Is de productie van windturbines en zonnepanelen schadelijk voor het milieu?

Als we kijken naar de levenscyclus, verbruikt de productie van elektriciteit uit zonnepanelen en windturbines meer hulpbronnen (voornamelijk metalen) dan kolen- en aardgascentrales. Ze presteren over het algemeen echter beter bij elk ander type milieu-impact, inclusief klimaatverandering en landgebruik. Een goede oplossing om deze afweging van effecten te ondervangen, is door te kiezen voor wind- en zonne-energietechnologieën die de koolstofemissies verminderen en tegelijkertijd circulaire strategieën (verminderen, hergebruiken, recyclen) toepassen om het gebruik van nieuwe materialen te verminderen.

#windenergie #hernieuwbare energie #grondstoffen #zonnepanelen

Op deze website wordt vaak een oplossing voor duurzame energievoorziening gevonden in wind- en zonne-energie. Deze kunnen inderdaad de CO₂-uitstoot (op papier) verminderen. Maar wordt er ook rekening gehouden met de gevolgen van het verkrijgen van de grondstoffen die nodig zijn voor deze vormen van energie, de eindigheid van deze grondstoffen en de impact van windturbinebegraafplaatsen en enorme zonneparken op de natuur?

De fabricage, het gebruik en de opruiming van technologieën en producten kan verschillende milieueffecten veroorzaken. Energietechnologieën kunnen bijvoorbeeld leiden tot het vrijkomen van aanzienlijke hoeveelheden emissies in de lucht, de bodem en het water, inclusief broeikasgassen die tot klimaatverandering leiden. Aan de andere kant hebben technologieën ook het gebruik van materialen en hulpbronnen nodig, die de mineralenreserves op aarde uitputten. Een duidelijk voorbeeld is het gebruik van fossiele brandstoffen om energie te produceren, of het gebruik van metalen zoals koper om zonnepanelen te produceren. Het vinden van de juiste balans tussen lage broeikasgasemissies en een laag gebruik van hulpbronnen is een van de uitdagingen bij de overgang naar een duurzamer energiesysteem.

Levenscyclusanalyse (LCA) is een manier om de milieueffecten in de levenscyclus van producten en diensten te beoordelen, rekening houdend met meerdere impactcategorieën. Het gebruik van LCA om technologieën te vergelijken is daarom een goede manier om te begrijpen of nieuwe energietechnologieën zorgen (of niet) voor een vermindering van de uitstoot van broeikasgassen ten koste van een toename van het gebruik van hulpbronnen.

Wat zijn de milieueffecten van windturbines en zonnepanelen als we kijken naar klimaatverandering en het gebruik van hulpbronnen?

In een recente LCA-studie zijn de milieuvoordelen en afwegingen van elektriciteitstechnologieën zoals zonnepanelen, windturbines en kolen- of aardgascentrales beoordeeld1. In hun studie vergeleken ze de impact van het produceren van 1 kilowattuur elektriciteit met elke technologie, en hielden ze rekening met alle activiteiten die tijdens hun leven plaatsvonden, inclusief winning van grondstoffen, fabricage van technologieën en ondersteunende structuren, opwekking van elektriciteit en opruiming van materialen. In figuur 1 zie je de resultaten van het vergelijken van windturbines (zowel op land als op zee), zonnepanelen (zowel op daken als op de grond), steenkoolcentrales (zonder koolstofafvang) en aardgascentrales (centrales met een gecombineerde cyclus), voor de gevolgen van klimaatverandering, metaaluitputting en landbezetting. In hun resultaten kunnen we duidelijk zien dat de fossiele technologieën een grotere impact hebben op klimaatverandering en landbezetting (gemeten in oppervlakte en lengte van landbezetting), terwijl de zonne- en windtechnologieën een grotere impact hebben in termen van hulpbronnengebruik (gemeten via metaaluitputting). Dit komt doordat de hoeveelheid metalen die nodig is om één kilowattuur elektriciteit te produceren met zon en wind (bijv. koper voor zon en staal voor wind) hoger is dan die nodig zijn om dezelfde hoeveelheid elektriciteit uit kolen of aardgas te produceren. Dit is wat we als een afweging kunnen beschouwen, met zon en wind krijgen we een reductie van CO₂-eq. emissies, maar een toename van het gebruik van hulpbronnen.

Merk op dat de broeikasgasemissies voor zonne-energie voornamelijk het gevolg zijn van indirecte emissies, aangezien veel van de energie die nodig is voor de productie van zonnecellen en panelen wordt opgewekt met fossiele brandstoffen. Directe emissies zijn minder dan 1 gram CO₂-eq./kWh (zie Reich et al4).

In het geval van landbezetting presteert de hernieuwbare elektriciteit veel beter dan de fossiele, omdat er minder land nodig is als we naar de hele levenscyclus kijken (dat wil zeggen, ook rekening houdend met de winning van materialen en fossiele brandstoffen). Dezelfde studie meldt ook de gevolgen van elke technologie voor luchtverontreiniging en bodem- en waterdegradatie. Als we naar die andere milieueffecten kijken, presteren zon en wind bij elke impact beter dan kolen en aardgas. Deze resultaten zijn in overeenstemming met andere studies die in de literatuur zijn gevonden, waarin zonne- en windenergie een lagere impact heeft op klimaatverandering en andere milieueffectcategorieën, behalve het gebruik van hulpbronnen2,3,4.

(Tekst gaat verder onder de figuur.)

LCA energietechnologieen.png

Figuur 1: Vergelijking van de effecten op klimaatverandering, metaaluitputting en landbezetting door het opwekken van elektriciteit met wind-, zonne-, steenkool- en aardgastechnologieën. Gegevens van Gibon et al. 20171.

Hoe de gevolgen van klimaatverandering te vergelijken met de gevolgen voor het gebruik van hulpbronnen?

Een van de belangrijkste uitdagingen bij het vergelijken van de milieueffecten van technologieën is het omgaan met afwegingen. Dat wil zeggen, tot een beslissing komen wanneer een technologie beter presteert in sommige milieueffecten, maar slechter in andere. Dit is moeilijk omdat, voor sommige mensen, klimaatverandering belangrijker en urgenter is dan uitputting van hulpbronnen, terwijl andere mensen het anders zouden zien. Zelfs als u beide kwesties even belangrijk vindt, vergelijken we dan niet alsnog "appels met peren"?

Het hangt er echt van af waar de focus op ligt wanneer we een beslissing nemen. Bij de energietransitie is de belangrijkste uitdaging het terugdringen van de CO₂-uitstoot, aangezien bekend is dat het verbranden van fossiele brandstoffen om energie te produceren de belangrijkste oorzaak is van klimaatverandering. Daarom krijgen effecten bij klimaatverandering doorgaans prioriteit. Aan de andere kant is het huidige beleid ook gericht op het verminderen van het gebruik van hulpbronnen door middel van de circulaire economie. Daarom zou de perfecte oplossing het gebruik van koolstofarme energietechnologieën zijn (zoals zonne- en windenergie) die tegelijkertijd strategieën voor de circulaire economie toepassen, gericht op het verminderen, hergebruiken en recyclen van de materialen die in deze technologieën worden gebruikt. Zonnepanelen kunnen bijvoorbeeld nu al voor ongeveer 90% worden gerecycled, aangezien ze voornamelijk uit glas bestaan.

Hoe kwam dit artikel tot stand?

Dit artikel is geschreven door Blanca Corona Bellostas.

Reviewer: Wilfried van Sark

Redacteur: Sven Borghart

Gepubliceerd op: 24 februari 2021

[1] Gibon, T., Arvesen, A., & Hertwich, E. G. (2017). Life cycle assessment demonstrates environmental co-benefits and trade-offs of low-carbon electricity supply options. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 1283-1290. .

[2] Turconi, R., Tonini, D., Nielsen, C. F., Simonsen, C. G., & Astrup, T. (2014). Environmental impacts of future low-carbon electricity systems: detailed life cycle assessment of a Danish case study. Applied energy, 132, 66-73 .

[3] Louwen, A., Van Sark W.G.J.H.M., Faaij A.P.C., Schropp R.E.I. (2016) Re-assessment of net energy production and greenhouse gas emissions avoidance after 40 years of photovoltaics development. Nature Communications, 7, 13728 .

[4] Reich N.H., Alsema E.A., Van Sark W.G.J.H.M., Turkenburg W.C., Sinke W.C. (2011) Greenhouse gas emissions associated with photovoltaic electricity from crystalline silicon modules under various energy supply options. Progress in Photovoltaics, 19, 603-613 .

[5] IEA (2019), CO2 Emissions from Fuel Combustion 2019, IEA, Paris. https://www.iea.org/reports/co2-emissions-from-fuel-combustion-2019