Kernenergie is snel

Het argument is bekend: bestaande kerncentrales zijn prima en helpen mee in de strijd tegen klimaatopwarming, maar het duurt te lang voordat we nieuwe centrales hebben gebouwd. Laten we dit argument voor eens en altijd tackelen. Als we willen kunnen we namelijk kerncentrales blijven uitpoepen aan de lopende band.

Het probleem met zon en wind

De claim tegen kernenergie heeft een spiegel in een claim voor zon- en windenergie. Deze zijn namelijk ‘snel’. Er wordt hier vaak gewezen op de steeds hardere groei die elk jaar met zon en wind worden bereikt. Zie bijvoorbeeld deze grafiek van het CBS:

Echter is dit een misplaatst beeld, op twee punten:

  1. Zonne-energie komt van een heel laag niveau, dus is harde groei niet zo gek. Ter beeldvorming: in 2020 was in totaal 10,717GW opgesteld, en leverde dit op jaarbasis 8,144TWh aan elektriciteit op. Dit is 7,3% van de totale elektriciteitsconsumptie en zelfs minder dan 1% van de primaire energie. 
  2. Uit deze cijfers blijkt bovendien dat de capaciteitsfactor van zonne-energie in Nederland, de tijd waarin de panelen stroom leveren, slechts 7,6% is. Dit is bijzonder laag. Ter vergelijk: kernenergie zit op gemiddeld 90% of hoger. Dit heeft als consequentie dat zonne-energie veel opslagcapaciteit nodig heeft om goed te functioneren, óf steun moet hebben van aardgascentrales. Bij gebrek aan het eerste, is de laatste de standaard optie. Dit is ongewenst in een route naar nul CO2.

Wat hier gezegd wordt over zonne-energie is in grote lijnen overigens ook van toepassing op windenergie.

Grenzen aan de groei

Er zijn belangrijke indicaties dat deze groei in de komende jaren hard zal afremmen. Het IEA heeft bijvoorbeeld becijferd dat, om bij een duurzame ontwikkeling uit te komen (in jargon SDS, oftewel Sustainable Development Scenario), er tot 42x méér lithium zal moeten worden gewonnen, tot 25x meer grafiet, 21x meer kobalt, 19x meer nikkel en 8x meer mangaan tegen 2040.

Droogjes merkt het IEA ook op dat het gemiddeld 16 jaar duurt voordat een mijn in productie is gegaan, gerekend vanaf ontdekking van de bron tot aan exploitatie. Ze stelt: 

These long lead times raise questions about the ability of supply to ramp up output if demand were to pick up rapidly. If companies wait for deficits to emerge before commiting to new projects, this could lead to a prolonged period of market tightness and price volatility.

Kort gezegd zijn we hier alleen al nog vele decennia mee bezig.

Verder zullen de komende decennia ook ruime investeringen in het energienet nodig blijven. Om de zoveel tijd horen we weer dat het energienet ‘vol’ zit, en zon- en windenergie spelen hierin een centrale rol. Dat heeft te maken met de decentrale manier waarop zon/wind dit doen, waardoor je je energienet anders moet inrichten. Dit kost veel tijd en geld. 

Al met al is zon/wind helemaal geen ‘snelle’ route om ons naar nul CO2 te brengen, en zelfs met alle grondstoffen ter beschikking, brengt het ons vooralsnog überhaupt niet bij nul CO2, gezien de achtervang door aardgas.

De historische bouwtijden van kerncentrales

Per 2020 is de mediane bouwtijd voor een kernreactor 84 maanden. Nu is de mediaan de middellijn tussen de diverse bouwtijden, en zoals het oude grapje gaat kun je best verdrinken in een rivier met een gemiddelde diepte van 26 cm. We zullen dus concreet moeten zijn. Wat zijn de de bouwtijden in het voor ons relevante Europa?

We beginnen met een vaststelling van de historische bouwtijden in Frankrijk, aldus de IAEA PRIS database. We rekenen hierbij vanaf de start van de bouwtijd tot aan de datum waarop de centrale commercieel stroom begon te leveren. We pakken specifiek Frankrijk omdat de EDF, de bouwer van hun centrales, de meest realistische kandidaat is voor nieuwe reactoren in Nederland en elders in Europa. We nemen de 10 meest recent aangesloten reactors om een beeld te krijgen. 

CIVAUX-2 (N4 REP 1450)

  • Commercieel: 23 april 2002
  • Start bouw: 1 april 1991
  • Bouwtijd: 132 maanden

CIVAUX-1 (N4 REP 1450)

  • Commercieel: 29 januari 2002
  • Start bouw: 15 oktober 1988
  • Bouwtijd: 158 maanden

CHOOZ B-2 (N4 REP 1450)

  • Commercieel: 29 september 2000
  • Start bouw: 31 december 1985
  • Bouwtijd: 177 maanden

CHOOZ B-1 (N4 REP 1450)

  • Commercieel: 15 mei 2000
  • Start bouw: 1 januari 1984
  • Bouwtijd: 196 maanden

GOLFECH-2 (P4 REP 1300)

  • Commercieel: 4 maart 1994
  • Start bouw: 1 oktober 1984
  • Bouwtijd: 113 maanden

PENLY-2 (P4 REP 1300)

  • Commercieel: 1 november 1992
  • Start bouw: 1 augustus 1984
  • Bouwtijd: 89 maanden

CATTENOM-4 (P4 REP 1300)

  • Commercieel: 1 januari 1992
  • Start bouw: 28 september 1983
  • Bouwtijd: 99 maanden

CATTENOM-3 (P4 REP 1300)

  • Commercieel: 1 februari 1991
  • Start bouw: 15 juni 1982
  • Bouwtijd: 104 maanden

GOLFECH-1 (P4 REP 1300)

  • Commercieel: 1 februari 1991
  • Start bouw: 17 november 1982
  • Bouwtijd: 88 maanden

PENLY-1 (P4 REP 1300)

  • Commercieel: 1 december 1990
  • Start bouw: 1 september 1982
  • Bouwtijd: 89 maanden

Wat hierin als eerste opvalt, is dat EDF al twintig jaar geen nieuwe reactors meer heeft aangesloten op het net. Historisch begon hun uitbouw met het Messmer-plan, waar toenmalige premier Pierre Messmer in 1974 aankondigde om over te schakelen naar kernenergie. De overweging hier had trouwens niets te maken met klimaatverandering, maar was een gevolg van de oliecrisis een jaar eerder en het besef dat men strategisch de afhankelijkheid van olie als brandstof, en daarmee de afhankelijkheid van de OPEC landen, wilde afbouwen.

De gemiddelde bouwtijd voor alle 10 reactors ligt op 124,5 maanden, iets meer dan 10 jaar. Wat opvalt is dat bij het model P4 REP 1300 (97 maanden) deze veel lager ligt dan bij het latere N4 REP 1450 model (166 maanden). Van het P4 model zijn overigens 20 reactors gebouwd, en waren hiermee het werkpaard van het Messmer-plan. Hier was dus ruime ervaring mee, wat ongetwijfeld hielp in de lagere bouwtijden.

Als we kijken naar de nu lopende bouwprojecten van het Franse EDF, zijn deze gebaseerd op de EPR reactor. Hiervan zijn er momenteel drie in aanbouw in Europa, en zijn er drie opgeleverd, in Finland en China. De reactor in Finland, OLKILUOTO-3, kende een bouwtijd van 208 maanden (vanaf 12 augustus 2005 tot een verwachte commerciële levering in december dit jaar). In China hebben TAISHAN-1 en TAISHAN-2 er respectievelijk 109 en 113 maanden over gedaan. De gemiddelde bouwtijd zit daarmee op 143 maanden. Hiermee scoort het vooralsnog beter dan de N4.

De reactors in FLAMANVILLE-3 en de twee in HINKLEY POINT C zijn nog in aanbouw. FLAMANVILLE-3 is gestart op 3 december 2007 (175 maanden nu), HINKLEY POINT C-1 op 11 december 2018 (43 maanden nu) en HINKLEY POINT C-2 op 12 december 2019 (31 maanden nu). De bouw van al deze reactoren zal  nog een aantal jaar duren, dus is er nog weinig te zeggen over de definitieve bouwtijd van deze laatste drie.

Om te begrijpen waarom de EPR zo’n hoofdpijndossier is voor EDF, moeten we kijken naar haar geschiedenis. Er zijn drie factoren die hier een rol spelen: 

  1. Frankrijk heeft dus al ruim een generatie geen nieuwe reactors meer aangesloten op het eigen net. Hierdoor is veel ervaring inmiddels met pensioen, of is andere dingen gaan doen.
  2. De EPR begon als gezamenlijk project tussen het Franse EDF en het Duitse Siemens. Echter heeft de laatste haar aandeel teruggetrokken en is, in navolging van het Duitse besluit tot een ‘Atomausstieg’, volledig gestopt met haar nucleaire activiteiten. Hierdoor is veel ervaring verloren gegaan die opnieuw moest worden uitgevonden. Bovendien was, op aandringen van Duitse eisen, het EPR ontwerp veel complexer geworden dan in eerste instantie gehoopt.
  3. Het gevreesde ‘FOAK’ effect. Dit ‘First Of A Kind’ betekent in een notendop dat er geen ervaring is met de bouw van een centrale. Wat hierbij kwam, is dat er tijdens de bouw een aantal veranderingen werden doorgevoerd aan het ontwerp. Het behoeft weinig uitleg dat dit de bouwtijd en kosten niet ten goede komt.

De EDF heeft inmiddels ingezet op een verdere ontwikkeling van de EPR reactor, genaamd EPR2. Dit ontwerp haalt veel van de complexiteit weg, wat de bouwtijd (en daarmee kosten) ten goede komt. Dit ontwerp zal zich nog wel moeten bewijzen, en er zijn nog geen concrete plannen om deze ergens te bouwen.

Voor een Europese aanpak

Het Europees Parlement heeft eerder deze maand kernenergie gekenmerkt als groene investering. Het is zinnig om op Europees niveau na te denken over een nucleaire strategie. In een rekenvoorbeeld in een recent stuk, rekende ik al uit dat 200 EPR reactors (* zie correctie onderaan deel 1) ons zouden kunnen voorzien van ongeveer 75% van de primaire energie. Zeg dat we een doel stellen om er 250 te bouwen. Dit voorziet ons dan van 94% van de primaire energie. Verder zouden we dan onze doelen kunnen behalen met bijvoorbeeld meer efficiënt energieverbruik.

Met die 250 reactors produceren we meer dan elektriciteit. Ook kunnen we er veel warmte mee produceren. Sterker, we hebben genoeg om een behoorlijk aantal dedicated te laten draaien voor industriële warmte, waar de temperaturen tot 300 graden Celsius voor allerlei toepassingen kunnen worden ingezet, zoals bijvoorbeeld de glastuinbouw. Verder kan restwarmte worden gebruikt voor stadsverwarming (zoals nu al wordt gedaan in Tsjechië en Slowakije), 

Ook kunnen we een aantal specialistische “Very High Temperature Reactors” bouwen, die veel hogere temperaturen bereiken tot 950 graden Celsius. Dit soort hogere temperaturen kunnen we industrieel verder inzetten. Zo kunnen we het bijvoorbeeld inzetten voor  waterstofproductie via thermochemische separatie, een efficiëntere vorm ten opzichte van elektrolyse, en daarmee een goede bron van brandstof voor diverse toepassingen.

Willen we 250 reactoren bouwen en rond 2050 klaar zijn, zullen we elk jaar 10 projecten voor een nieuwe reactor moeten starten. Stel dat de bouwtijd bij de EPR2 omlaag gaat naar gemiddeld 120 maanden vanwege het eenvoudigere ontwerp en de ervaring die wordt opgedaan, dan hebben we de eerste tien jaar nog geen reactor, maar na tien jaar zullen we elk jaar 10 reactors aansluiten op het net. Dan gaat de CO2-uitstoot snel omlaag naar nul!

Zoals ik eerder al aangaf zullen we hiervoor veel hooggeschoolde arbeidskrachten nodig hebben, met op het hoogtepunt zelfs zo’n 1,5 miljoen banen op bouwplaatsen zelf en bij toeleveranciers. Duurzaam gaat het om zo’n 100.000 arbeidsplaatsen voor beheer van de kerncentrales. Een grootschalige investering in onderwijs moet daarom noodzakelijkerwijs onderdeel zijn van dit plan. 

Is 1,5 miljoen arbeidskrachten realistisch? Hoewel het niet gering is, hebben we het over minder dan een procent van de werkende bevolking in de EU. Dit zijn goedbetaalde, en over het algemeen in vakbonden goed georganiseerde banen. Een investering in kernenergie is daarmee vanuit de arbeidersbeweging een stap vooruit. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld zonnepanelen, waar ZZP-constructies, en daardoor minder zeker werk, veel meer de norm zijn.

Kernenergie kunnen we snel uitbouwen. Voor een individuele reactor is de bouwtijd aan de lange kant, maar dit is irrelevant. Want wanneer parallel geproduceerd is kernenergie onverslaanbaar. Het Messmer-plan verhoogde het aandeel kernenergie in Frankrijk van ongeveer 20% naar 70% in slechts 20 jaar tijd. Dit is opnieuw te behalen, nu op Europees niveau, als we hiervoor kiezen.