Duurzame oplossingen

In een zin

Duurzame en hernieuwbare energiebronnen, zoals zonne-, wind-, waterkracht-, geothermische, en biomassa-energie, zijn cruciaal om de opwarming van de aarde tegen te gaan en een duurzaam energiesysteem te creëren, waarbij minder verbruik en efficiëntere energieopslag ook een rol spelen.

Eenvoudig uitgelegd

Duurzame en hernieuwbare energiebronnen zonder fossiele brandstoffen en zonder uitstoot van broeikasgassen zijn belangrijk om de oorzaken van de opwarming van de aarde tegen te gaan. Maar het mijnen van mineralen die nodig zijn om zonne- en windenergiesystemen te bouwen, hebben een grote negatieve impact op mens en natuur. Daarom is bezuiniging op energieverbruik essentieel.

Duurzame energiebronnen:

• Zonne-energie gebruikt zonlicht om elektriciteit op te wekken met zonnepanelen.
• Windenergie gebruikt turbines om windenergie om te zetten in elektriciteit.
• Waterkracht haalt energie uit bewegend water met behulp van dammen en turbines.
• Geothermische energie maakt gebruik van de warmte van de aarde om warmte of elektriciteit op te wekken.
• Biomassa-energie zet organisch materiaal om in warmte of biobrandstoffen maar vereist duurzaam beheer om milieuproblemen te voorkomen.

Niet duurzaam:

• Kernenergie is niet duurzaam, wekt veel energie op met lage emissies.

Wat is daarbij nodig:

• Efficiënte energieopslag, zoals batterijen, maken het mogelijk om overtollige hernieuwbare energie op te slaan voor later gebruik.
• Elektrificatie, zoals elektrische warmtepompen om gasverwarming te vervangen en elektrische voertuigen, vooral als ze op hernieuwbare energie rijden
• Energie zuiniger maken van onze maatschappij, zoals gebouwen en vervoer.

Energietransitie

Een sleutelfactor om de uitstoot van CO₂ en daarmee de klimaatverandering te beperken is de energietransitie. Dit betekent het vervangen van fossiele brandstoffen door hernieuwbare energiebronnen zoals zonne- en windenergie, waterkracht en geothermische energie.

Elke vorm van energieomzetting heeft ook een negatieve impact op het milieu. Daarom moet het gebruik van minder energie worden aangemoedigd. Dat maakt een sociale verandering onvermijdelijk, met name in het noorden van de wereld.

Een belangrijk aspect van de energietransitie is de Elektrificatie van alle sectoren: warmtepompen in plaats van gas, elektrische in plaats van fossiele brandstof auto's, elektrische productie van staal in plaats van met kolen enz. De reden hiervoor is energie-efficiëntie. Elektrische auto's zijn 3-4 keer efficiënter zijn dan auto's die op fossiele brandstof rijden. Toch is de beste vervanger van een benzine auto is de fiets, de op één na beste vervanger openbaar vervoer! Alle drie hebben het groot bijkomende voordeel dat ze de luchtkwaliteit verbeteren.

Het Internationaal Energieagentschap (IEA) voorspelt dat hernieuwbare energie tegen 2026 de belangrijkste elektriciteitsbron ter wereld zal worden en daarmee steenkool zal inhalen. Deze verandering wordt aangedreven door de snelle groei van wind- en zonne-energie, die in 2024 meer dan 4.000 terawattuur (TWh) bedroeg en tegen 2026 naar verwachting meer dan 6.000 TWh zal bedragen.

Wereldwijde elektriciteitsproductie per bron, in terawattuur, 1990-2026. De cijfers voor 2025 en 2026 zijn prognoses. Hernieuwbare energiebronnen omvatten wind, zon, water, bio-energie en geothermische energie. Data: IEA elektriciteitsupdate medio 2025. Creative Commons BY-NC-ND 4.0

Sommige rechtse politici, onder wie president Trump, zijn tegen de energietransitie, maar verwacht wordt dat hernieuwbare energiebronnen in 2026 in meer dan 90 % van de groeiende wereldwijde elektriciteitsbehoefte zullen voorzien. In combinatie met de groei van waterkracht, kernenergie en gas zal dit leiden tot een daling van de elektriciteitsproductie uit steenkool, vooral in China en de EU. Dit zal leiden tot een vermindering van de uitstoot in de energiesector.

Bronnen:

Goedkoper dan fossiel

Meer dan negen op de tien projecten voor hernieuwbare energie zijn nu al goedkoper dan alternatieven op basis van fossiele brandstoffen. Zonne-energie is ongeveer 41% goedkoper dan het goedkoopste alternatief op basis van fossiele brandstoffen, en windenergie op land kost minder dan de helft van fossiele brandstoffen, volgens het Internationaal Agentschap voor Hernieuwbare Energie.

De kosten zijn gedaald door het steeds bredere gebruik van de technologieën, een enorme focus op koolstofarme productie in China en snelgroeiende investeringen in de sector, die vorig jaar 2 biljoen dollar bereikten – 800 miljard dollar meer dan in fossiele brandstoffen, en een stijging van 70% in het afgelopen decennium.

VN-secretaris-generaal António Guterres zei: "We staan aan de vooravond van een nieuw tijdperk. Fossiele brandstoffen raken op. De zon komt op voor een tijdperk van schone energie."

Bronnen:

Duurzame energievormen

“The stone age did not end because the world ran out of stones, and the oil age will not end because we run out of oil.” (Don Huberts, Head of Shell Hydrogen)

Duurzame energie maatregelen zijn essentieel in de strijd tegen klimaatverandering. Hieronder worden enkele belangrijke duurzame energievormen besproken met hun voors en tegens.

Inmiddels is duurzame energie in de EU fossiele energie voorbijgestreefd en de belangrijkste energiebron geworden. Experts spreken van een belangrijk omslagpunt op weg naar volledig duurzame energie.

Diagram van Guardian. Bron: Ember. Opmerking: Andere schone energiebronnen omvatten bio-energie en andere hernieuwbare energiebronnen. Fossiele brandstoffen omvatten steenkool, gas en andere fossiele brandstoffen.

Analisten zeiden dat deze trend werd aangedreven door een hausse in zonne-energie, die een recordaandeel van 13% van de EU-energieopwekking voor zijn rekening nam. In vijf landen – waaronder Nederland, dat niet bekend staat om zijn zon – leverde het meer dan 20%.

Zonne-energie

Voordelen

Het installeren van zonnepanelen om zonne-energie op te wekken is een van de meest toegankelijke vormen van duurzame energie. Dit kan zowel op kleine schaal (bijvoorbeeld op daken van huizen) als op grote schaal (in zonneparken) gebeuren.

Zonne-energie is de snelst groeiende bron van hernieuwbare energie. De kosten zijn drastisch gedaald: De levelized costs of energy (LCOE) van Utility-scale PV zijn met 85% gedaald van gemiddeld meer dan $230/MWh tijdens de eerste jaren 2007-2010 tot $34/MWh in 2020 en verwacht wordt dat de kosten verder zullen dalen.

Nadelen en mogelijke oplossingen

• Het grootste nadeel van zonne-energie is dat energie alleen beschikbaar komt als de zon schijnt. Dit resulteert in een capaciteitsfactor van slechts 13% in Nederland (veel hoger in het zuiden). Daarom is accuopslag of een andere aanpak nodig om met zonne-energie in een hoog percentage van de energiebehoefte te kunnen voorzien. In 2024 was in Nederland ongeveer 20,5% van de elektriciteit afkomstig van zonne-energie. De energieterugverdientijd voor zonne-energiesystemen voor een systeem dat in Noord-Europa wordt gebruikt en gebouwd, is ongeveer 1,1 jaar.

• Het plaatsen van zonnepaneel-parken stuit op weerstand. Een veelbelovende aanpak om meer zonnepanelen te installeren en tegelijkertijd conflicten over landgebruik te vermijden is agrofotovoltaïek. Door bijvoorbeeld verticaal gemonteerde zonnepanelen te gebruiken, kun je het gebied tussen de panelen gebruiken voor landbouw, wat vaak ook gunstig is voor het milieu en de biodiversiteit. De schaduwplekken onder zonnepanelen kunnen dienen als microhabitat voor verschillende soorten, waaronder kleine zoogdieren, vogels en insecten. Deze ruimten kunnen verder worden verbeterd door inheemse vegetatie te planten, die bestuivers en andere nuttige organismen aantrekt.

Gardening under photovoltaic systems. Bron: Asurnipal. Creative Commons License BY-SA 4.0.

Zie ook: Is zonne-energie duurder dan fossiel?

• Silicium, zilver, koper en aluminium zijn nodig voor het vervaardigen van zonnepanelen. Het mijnen van deze elementen in de grote hoeveelheden die nu nodig zijn brengt problemen met zich mee voor het milieu en arbeidsomstandigheden zullen moeten worden gewaarborgd. Ook transportkosten van het erts vormt een milieu probleem. Zilver is het meest kritische mineraal dat nodig is voor de productie van zonnecellen. Voor één TOPCon zonnepaneel van 2 m² is ongeveer 6 gram zilver nodig. TOPCon is een geavanceerd type fotovoltaïsche technologie. De afkorting staat voor Tunnel Oxide Passivated Contact.

  Bronnen:

Windenergie

Windturbines kunnen op zee (offshore) of op het land (onshore) worden geplaatst om windenergie op te wekken.

Voordelen

Windenergie is een van de snelst groeiende vormen van hernieuwbare energie in Nederland.

Bron: MTheiler - Own work, CC BY-SA 4.0

Windenergie op land is een van de goedkoopste bronnen van duurzame energie. In 2024 leverde windenergie ongeveer 29% van de elektriciteit in Nederland.

Vanaf begin 2025 zijn er in de Nederlandse sector van de Noordzee ongeveer 750 tot 800 offshore windturbines geïnstalleerd of in aanbouw met een totale capaciteit van ongeveer 4,7 GW. Tegen 2030 wil de Nederlandse regering haar offshore windcapaciteit verhogen tot ongeveer 21 GW.

Nadelen en mogelijke oplossingen

• Net als voor zonne-energie geldt dat de energie niet altijd beschikbaar is, alleen als het voldoende waait. Energieopslag kan did oplossen.

• Windturbines kunnen verwondingen of de dood van vogels en vleermuizen veroorzaken door botsingen met wieken. Dit risico kan geminimaliseerd worden door een zorgvuldige locatiekeuze en ontwerp, waarbij belangrijke migratieroutes en gevoelige habitatten vermeden worden. Door één blad van een turbine zwart te schilderen of contrasterende kleuren te gebruiken, worden de bladen beter zichtbaar voor vogels, waardoor het risico op botsingen tot 72% afneemt.
• Op zee verstoren bouwlawaai (met name heien) en trillingen zeezoogdieren en vissen. De installatie van onderzeese kabels en de verstoring van de zeebodem kunnen invloed hebben op bentische organismen en de troebelheid van het water doen toenemen. Nieuwe technologieën zoals het draaien van heipalen kunnen het geluid van offshore heien drastisch verminderen.

• Windturbines kunnen landschappen veranderen en als ontsierend worden beschouwd, vooral in landschappelijk of cultureel belangrijke gebieden.
• Turbines produceren geluid, meestal rond de 45 dB op 300 meter, wat vergelijkbaar is met een koelkast. Geluidsproblemen zijn over het algemeen plaatselijk en nemen af naarmate de afstand toeneemt.
• Een 10 MW offshore windturbine heeft ongeveer 1.200-1.800 ton (kernturbine) staal nodig en tot 2.000-3.000 ton inclusief fundering. Verder zijn er ongeveer 80 ton koper en een aanzienlijke hoeveelheid Neodymium nodig. De meeste windturbines op land hebben geen zeldzame aardmetalen nodig. Er is ten minste één bedrijf dat een offshore windturbine heeft ontwikkeld waarvoor geen zeldzame aardmetalen nodig zijn, maar tot mei 2025 zijn ze nog niet in gebruik genomen.
• Windturbines zijn grotendeels recyclebaar, de wieken vormen een uitzondering. Deze zijn gemaakt van zogenaamd composiet materiaal, echter voortdurende innovaties pakken deze recyclingbeperkingen aan om windenergie nog duurzamer te maken.

Bronnen:

Waterkracht (Hydro-energie)

Het gebruik van waterkrachtcentrales om elektriciteit op te wekken kan variëren van grote dammen tot kleine rivierinstallaties. Waterkracht vormt het grootste aandeel hernieuwbare energie ter wereld en zal volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA) in 2024 waarschijnlijk de belangrijkste bron van hernieuwbare energie ter wereld blijven.

Voordelen

Mits goed gepland is waterkracht een schone energiebron zijn die 24 uur per dag beschikbaar is.

Nadelen en mogelijke oplossingen

Hydro-energie kan zeer problematisch zijn als het niet goed gepland wordt, omdat het een negatieve impact kan hebben op lokale gemeenschappen en het milieu.

Klimaatverandering leidt ook tot minder neerslag en droogte in veel gebieden. Daarom moet de beschikbaarheid van waterkracht in de toekomst zorgvuldig worden onderzocht, afhankelijk van de locatie.

Bronnen:

Biomassa

Het verbranden van organisch materiaal zoals hout, landbouwafval of speciaal geteelde energiegewassen om energie op te wekken. Dit kan ook omvatten het produceren van biogas uit afval.

Biogas

In sommige landen wordt veel biomassa omgezet in biogas. In Denemarken zal al het fossiele gas tussen 2030 en 2033 vervangen worden door biogas. Als het methaanlekpercentage niet hoger is dan 2%, dan is de biogasproductie volledig koolstofneutraal.

De belangrijkste grondstoffen voor de productie van biogas zijn:

• vloeibare mest
• diepstrooisel
• gewasresten
• stro en gras

Niet gebruikt als grondstof, zouden deze stoffen afval zijn of - als mest op de akkers - de stikstofvervuiling vergroten.

Bron:

Geothermische energie

Aardwarmte maakt gebruik van de warmte binnen in van de aarde. Het is vooral effectief in gebieden met geothermische activiteit, maar nieuwe boormethoden maken geothermische energie ook op andere plaatsen toegankelijker.

Het bestaat in veel verschillende varianten, bijvoorbeeld afhankelijk van de diepte waarop het wordt gewonnen, maar ook afhankelijk van de boormethoden die worden gebruikt. In 2025 had geothermische energie slechts in een paar landen een significante bijdrage aan de energiemix (>15%), zoals in IJsland, Kenia, El Salvador, Nieuw-Zeeland en Nicaragua.

In de nabije toekomst wordt ook in veel andere landen, waaronder Nederland, een significante groei verwacht. Volgens recente gegevens:

• 28 operationele geothermische projecten bestaan, voornamelijk voor de glastuinbouw
• 70 extra projecten zijn in ontwikkeling, wat het totaal in de komende jaren mogelijk op ~100 projecten brengt.
• Geothermie levert al warmte aan enkele woonwijken, waaronder de Haagse wijk Leyweg.

In Nederland zal geothermische energie voornamelijk worden gebruikt om woonwijken en de industrie van warmte te voorzien. De Nederlandse overheid streeft naar 15 petajoule (PJ) aan geothermische energieproductie in 2030, terwijl de industrie streeft naar 40-50 PJ in datzelfde jaar. Ter referentie: De Nederlandse industrie verbruikt ongeveer 500 PJ warmte per jaar, Nederlandse huishoudens honderden PJ per jaar.

Nadelen en mogelijke oplossingen

De milieueffecten van geothermische projecten zijn sterk afhankelijk van de locatie en de technische methoden die worden gebruikt.

Geothermische energie is wereldwijd een hernieuwbare bron, maar op lokaal niveau kunnen individuele putten of velden tijdelijk uitgeput raken als ze niet duurzaam worden beheerd. Goed locatiebeheer is essentieel om de productiviteit op de lange termijn te behouden en ervoor te zorgen dat de bron op een specifieke locatie niet uitgeput raakt.

Bronnen:

100% Duurzaam

100% Duurzaam voor Europa

Het is mogelijk om Europa te voorzien van 100% hernieuwbare energie door wind, zon, biogas, geothermische energie en energieopslag te combineren. Een concept om dat te doen tot 2040 zonder gebruik van kernenergie en zonder fossiele brandstoffen werd gepresenteerd in een studie van de Duits Instituut voor Economisch Onderzoek. (DIW).

Volgens de DIW studie zou deze overgang weliswaar 3000 miljard euro kosten, maar ook 2000 miljard euro besparen die anders zou zijn gebruikt om fossiele energiebronnen te importeren. Omdat de kosten voor fossiel gas nu veel hoger zijn dan voor de oorlog in Oekraïne, en de kosten voor zonne-energie en batterijen veel lager zijn dan in 2020 werd verwacht, zullen de werkelijke kosten voor de overgang lager zijn.

Met een ambitieus scenario voor klimaatverandering: Nul emissies en 100 procent hernieuwbare energie in de EU tegen 2040. Bron: DIW Berlin.

Hun scenarioberekening toonde aan dat de energievoorziening veilig en stabiel zal blijven met 100% hernieuwbare energie in 2040, zelfs in landen als Polen en Frankrijk die momenteel veel steenkool of kernenergie gebruiken.

Landen met 100% duurzame energie

Landen met 100% hernieuwbare energie in hun elektriciteitsnet (2022):

Paraguay, Albanië, Bhutan, Nepal, IJsland, Democratische Republiek Congo, Costa Rica, Ethiopië, Lesotho, Noorwegen.

Trivia: In Ethiopië is de import van auto's die op fossiele brandstoffen rijden verboden. Alleen de invoer van elektrische auto's is toegestaan.

Bronnen:

Energieopslag, efficiëntie en elektrificatie

Energieopslag

Zonne- en windenergie hebben het nadeel dat de energie niet altijd beschikbaar is wanneer de vraag hoog is. Deze energiesystemen hebben een manier nodig om energie op te slaan voor momenten waarop de zon niet schijnt en de wind niet waait .

Dergelijke oplossingen worden in hoog tempo en in veel verschillende richtingen ontwikkeld, met diverse technologieën – van ijzer-luchtbatterijen tot op zwaartekracht gebaseerde systemen en thermische opslag – die schaalbare oplossingen bieden voor de integratie van hernieuwbare energie. Elke aanpak biedt een antwoord op unieke uitdagingen, van netstabiliteit tot energieonafhankelijkheid op gemeenschapsniveau.

Voor korte periodes, bijvoorbeeld om zonne-energie op te slaan voor de avondpiek, zijn lithium- of natriumbatterijen een goede keuze . De milieu-impact van natriumbatterijen is lager, maar ze zijn nog niet zo gemakkelijk verkrijgbaar als lithiumbatterijen. Batterijen hebben een goed of zeer goed retourefficiëntie (lithiumbatterijen 90-95%, natriumbatterijen ongeveer 85-90%) en lage kosten. Voor langdurige opslag zijn andere soorten batterijen, zoals batterijen op basis van ijzer of flowbatterijen, een betere keuze: minder efficiënt, maar lagere kosten per kWh. Perslucht (40-75% retourefficiëntie) kan ook een goede keuze zijn, maar niet voor langer dan een of twee dagen. Voor wekenlange opslag kan waterstof (24-48% retourefficiëntie) of biogas worden gebruikt . Daarnaast kan warmte ook rechtstreeks worden opgeslagen, zowel voor de verwarming van woningen als voor industriële doeleinden waarbij hoge temperaturen nodig zijn .

Onderzoek toont aan dat naarmate netten uitbreiden en de onderlinge verbindingen verbeteren, de opslagcapaciteit per eenheid energiebehoefte afneemt, waardoor een kosteneffectievere integratie van hoge aandelen hernieuwbare energie mogelijk wordt. De behoefte aan langdurige opslag neemt af in grotere netten met diverse hernieuwbare energieportfolio's en transmissiemogelijkheden

Energie-efficiëntie en elektrifcatie

Het verbeteren van energie-efficiëntie in gebouwen, voertuigen en apparaten kan het energieverbruik aanzienlijk verminderen. Dit omvat het gebruik van LED-verlichting, isolatie en slimme thermostaten.

Elektrische voertuigen (EV's)

Het overstappen op elektrische voertuigen kan de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen verminderen en zal de uitstoot van broeikasgassen reduceren. Volgens de website van T&E heeft een elektrische auto met een Chinese batterij, gekocht in 2022, 82 g CO₂-uitstoot per km, een fossiele brandstof auto van vergelijkbare grootte 241 g CO₂-uitstoot per km. Met andere woorden, in dit scenario is een elektrische auto 3 keer schoner. Dit zal in de loop der tijd verder verbeteren omdat steeds meer elektriciteit in Europa en China afkomstig is uit hernieuwbare bronnen. Maar vanwege Groen extractivisme is het ook belangrijk om minder auto's te gebruiken en vaker de fiets of het openbaar vervoer.

Warmtepompen

Voordelen

• Warmtepompen gebruiken aanzienlijk minder fossiele energie dan traditionele gasketels. De geothermisch of vanuit de buitenlucht verkregen energie draagt zoveel bij dat er drie tot zes keer minder elektriciteit nodig is voor dezelfde warmte opbrengst. Dit leidt tot een aanzienlijke vermindering van de CO₂-uitstoot. Volledig elektrische warmtepompen die worden aangedreven door hernieuwbare elektriciteit kunnen tot 100% minder broeikasgassen uitstoten dan gasverwarming. Het toenemende aandeel hernieuwbare elektriciteit in Nederland (53% in 2024) maakt warmtepompverwarming tot 92% duurzaam.

• Dit vertaalt zich in lagere energiekosten, vooral omdat de elektriciteitsprijzen meer concurrerend of goedkoper worden dan gas. Hybride warmtepompen kunnen de verwarmingskosten met ongeveer 25% verlagen in vergelijking met gasverwarming, en overheidssubsidies (vaak ongeveer 30% van de investering) maken ze nog betaalbaarder.

Nadelen en mogelijke oplossingen

• Sommige oudere huizen hebben extra isolatie en/of nieuwe radiatoren nodig voordat een warmtepomp geïnstalleerd kan worden. Deze aanpassingen kunnen erg duur zijn.

• Benodigde mineralen: Afhankelijk van het specifieke ontwerp en de capaciteit kan het kopergehalte voor een huishoudelijke warmtepomp oplopen tot 21 kg of zelfs tot 35 kg voor grotere of complexere systemen.

Bronnen:

Waterstof

Inleiding

Waterstof kan een belangrijke rol spelen in de energietransitie die nodig is om de huidige uitstoot van broeikasgassen te verminderen . Het heeft een aanzienlijk potentieel om bij te dragen aan het koolstofarm maken van industriesectoren die momenteel afhankelijk zijn van aardgas of steenkool als directe energiebron . Bovendien kan het dienen als een vorm van energieopslag voor een elektriciteitsnet dat wordt gevoed door intermitterende hernieuwbare energiebronnen, of voor bepaalde vervoersmiddelen .

De productie van waterstof is echter duur en leidt tot energieverliezen als gevolg van de productieprocessen. Daarom is het misschien geen geschikte optie voor toepassingen die rechtstreeks kunnen worden geëlektrificeerd, zoals auto's of verwarming . In deze gevallen zijn elektrische systemen, zoals batterijen of warmtepompen, betere alternatieven.

Soorten waterstof

Groene waterstof

Groene waterstof is waterstof die wordt geproduceerd door middel van elektrolyse met behulp van overtollige hernieuwbare elektriciteit . In 2025 bevond de wereldwijde productie van groene waterstof zich nog in een vroege groeifase, maar er is sprake van een snelle expansie. Het productievolume voor groene waterstof zal naar verwachting in 2025 ongeveer 1 miljoen ton bedragen. Dit vertegenwoordigt echter nog steeds minder dan 1% van de wereldwijde waterstofproductie.

Groene waterstof is een veelbelovende oplossing voor energieopslag, omdat het kan worden geproduceerd door middel van waterelektrolyse tijdens periodes van overtollige elektriciteitsvoorziening en chemisch kan worden omgezet in brandstofcellen of verbrand in gas turbines op het land om de energie later, wanneer dat nodig is, terug te winnen . Brandstofcellen zijn over het algemeen de betere optie voor kleinschalige toepassingen . Aan de andere kant is waterstofverbranding in gasturbines op het land de voorkeursoptie voor grootschalige toepassingen, zoals elektriciteitsopwekking voor het Europese elektriciteitsnet. Het biedt namelijk meer flexibiliteit, snellere responstijden en is gemakkelijker schaalbaar naar grote energiesystemen.

Witte waterstof

Witte waterstof is waterstof die onder de grond wordt aangetroffen, op dezelfde manier als aardgas. Witte waterstof is gevonden in Frankrijk, met name in de regio Lotharingen, onder het voormalige mijnbekken van Folschviller, in het departement Moselle, in het oosten van Frankrijk. Deze locatie, op ongeveer 1250 meter onder de grond, bevat naar schatting 46 miljoen ton witte waterstof, waardoor het een van de grootste bekende natuurlijke waterstofvoorraden ter wereld is. De productie van witte waterstof staat nog in de kinderschoenen en de commerciële winning ervan is wereldwijd zeer beperkt.

Grijze waterstof: Niet Duurzaam

Bijna alle waterstof die momenteel wereldwijd wordt geproduceerd, is zogenaamde ‘grijze waterstof’. De productie vindt momenteel plaats via stoom-methaanreforming (SMR). Hierbij reageert hogedrukstoom (H₂O) met aardgas (CH₄), wat resulteert in waterstof (H₂) en het broeikasgas CO₂. In Nederland wordt op deze manier ongeveer 0,8 miljoen ton H2 geproduceerd, waarbij vier miljard kubieke meter aardgas wordt gebruikt en 12,5 miljoen ton CO₂ wordt uitgestoten .

Zie ook: Waterstof in allerlei kleuren

Toepassingen

Ammoniakproductie

Waterstof kan worden gebruikt als grondstof voor de productie van ammoniak. Momenteel wordt de meeste ammoniak geproduceerd met behulp van grijze waterstof, die wordt geproduceerd door stoomreforming van fossiele brandstoffen, wat CO₂-uitstoot veroorzaakt. Als de productie van groene waterstof aanzienlijk toeneemt, zou ammoniak kunnen worden geproduceerd met behulp van groene waterstof, vrijwel zonder koolstofuitstoot. Dit is een van de waterstoftoepassingen met het grootste potentieel voor de vermindering van broeikasgassen . Ammoniak geproduceerd uit groene waterstof kan op zijn beurt worden gebruikt als energiebron voor transport, als grondstof voor de productie van meststoffen of voor energieopslag op middellange tot lange termijn. Er zou minder ammoniak nodig zijn voor meststoffen als Nederland de vleesproductie zou verminderen en duurzame landbouwpraktijken zou invoeren .

Energieopslag voor het elektriciteitsnet

Hernieuwbare energiebronnen verschillen in hun variabiliteit en voorspelbaarheid. Terwijl waterkracht en bio-energie relatief flexibele en controleerbare energie kunnen leveren, zijn wind- en zonne-energie variabel en afhankelijk van het weer, wat leidt tot uitdagingen op het gebied van variabiliteit. Aangezien wind- en zonne-energie in 2040 naar verwachting 70% tot 80% van de Nederlandse elektriciteit zullen leveren , zal een combinatie van strategieën nodig zijn om de stabiliteit van het elektriciteitsnet te handhaven. Deze strategieën omvatten oplossingen voor energieopslag voor balancering op korte en lange termijn, vraagzijdebeheer, verbeteringen van de netinfrastructuur en de integratie van diverse hernieuwbare bronnen met complementaire opwekkingsprofielen. Vraagzijdebeheer betekent dat huishoudens en bedrijven worden aangemoedigd om flexibeler om te gaan met elektriciteit, bijvoorbeeld door apparaten te gebruiken of voertuigen op te laden wanneer er veel hernieuwbare energie beschikbaar is, om zo vraag en aanbod in evenwicht te houden.

In Nederland, waar wind en zon de belangrijkste hernieuwbare energiebronnen zijn, zal naar verwachting langetermijnopslag van energie nodig zijn voor periodes tot zes weken per jaar als het net volledig door hernieuwbare energie zou worden gevoed.

Waterstof biedt via elektrolyse en brandstofcellen of verbranding een optie voor energieopslag op middellange tot lange termijn . Dit kan een oplossing zijn voor de problemen waarmee elektriciteitsnetten worden geconfronteerd die grotendeels gebaseerd zijn op intermitterende hernieuwbare energiebronnen . Dit is echter niet de toepassing waarbij het potentieel van waterstof voor emissiereductie het grootst is . Ammoniak-, biobrandstof- of staalproductie waarbij waterstof als grondstof of warmtebron wordt gebruikt, biedt een groter potentieel voor emissiereductie .

Industrie

Het grootste potentieel voor emissiereductie van waterstof in de industrie en industriële processen ligt in de staalproductie . De staalproductie is momenteel namelijk afhankelijk van fossiele brandstoffen, zoals steenkool en aardgas, voor de reductie van ijzererts en het opwekken van hoge temperaturen. Voor de omzetting van erts in ijzer zou groene waterstof een alternatief, koolstofvrij reductiemiddel kunnen zijn. Hoge temperaturen zijn daarentegen moeilijk op te wekken zonder verbranding. Daarom zou groene waterstof ook fossiele brandstoffen kunnen vervangen in hoogtemperatuurovens voor staal. Voor beide processen biedt waterstof een eenvoudige manier om de uitstoot aanzienlijk te verminderen. Er bestaan echter ook andere alternatieven: ijzererts kan worden gereduceerd door middel van directe elektrolyse, terwijl hoge temperaturen kunnen worden geleverd door elektrische boogovens.

Transport

Door de snelle daling van de kosten van batterijen en hun verbeterde prestaties is waterstof niet langer relevant als energiebron voor auto's, vrachtwagens of scheepstransport over korte afstanden. Voor scheepstransport over lange afstanden is daarentegen direct gebruik van windenergie een goede oplossing , maar voor snelle schepen is extra energie nodig. Deze resterende energiebehoefte zou kunnen worden gedekt door ammoniak of methanol , die beide kunnen worden geproduceerd met behulp van groene waterstof.

Voor de aandrijving van vliegtuigen is groene waterstof voorgesteld als mogelijke oplossing voor het koolstofarm maken van de sector. Op dit moment vliegen er nog geen commerciële vliegtuigen die uitsluitend op groene waterstof vliegen. Er zijn echter verschillende initiatieven en prototypes die bijna operationeel zijn. Airbus heeft bijvoorbeeld concepten voor vliegtuigen op waterstof onthuld, met als doel rond 2035 commerciële vluchten uit te voeren met waterstofbrandstofcellen of verbrandingsmotoren. Deze planning is echter vertraagd door infrastructurele en technologische uitdagingen.

Milieu-impact van waterstof

Hoewel koolstofvrije en koolstofarme waterstof veelbelovend zijn om enkele van 's werelds meest urgente energie-uitdagingen op te lossen, is waterstof ook een indirect broeikasgas waarvan de opwarmende invloed zowel over het hoofd wordt gezien als onderschat. Dit komt grotendeels doordat de opwarmende effecten van waterstof in de atmosfeer van korte duur zijn – slechts enkele decennia – maar standaardmethoden voor het karakteriseren van de klimaateffecten van gassen houden alleen rekening met het langetermijneffect van een eenmalige uitstoot. Voor gassen met een kortdurend effect, zoals waterstof, maskeert dit langetermijnperspectief een veel sterkere opwarmende werking op de korte tot middellange termijn.

Dit is zorgwekkend omdat waterstof een klein molecuul is dat gemakkelijk in de atmosfeer lekt en de totale hoeveelheid emissies (bijvoorbeeld lekkage, ontluchting en spoeling) van bestaande waterstofsystemen onbekend is. Daarom blijft de effectiviteit van waterstof als strategie voor decarbonisatie, vooral op een tijdschaal van enkele decennia, onduidelijk. Alleen als wordt uitgegaan van zeer lage lekkagepercentages, zoals één procent, heeft het gebruik van waterstof een positief effect op korte en lange termijn.

Effecten van waterstof oxidatie op concentraties van broeikasgassen en opwarming van de atmosfeer. Ongeveer 20-30% van weg gelekte of ontsnapte waterstof komt in de atmosfeer terecht. Hier reageert het met het (natuurlijk voorkomende) hydroxyl molecuul (OH) en veroorzaakt hogere gehaltes aan broeikasgassen methaan (CH₄) en ozon (O₃). Bron: Atmospheric Chemistry and Physics. Creative Commons License BY 4.0

Bronnen:

Mijnbouw

Mijnbouw speelt een cruciale rol in de overgang naar een groene economie, omdat de winning van grondstoffen nodig is voor de productie van hernieuwbare energie‑installaties en technologieën, zoals zonnepanelen, windturbines en batterijen. Tegelijkertijd roept deze vraag naar mineralen belangrijke vragen op over milieu‑impact, mensenrechten en arbeidsomstandigheden, vooral in het mondiale zuiden. Een kritische benadering is daarom nodig om eerlijke en duurzame mijnbouwpraktijken te bevorderen.

Extractivisme

Extractivisme is een vorm van economische productie die gericht is op de grootschalige winning van natuurlijke hulpbronnen, vaak voor export na minimale verwerking. Deze praktijk heeft diepe historische wortels in het kolonialisme, waar de winning van mineralen, fossiele brandstoffen en landbouwproducten nauw verbonden was met de uitbuiting van zowel de natuur als de inheemse bevolking in gekoloniseerde regio's. Koloniale machten hebben extractivisme ingevoerd als een systeem dat lokale gemeenschappen hun land en soevereiniteit ontnam en om daarmee de industriële groei in Europa en Noord-Amerika aan te wakkeren.

Groen extractivisme (Green extractivism)

De energietransitie heeft geleid tot wat groen extractivisme wordt genoemd. Dit verwijst naar de intensieve winning van mineralen (zoals lithium, kobalt en zeldzame aardelementen) die worden gebruikt voor hernieuwbare energietechnologieën zoals batterijen, zonnepanelen en windturbines. Het kan ook gaan om de grootschalige toe-eigening van land en water voor hernieuwbare energieprojecten (bijv. hydro-elektrische dammen, zonneparken); ook dit gaat soms ten koste van lokale gemeenschappen en ecosystemen.

Het is belangrijk om te begrijpen dat sommige mineralen die momenteel gebruikt worden voor hernieuwbare energietechnologieën, zoals kobalt, niet echt nodig zijn en vervangen kunnen worden door andere mineralen die minder schadelijk zijn. Bijvoorbeeld:

• Lithium-Nikkel-Kobalt batterijen: hoge milieu impact
• Lithium-Ferrum-Fosfaat batterijen: minder hoge milieu impact
• Natrium batterijen: laagste milieu-impact van deze drie batterijtypes

Hoewel veel mineralen kunnen worden vermeden, kan koper niet worden vervangen voor de Energietransitie. Daarom hier een nadere blik op koperwinning:

De Tia Maria kopermijn in Peru - Een schoolvoorbeeld van groen extractivisme

Het Tia Maria kopermijn-project werd in 2000 gestart door een Mexicaans mijnbouwbedrijf, Grupo Mexico. Het werd gesteund door de Peruaanse overheid en investeerders uit de VS en het VK . Een grote meerderheid van de lokale bevolking was fel gekant tegen dit project. Desondanks heeft de regering in augustus 2014 toestemming gegeven voor de mijn .

• De afzetting bevat naar schatting in totaal 711 miljoen ton erts. Elke ton geproduceerd koper geeft 277,7 ton afval omdat het kopergehalte van 0,36% heel laag is.

• 2500 m³ water per uur is nodig, dit wordt over 35 km afstand gepompt.

• De mijn produceert grote hoeveelheden giftig afvalwater, dat wordt opgeslagen in twee speciale uitloog bassins boven de vallei, waar dorpen in liggen. De vraag komt op wie er, zodra de mijnbouwactiviteiten worden stopgezet, de komende honderd jaar zal betalen voor het onderhoud van de afvalopslag bassins.

De vraag rijst: kan het beter?

Duurzame mijnbouw

Het is de vraag of duurzame mijnbouw mogelijk is. Mijnbouw zal altijd een deel van de natuur vernietigen. Aan de andere kant kan de natuur zichzelf ook herstellen. Als mijnbouw zo zorgvuldig wordt gedaan dat er niet meer wordt vernietigd dan de natuur zelf kan herstellen, dan zou je dit duurzame mijnbouw kunnen noemen.

Een extra voorwaarde is dat mijnbouw alleen plaatsvindt met geïnformeerde toestemming van de lokale bevolking. Vaak is dit onmogelijk, bijvoorbeeld door corruptie of oorlog. Maar in sommige (democratische) landen is dit wel mogelijk.

Omdat koper erg belangrijk is voor de energietransitie en Chili het grootste koperproducerende land ter wereld is, kijken we hier eens nader naar de koperwinning in Chili.

Koperwinning in Chili De milieunormen van de huidige kopermijnen - hoewel niet voldoende - zijn beter dan in het verleden. Zo was al in 2023 ongeveer 66 procent van de benodigde energie afkomstig uit hernieuwbare energiebronnen. Zeewater wordt ontzilt en naar de mijnen gepompt, wat beter is dan het gebruik van rivier- of grondwater in een land met grote (toekomstige) waterschaarste.

Problemen en uitdagingen

• Giftig afvalwater van oude (gesloten) kopermijnen. Het veiligstellen en schoonmaken van deze afvalwaterreservoirs is een van de meest urgente problemen.
• Problemen met het waterverbruik:
  • Verwijdering van pekel: Het lozen van geconcentreerd pekelwater in de oceaan is een groot milieurisico. Een verhoogd zoutgehalte en verhoging van de watertemperatuur kunnen plaatselijk mariene ecosystemen verstoren, schade toebrengen aan de mariene fauna en flora, met name benthische organismen.
  • Opslag van giftig afvalwater. Het zou beter zijn - en dankzij nieuwe filtertechnologieën is dat ook mogelijk - om het afvalwater zo te filteren dat er herbruikbaar schoon water en vast afval overblijft. Het is veel gemakkelijker om vast afval veilig op te slaan dan vloeibaar afval.

Open vragen

• Hoewel de geïnformeerde toestemming van de lokale bevolking in theorie vereist is in Chili, is de vraag hoe deze beslissingen in de praktijk worden beïnvloed door externe partijen.
• Hoe kunnen de problemen met betrekking tot watergebruik worden opgelost?
• Hoe kunnen de vereiste investeringen in duurzame koperwinning worden gefinancierd, rekening houdend met het feit dat de koperprijs sterk schommelt?
• Hoeveel koper kan op een duurzame manier worden gewonnen?
• Hoe kunnen we ervoor zorgen dat de lokale bevolking profiteert van de mijnbouw en niet alleen buitenlandse bedrijven?

Recycling

Recycling kan worden gebruikt om de behoefte aan mijnbouw te verminderen. Zo kan bijvoorbeeld 98% van het koper van windturbines worden gerecycled. Maar in werkelijkheid wordt slechts 60-70% van het koper in de EU gerecycled en slechts 32% van het koper op wereldschaal.

Afvalmijnbouw

Soms is het mogelijk om afval te gebruiken als bron voor mineralen met behulp van nieuwe winningstechnologieën. Dit kunnen residuen van een oude mijn zijn, maar ook het winnen van zeldzame aardmetalen uit steenkoolas.

Protocollen voor bioleaching en minerale uitloging in twee fasen zijn bijvoorbeeld met succes toegepast om koper en andere metalen te extraheren uit residuen op operationele en oude locaties.

Bronnen:

Kernenergie: Niet Duurzaam

Kernenergie is omstreden en is, welbeschouwd, geen duurzame energiebron omdat kernenergie afhankelijk is van uranium. Uranium is net als de fossiele brandstoffen een eindige bron. Kerncentrales kunnen een lage-emissie bron van energie zijn, maar ze zijn erg duur en kunnen niet worden gebouwd zonder staatsgaranties. Daar komt het afvalopslagprobleem nog bij. Er is nog geen langetermijnopslag voor kernafval in Nederland en er zijn geen plannen om die in deze eeuw te bouwen. Zonder zo'n opslag kun je kernenergie geen duurzame energiebron noemen.

Kerncentrales hebben een lange aanlooptijd - meestal 15 tot 20 jaar van planning tot exploitatie - waardoor ze te traag zijn om de dringende decarbonisatie die nodig is tegen 2030 en zelfs 2040 te realiseren. Zonne- en windenergieprojecten kunnen daarentegen binnen enkele maanden tot enkele jaren worden geïmplementeerd, waardoor de uitstoot veel sneller kan worden verminderd.

Bronnen: