Waarom geen zonnepanelen in de Sahara?

Al een aantal jaren geef ik de 3-daagse training ‘energietransitie in de praktijk’ voor het traineeprogramma Duurzaamheid & Energie van Bender. Erg leuk en interessant altijd om een aantal dagen met enthousiaste trainees op te trekken. Vooral ook om zelf te leren hoe zij tegen de energietransitie vraagstukken aan kijken. Twee weken geleden mocht ik weer een groep trainen over dit onderwerp en alle uitdagingen die daar bij komen kijken. Ook de enorme opgave vanuit de RES (Regionale Energie Strategie) om in 2030 35 TWh aan duurzame elektriciteit in Nederland op te wekken middels zonnepanelen en windmolens kwam aan de orde. Interessante vraag tijdens de training: waarom leggen we zonnepanelen niet daar waar de zon veel meer schijnt?

Nog 89 maanden te gaan tot 2030

Ongeveer 100 maanden voor 2030 is een belangrijk rapport van de IPCC verschenen, het klimaatpanel van de Verenigde Naties. 2030 is een belangrijk jaartal om de doelen van het Klimaatakkoord Parijs, de Klimaatwet en van het Nationale Klimaatakkoord te halen. Nederland moet dan minimaal 55% van de broeikasgassen hebben gereduceerd ten opzichte van 1990. Dat is nodig om de stijging van de temperatuur op aarde te beperken. Dit inspireerde mij om iedere maand tot 2030 een blog te gaan schrijven over de klimaatverandering en hieraan gerelateerde thema’s.

Eerst de RES-opgave

De opgave in de RES is een gevolg van het Nationale Klimaatakkoord en de Klimaatwet. Doel is dat alle sectoren in Nederland in 2030 gezamenlijk 55% CO2 reduceren. De opgave in de RES is om in 2030 35 TWh (35.000.000.000 kWh) aan duurzame elektriciteit op land op te wekken. Ter vergelijking: dat zijn 50.000 voetbalvelden vol met zonnepanelen of 2.500 grote windmolens. Een zeer grote opgave en een opgave die discussie oproept over de vraag waar we die panelen of molens neer moeten gaan zetten.

Discussie zon op land of wind op land

Om een goed beeld te geven van die RES-opgave geef ik altijd aan dat dit gemiddeld 140 voetbalvelden of 7 windmolens per gemeente zijn. En dit is alleen nog maar de opgave tot 2030. De opgave wordt groter, want het doel in 2050 is energieneutraal. De opkomst van warmtepompen en elektrische auto’s zal de vraag naar elektriciteit alleen maar doen toenemen. Mogelijk kan kernenergie op den duur ontlasting geven in de energiemix, alleen op korte termijn is dat geen optie. Goed om te weten is dat in het Nederlandse deel van de Noordzee de komende jaren ook nog eens 4.800 windmolens zijn gepland. Daar wordt de ruimte dus ook al schaars.

Waarom dan niet elders duurzaam opwekken waar de zon meer schijnt?

Dat is een super interessante vraag! Ik weet dat er een idee is om in een woestijn van Australië elektriciteit op te wekken en die via elektrolyse om te zetten naar waterstof. Deze groene waterstof wordt vervolgens per schip naar Japan vervoerd. Op deze manier wil Japan bijdragen aan de reductie van CO2 uitstoot. Pracht idee en geeft al een beetje antwoord op de gestelde vraag van de trainees. Ook voor de Sahara zijn hier wel al eens ideeën over gevormd. Is dit idee of concept haalbaar?

Technisch volgens mij wel. Na wat google-en begrijp ik dat de totale energievraag wereldwijd ongeveer 160.000 TWh per jaar is. Dit energieverbruik wordt voornamelijk met fossiele brandstoffen opgewekt. Daarom is het nuttige energieverbruik een stuk lager, immers er zijn veel verliezen doordat er warmte vrij komt bij omzetten van kolen, olie en gas naar elektriciteit. Alleen ik wil in dit blog een beetje wegblijven van exacte rekensommen. Dus gemakshalve ga ik uit van een vraag van 160.000 TWh.

Dan die vereenvoudigde rekensom uitgaande van de huidige techniek met zonnevelden. Om 1 TWh (1.000.000.000 kWh) aan elektriciteit met zonnevelden in Nederland op te wekken is een oppervlakte van 7 km2 nodig. Ik ga er vanuit dat in de Sahara 3x zoveel zonuren zijn dan in Nederland. Om dus 160.000 TWh op te wekken in een zeer zonnig gebied met 3 keer zo veel zonuren is een oppervlakte nodig van 375.000 km2. Dat is 9 keer Nederland. Ik geef al aan dat ik nu even gemakshalve uitga van de huidige techniek met zonnevelden en zonder efficiëntie verbetering.

Waar zijn zonnige gebieden met veel ruimte?

Bijvoorbeeld in de woestijnen. Stel dat we de wereldwijde energievraag over 5 grote zonne-parken verdelen, dan is ieder park 75.000 km2 groot. Zo’n park past prima qua oppervlakte in de Sahara (9 miljoen km2), in Saoedi Arabië met een woestijn van 2,3 miljoen km2, in Australië met bijvoorbeeld de Victoria woestijn van 400.000 km2 en in Amerika in het Great Basin Desert (500.000 km2) of de Chihuahuan woestijn (350.000 km2). Andere gebieden ook prima!

Is dit dan de oplossing?

Ja en nee in mijn ogen. Eerst de ‘ja’. De samenwerking kan wereldwijd beter en slimmer, zodat er geconcentreerd duurzame (hernieuwbare) energie op slimme locaties wordt geproduceerd. Via kabels (gelijkstroom) of via elektrolyse naar groene waterstof kan het transport van over grote afstanden plaatsvinden. En ja: zonnepanelen zijn met 3.000 zonuren efficiënter in woestijnen (af en toe even het zand er af stoffen vermoed ik) dan in Nederland met ongeveer 1.000 zonuren.

En er is ook een ‘nee’. De grote donkere oppervlakten van de zonnepanelen in de vaak licht gekleurde woestijnen absorberen warmte. Dit leidt tot ‘global warming’ met uiteindelijk het effect van opwarming van de aarde. En dat willen we juist voorkomen. Ook het contrast in temperatuur tussen de Sahara bijvoorbeeld en de oceaan neemt hierdoor toe, waardoor ook lokaal het weer zal veranderen. Mogelijk dat andere kleuren panelen hier een uitkomst kunnen bieden.

Een andere ‘nee’ die ik wil aanvoeren is dat er veel slimmere technieken zijn om energie in zeer warme gebieden op te wekken dan met de hier beoogde zonnepanelen. In het boek van ‘Het begint hier warm te worden’ van Dr. Matt Winning geeft hij aan dat met 1.500 km2 in de Sahara de wereldwijde vraag aan energie kan worden opgewekt. Dat is de oppervlakte ter grootte van provincie Utrecht! Daar gaat het om een heel andere techniek met spiegels en temperaturen die kunnen oplopen tot 1000 graden Celsius. Ik twijfel of die 1.500 km2 niet wat te krap is, maar het idee en concept lijkt me helder.

Tot slot is er een derde ‘nee’, namelijk de afhankelijkheid van instabiele regio’s en regimes met andere waarden. Met de oorlog in Oekraïne is dit weer zo duidelijk geworden. Echter dit nadeel probeer ik met meer spreiding te ondervangen.

Oplossing voor de korte termijn?

Nee, dat zeker niet. Net als bij kernenergie zal ook een dergelijk plan pas ver na 2030 zijn vruchten kunnen afwerpen. Alleen het is zeer de moeite waard om nader te onderzoeken. Vooral het produceren van groene waterstof in woestijnen is aantrekkelijk. Dan kunnen de wind- en zonneparken in eigen land vooral voorzien in de elektriciteitsvraag. Al met al mogen we voor nu gewoon in ras tempo door met de realisatie van de 50.000 voetbalvelden zonnepanelen of de 2.500 windmolens op land of uiteraard een combinatie tussen deze beiden. En de opgave is ook om in samenwerking met andere landen over landsgrenzen heen te kijken om de klimaatverandering een halt toe te roepen.