‘Hernieuwbare energie’ is niet hernieuwbaar

Opmerking: Ik schrijf deze week vanuit Houston, waar ik CERAWeek bijwoon. Over de blogpost van vandaag heb ik al een tijdje nagedacht. Ik voelde me gemotiveerd om hem af te ronden nadat ik eerder deze week opmerkingen had gehoord van de Amerikaanse minister van Energie, Chris Wright, over het belang van proceswarmte in de industrie. In mijn lezingen zeg ik vaak dat windturbines en zonnepanelen niet gemaakt kunnen worden met energie die door wind en zon wordt opgewekt. Vandaag zet ik dat argument op papier, en het is een eyeopener. —RP

De post van vandaag begint met een simpele vraag: kunnen windturbines en zonnepanelen worden gemaakt via een toeleveringsketen die draait op windturbines en zonnepanelen?

Het antwoord is nee.

Waarom hernieuwbare energie niet zonder fossiele brandstoffen kan

Windturbines en zonnepanelen zijn afkomstig uit toeleveringsketens die intensief gebruikmaken van fossiele brandstoffen, en technologische alternatieven om die fossiele brandstoffen bij de productie te vervangen bestaan nog niet, en zullen er misschien ook nooit komen. In deze post worden de details uitgelegd.

Wat dit betoog wel en niet is

Voor alle duidelijkheid: wat hierna volgt is geen pleidooi tegen wind- en zonne-energie. THB-lezers weten dat ik optimistisch ben over zonne-energie en minder over windenergie. Ik beargumenteer al lang dat het ‘laagst hangende fruit’ voor grote emissiereducties, vervuilende kolencentrales zijn. Die kunnen worden vervangen door aardgas, kernenergie, en ook door wind- en zonne-energie met energieopslag.

De post van vandaag is een oefening om de werkelijke uitdagingen van een energietransitie kwantitatief te begrijpen en verder te kijken dan de claim dat we alle technologie al hebben die nodig is voor verregaande decarbonisatie — waarbij doorgaans de nadruk ligt op uitgebreide inzet van wind- en zonne-energie, samen met batterijopslag.

Zogenaamde ‘hernieuwbare energiebronnen’ zijn bij lange na niet hernieuwbaar. Zeker: zon- en windtechnologieën, in combinatie met energieopslag, kunnen bijdragen aan de decarbonisatie van elektriciteit. Ze zijn echter allebei gebouwd op een stevige basis van fossiele brandstoffen.¹

De schaal van de benodigde uitbreiding

Laten we eens naar wat cijfers kijken.

De argumenten in deze post gelden ook voor kernenergie, hoewel kernenergie minder grondstof-intensief is dan wind- en zonne-energie, plus batterijopslag. Bron: Our World in Data.

Grondstoffen en materiaalgebruik

De routekaart ‘Net Zero by 2050’ van het IEA vraagt om een vertwintigvoudiging van de capaciteit aan zonne-energie en een elfvoudige toename van windenergie. Deze toenames vereisen dat de jaarlijkse uitbreiding van zonne-energie in 2030, 630 GW per jaar moet bedragen en die van windenergie 390 GW. Batterijopslag moet tegen 2030 met een factor 14 toenemen tot 1.200 GW.

Deze cijfers maken een ongekende mobilisatie van materialen en industriële productie noodzakelijk. Bijvoorbeeld:

• De wereld produceert momenteel ongeveer 1,9 miljard ton staal per jaar. Windturbines bestaan voor 71–79 procent uit staal. De Energy Transitions Commission schat dat een energietransitie naar netto-nul tussen 2022 en 2050 6,5 miljard ton ‘eindgebruiks’-materialen vereist, waarvan 95 procent staal, koper en aluminium is — wat neerkomt op ongeveer drieënhalf jaar van de huidige totale wereldwijde staalproductie.
• Wereldwijd wordt jaarlijks ongeveer 23 miljoen ton (Mt) koper geproduceerd. Een studie van S&P Global uit januari 2026 voorspelt een tekort van 10 Mt koper tegen 2040. De ontwikkeling van een nieuwe mijn duurt gemiddeld 17 jaar, van ontdekking tot productie — dat betekent dat projecten die vandaag van start gaan, pas begin jaren 2040 koper zullen produceren.

De productie van windturbines, zonnepanelen en batterijen op grote schaal is geen niche-activiteit in een paar hightech-fabrieken. Het vereist de aanhoudende output van de gehele wereldwijde zware industriële basis — staalfabrieken, cementfabrieken, kopersmelterijen, aluminiumraffinaderijen, petrochemische complexen, glasovens en de transportnetwerken die deze met elkaar verbinden. Al deze industrieën draaien momenteel op fossiele brandstoffen, zonder dat er op grote schaal commerciële koolstofvrije alternatieven worden ingezet in hun meest energie-intensieve processen.

De rol van de zware industrie

Voor de productie van primair staal uit ijzererts –  ongeveer 70 procent van de wereldwijde productie – is metallurgische cokeskool nodig in een hoogoven bij een temperatuur van ongeveer 1.500 °C. Kolen worden niet alleen verbrand als brandstof om zeer hoge temperaturen te bereiken, maar worden ook gebruikt in het chemische proces dat zuurstof uit ijzererts verwijdert om ijzer te maken. In 2023 werd wereldwijd minder dan 1 Mt bijna-emissievrij staal geproduceerd, op een totale wereldwijde productie van 1.889.2 Mt.

In zijn Net Zero 2050-scenario voorspelt het IEA dat bij de staalproductie in 2050 nog steeds aanzienlijke hoeveelheden steenkool zullen worden gebruikt – voor ~22 procent van de energie-input – en dat dit in theorie gepaard gaat met koolstofafvang en -opslag, die op commerciële schaal nog niet bestaat.

Staal- en cementproductie

De fundering onder een windturbine is van gewapend beton. Cementovens werken bij een temperatuur van ongeveer 1.450 °C, en ongeveer twee derde van de CO₂-uitstoot van cement is niet afkomstig van de verbranding van brandstof, maar van een chemische reactie die plaatsvindt ongeacht de bron waarmee de oven wordt verwarmd. Volledige decarbonisatie van cement zal naar verwachting de kosten verdubbelen en vereist bovendien koolstofafvang en -opslag op industriële schaal, die nog niet bestaat.

Zonnepanelen zijn eveneens koolstofintensief. Voor de productie van polysilicium van zonnepaneel-kwaliteit moet kwarts worden gesmolten bij 1.500–2.000 °C, gevolgd door een chemisch intensief zuiveringsproces. Volgens het Special Report van het IEA over de wereldwijde toeleveringsketens voor fotovoltaïsche zonne-energie, wordt meer dan 60 procent van de elektriciteit die wordt gebruikt bij de wereldwijde productie van zonnepanelen opgewekt met steenkool; in China, dat de productie van zonnepanelen domineert, ligt dat percentage zelfs boven de 75 procent.

De productie van zonnepanelen

Het glas dat een zonnepaneel bedekt –  ongeveer 75 procent van het gewicht – wordt vervaardigd in ovens bij een temperatuur van ongeveer 1.100 °C, gestookt met aardgas of steenkool. Het aluminium frame vereist smelten met fossiele brandstoffen. De zilveren contacten zijn afkomstig uit mijnen die op diesel draaien. Andere materialen zijn afkomstig uit de petrochemische industrie. Vervolgens worden de panelen over de hele wereld verscheept op schepen die zware stookolie verbranden.

Er is nog een andere categorie van afhankelijkheid van fossiele brandstoffen in de toeleveringsketens van zonnepanelen en windturbines: chemische grondstoffen, die nodig zijn om de vele onderdelen te maken voor de assemblage van de eindproducten.² De productie van wind-, zonne- en batterijtechnologie is noodzakelijkerwijs afhankelijk van de petrochemische industrie, die volgens de IEA in elk scenario tot 2050 zal blijven groeien.

Petrochemie en batterijen

Batterijen, die nodig zijn om elektriciteit op te slaan wanneer de wind niet waait en de zon niet schijnt, zijn eveneens fossiel-intensief.³ Batterijen gaan ongeveer 10–13 jaar mee, wat betekent dat ze twee of drie keer moeten worden vervangen gedurende de levensduur van de wind- of zonne-energie-installaties waarmee ze worden gecombineerd, die een levensduur van ongeveer 25–30 jaar hebben. Elke vervangingscyclus is een volledige herhaling van mijnbouw, smelten en productie.⁴

Windturbines, zonnepanelen en batterijen zijn producten van de gehele wereldwijde industriële basis. Die basis is verantwoordelijk voor ongeveer 37 procent van de wereldwijde energie-gerelateerde CO₂-uitstoot, waarbij vijf zware industrieën – cement, staal, olie en gas, chemie en steenkoolwinning – goed zijn voor 80 procent van alle industriële uitstoot.

De onderstaande figuur toont een schatting van de CO₂-uitstoot van de toeleveringsketens voor de productie van nieuwe wind-, zonne- en batterijcapaciteit. De jaarlijkse uitstoot is gestegen van ~4 Mt in 2000 tot ~470 Mt in 2023 – ongeveer 1,3 procent van de wereldwijde energie-gerelateerde CO₂, en vergelijkbaar met de totale jaarlijkse uitstoot van Zuid-Korea of Canada. Die groei is puur een volume-effect: de koolstofintensiteit van de productie per GW is aanzienlijk gedaald, maar de absolute uitstoot is gestegen omdat de schaal van de implementatie veel sneller is gegroeid dan de intensiteit is afgenomen.

Uitstoot in de toeleveringsketen van energie

We krijgen een idee van de technologische uitdaging van het koolstofarm maken van toeleveringsketens voor wind- en zonne-energie, door te kijken naar netto-nulscenario’s en uit te rekenen wat deze impliceren voor de benodigde middelen. In een artikel uit 2008 in Nature, samen met Tom Wigley en Christopher Green, noemden we dit een ‘bevroren technologische baseline’. Als we technologieën op het huidige niveau bevriezen en vervolgens kijken naar wat de prognoses voor de toekomst impliceren, dan vertelt ons dat hoeveel technologische verbetering er daadwerkelijk in de scenario’s wordt verondersteld. We stelden: “Alleen met een heldere blik op de mitigatie-uitdaging, kunnen we hopen effectief beleid te voeren.”

Scenarioanalyse en aannames

In deze exercitie werd de koolstofintensiteit van de productie bevroren op het niveau van 2024, en onderzocht ik de impliciete kooldioxide-uitstoot tot 2050. Het gaat er niet om de toekomst te voorspellen. Het gaat erom de effecten van veronderstelde technologische innovatie binnen scenario’s te isoleren.

Technologische vooruitgang vindt niet plaats volgens voorspelbare schema’s, maar scenario’s voor verregaande decarbonisatie gaan vaak uit van JITTI – Just In Time Technological Innovation.⁵ Door uit te gaan van JITTI kan men in scenario’s aannemen dat technologieën die nodig zijn voor verregaande decarbonisatie op mondiale en industriële schaal zullen verschijnen, en wel precies op het moment dat de wereld ze nodig heeft om het mondiale energiesysteem te transformeren. Handig dus!

De onderstaande figuur toont de geprojecteerde CO₂-uitstoot van de toeleveringsketens voor windenergie, zonne-energie en batterijen tot 2050, uitgaande van een ‘frozen technology’-baseline voor het netto-nulscenario (NZE) van het IEA, het scenario met vastgelegd beleid (STEPS) en een eenvoudige voortzetting van de historische trend.⁶ De historische gegevens in de figuur zijn dezelfde als in de bovenstaande figuur, wat een idee geeft van de schaal.

Projecties richting 2050

De resultaten zijn ongelooflijk — en worden hieronder nader beschreven.

In het Stated Policies Scenario (STEPS) van het IEA bedragen de jaarlijkse emissies van de toeleveringsketen in de productiesector ~870 Mt in 2030 en ~1.600 Mt in 2050. Dat cijfer voor 2050 overtreft de totale nationale CO₂-uitstoot van Japan vandaag de dag – met een bevolking van 125 miljoen en een economie van 4.000 miljard dollar – en benadert de gecombineerde jaarlijkse fossiele CO₂-uitstoot van Duitsland, Frankrijk, het Verenigd Koninkrijk, Italië en Spanje.

In het Net Zero Emissions Scenario (NZE) van het IEA bedragen de emissies in de toeleveringsketen alleen al in 2030 ongeveer 1.540 Mt – vergelijkbaar met de gecombineerde uitstoot van Duitsland, Frankrijk en het Verenigd Koninkrijk. In het NZE-scenario bedraagt dit cijfer in 2050 ongeveer 4.000 Mt – vergelijkbaar met de huidige jaarlijkse fossiele CO₂-uitstoot van de Verenigde Staten, of ongeveer 10% van de huidige totale wereldwijde energiegerelateerde CO₂-uitstoot.

Het NZE-scenario vereist de meeste nieuwe infrastructuur en genereert daarom de meeste emissies in de toeleveringsketen, uitgaande van de aanname dat de technologie op hetzelfde niveau blijft. Om een verregaande decarbonisatie te realiseren, moeten zowel de grootschalige uitbreiding van de hardware als de veronderstelde decarbonisatie van de wereldwijde industriële basis, gelijktijdig plaatsvinden.

Bedenk dat de NZE-routekaart van het IEA vereist dat er vanaf 2030 elke maand tien zware industriële installaties worden uitgerust met CO₂-afvang en -opslag, drie nieuwe op waterstof gebaseerde industriële installaties worden gebouwd en 2 GW aan elektrolysecapaciteit wordt toegevoegd op industriële locaties. Dat is het minimale tempo van industriële transformatie dat nodig is om het scenario op koers te houden, los van de inzet van wind, zon en batterijen in de wereldwijde elektriciteitsnetten.

De industriële basis van de energietransitie

De beperkte focus op wind, zon en batterijen door veel klimaatvoorstanders verhult het feit dat deze technologieën niet spontaan voortkomen uit koolstofvrije industriële processen. De staalindustrie is jaarlijks verantwoordelijk voor ongeveer 7–9 procent van de wereldwijde CO₂-uitstoot. Cement is verantwoordelijk voor nog eens 6 procent. Koper, aluminium, chemicaliën en de petrochemische grondstoffen die in elk onderdeel verwerkt zitten, dragen nog meer bij. Dit zijn industrieën met een kapitaalvoorraad die slechts eens in de 25–40 jaar wordt vernieuwd, waarbij investeringsbeslissingen die vandaag worden genomen de emissieprofielen voor decennia vastleggen.

Wind- en zonne-energie verminderen de totale uitstoot wel wanneer ze fossiele energieopwekking in het elektriciteitsnet vervangen. Maar de energietransitie is niet simpelweg een verhaal van het vervangen van elektriciteitsopwekking uit fossiele brandstoffen door koolstofarmere alternatieven. Veel belangrijker: het is een verhaal van het transformeren van de fundamenten van de wereldwijde industriële basis – en vandaag de dag is die transformatie nog ver weg.⁷

Implicaties voor beleid en debat

Scenario’s voor verregaande decarbonisatie gaan er al lang van uit dat technologische vooruitgang de tijdschema’s mogelijk maakt die aansluiten bij politieke doelstellingen. De volgende keer dat u cijfers hoort over de inzet van wind, zon en batterijen, erken dan die realiteit en vraag vervolgens naar de decarbonisatie-snelheden in staal, cement, koper, aluminium, petrochemie, glas, scheepvaart en de andere fundamenten van de moderne wereld.