subsidie ​​is niet gratis. Het nutsbedrijf neemt enorme schulden en risico’s op zich door de PPA te ondertekenen. Er zijn veel mogelijke redenen waarom nutsbedrijven binnen vijf of tien jaar de PPA’s willen verlaten. Bijvoorbeeld vanwege goedkopere kernenergie.

Met wetten op het gebied van hernieuwbare energie en overheidssubsidies wordt het wind- of zonnepark met ongeveer 66% gesubsidieerd. Als de LCOE voor wind- of zonne-energie bijvoorbeeld $100 per megawattuur bedraagt, bedraagt ​​deze na toepassing van de subsidies $33 per megawattuur. Dat is nog steeds meer dan de $ 20 die de elektriciteit waard is. Om het gat te dichten zal het nutsbedrijf zijn tarieven moeten verhogen om de extra $ 13 per megawattuur te kunnen betalen. De uiteindelijke subsidie ​​komt dus van elektriciteitsverbruikers. .

Rechtvaardigingen voor enorme subsidies

De eerste rechtvaardiging is dat het verminderen van de CO₂-uitstoot een klimaatcatastrofe zal voorkomen. Deze rechtvaardiging faalt om verschillende redenen. Het terugdringen van de Amerikaanse CO₂-uitstoot zal weinig impact hebben, omdat het emissieprobleem in Azië ligt, waar de uitstoot niet alleen die van ons in de schaduw stelt, maar ook omhoog schiet als gevolg van de ontwikkeling van kolengestookte energieopwekking.

De kosten voor het verminderen van de CO₂-uitstoot door wind- of zonne-energie zijn zeer hoog: meer dan $300 per vermeden ton CO₂. De subsidies zijn de kosten voor CO₂-verwijdering. Het wordt steeds moeilijker om het aandeel wind- en zonne-energie boven de 50% te brengen, omdat deze slechts af en toe beschikbaar zijn. Koolstofcompensaties kunnen worden gekocht voor slechts $ 10 per ton, hoewel er niet genoeg beschikbaar zou zijn om de CO₂-uitstoot van het hele elektriciteitssysteem te neutraliseren. Voor een serieuze vermindering van de uitstoot tegen redelijke kosten is het gebruik van kernenergie nodig, wat doorgaans verboden is door de wetgeving inzake hernieuwbare energie.

De tweede reden is dat de fossiele en nucleaire brandstoffen opraken. Binnen de grenzen van de Verenigde Staten is er genoeg fossiele brandstof voor honderden jaren en nucleaire brandstof voor duizenden jaren. Het heeft geen zin om de economie op zijn kop te zetten in afwachting van een theoretische gebeurtenis eeuwen in de toekomst.

Een derde reden is dat elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen luchtvervuiling veroorzaken en dat kerncentrales schadelijke straling kunnen afgeven. Moderne kolen- of gascentrales zijn milieuvriendelijk. Kerncentrales hebben zich bewezen in honderden centrales die al tientallen jaren in bedrijf zijn. De ergste ongelukken konden gemakkelijk onder controle worden gebracht.

Ten slotte heeft de toename van CO₂ in de atmosfeer de aarde groener gemaakt en de landbouwproductie aanzienlijk verhoogd. CO₂ is voedsel voor luchtplanten.

Wanneer zal de bevolking wakker worden en het bloeden stoppen?

***

Dit commentaar werd voor het eerst gepubliceerd op  Real Clear Energy  op 21 augustus 2024.

CO₂-coalitiedirecteur  Norman Rogers  schrijft over energie en is auteur van het boek  Dumb Energy . Meer gedetailleerde discussies en rekendetails zijn te vinden op  https://windsolarcon.org .

***

Link hier.

***