De Europese Commissie lanceert plannen om de energie-snelwegen op het grondgebied van de Europese Unie te versterken. De nieuwe infrastructuur moet de Europese elektriciteitsvoorziening moderniseren en waterstof een toekomst geven. Het initiatief wordt echter met een aantal politieke gevoeligheden geconfronteerd.

Een eengemaakte Europese elektriciteitsmarkt – waarbij onder meer Spaanse zonnekracht de Deense gezinnen van energie kan voorzien wanneer de windmolens stilvallen – vereist de installatie van meer grensoverschrijdende verbindingen. Toch blijven meerdere lidstaten achter bij de doelstellingen van de Europese Unie, waarbij de landen vanaf 2020 minstens 10 procent van hun elektriciteitsbehoefte zouden moeten kunnen importeren of exporteren. Dat percentage moet in 2030 naar 15 procent stijgen.

De Europese Commissie presenteerde recent een grootschalig initiatief om de mazen in het versnipperde Europese elektriciteitsnetwerk te dichten en tegelijk de basis te leggen voor waterstof als duurzame energiebron. Ursula von der Leyen, voorzitter van de Europese Commissie, wees erop dat er in de Europese energie-infrastructuur acht cruciale knelpunten – van de Sont tot het Kanaal van Sicilië – werden geïdentificeerd. De prioriteitenlijst belooft volgens waarnemers echter stevige politieke discussies op te zullen leveren. 

Bovenaan staat de al jaren omstreden aansluiting van het Iberisch Schiereiland op het Europese elektriciteitsnet. Frankrijk houdt dit project tegen, uit vrees dat goedkope Spaanse zonnekracht en windenergie de machtige Franse kernenergiesector onder druk zet. Zonder Portugal is Spanje momenteel slechts voor 2 procent verbonden met het netwerk van de Europese Unie.

Ook de tweede prioriteit – de aansluiting van Cyprus op het Europese net – ligt gevoelig. De hoogspanningskabel die in ontwikkeling is, loopt namelijk door naar Israël, terwijl von der Leyen heeft aangekondigd de economische druk op de Israëlische regering wegens het geweld in Gaza te willen opvoeren.

Andere projecten omvatten de versterking van de verbindingen met de Baltische staten, de omzetting van Noordzeewindparken in internationale stroomhubs en de uitbreiding van verbindingen naar Zuidoost-Europa, waar tekorten aan grensoverschrijdende capaciteit vorig jaar aan de forse prijsstijgingen hebben bijgedragen. In de Middellandse Zee zijn daarnaast ook twee pijpleidingen voor het transport van waterstof – naar Afrika en van Spanje naar Noord-Europa – gepland.

Volgens Elisabeth Cremona, analist bij denktank Ember, is de lijst deels goed doordacht. “De focus op het Iberisch Schiereiland en Zuidoost-Europa is terecht”, werpt Cremona op. “Toch moeten er ook een aantal zwakke plekken worden aangewezen. De scheve balans in Zuid-Europa is zorgwekkend. Er wordt alleen gesproken over waterstofcorridors, maar niet over elektriciteitsverbindingen. Dat is een gemiste kans.”

Wetenschappers van Aarhus Universiteit hebben een manier gevonden om beton tot leven te brengen. Door bacteriën aan het cement toe te voegen, kan het bouwmateriaal niet alleen structurele functies vervullen, maar ook elektriciteit opslaan en afgeven. Het resultaat is een biohybride supercondensator die zichzelf kan regenereren en in de toekomst mogelijk muren, bruggen en andere infrastructuur kan veranderen in herbruikbare energiebronnen.

Het onderzoeksteam van de Aarhus Universiteit heeft aangetoond hoe cement, het meest gebruikte bouwmateriaal in de wereld, kan worden omgevormd tot een levend energie-apparaat. Door energie-producerende bacteriën in cement te verwerken, hebben de wetenschappers een biohybride supercondensator gecreëerd met verrassend hoge prestaties en een opmerkelijk vermogen om zichzelf in de loop van de tijd te regenereren.

“We hebben structuur en functie gecombineerd”, benadrukt onderzoeksleider Qi Luo daarbij. “Het resultaat is een nieuw soort materiaal dat zowel een gewicht kan dragen als energie kan opslaan, maar dat bovendien ook zijn prestaties kan herstellen wanneer het van voedingsstoffen wordt voorzien.”

Beton wordt omschreven als een inerte en levensloze stof. Maar deze nieuwe studie volgt een radicaal andere benadering. Het Deense team voegde aan het bouwmateriaal de bacterie Shewanella oneidensis, die bekendstaat voor haar vermogen om elektronen naar oppervlakken buiten de cel te verplaatsen. Dit proces wordt extracellulaire elektronentransfer genoemd en maakt van de bacterie een soort natuurlijke elektriciteitskabel, die lading aan zijn omgeving kan doorgeven.

“Eenmaal ingebed in de cementmatrix creëren deze bacteriën een netwerk van dragers dat zowel elektrische energie kan opslaan als afgeven”, verduidelijkt Qi Luo. “Zelfs in dit vroege stadium toont het materiaal prestaties die opmerkelijk superieur zijn aan de niveaus van traditionele systemen van energie-opslag die op cement zijn gebaseerd, wat veelbelovend is voor toekomstige toepassingen. Wat misschien het meest opvallend is, is dat het materiaal blijft functioneren zelfs nadat de microben zijn gestorven en dat het systeem weer tot leven kan worden gebracht.”

Voedingsoplossing

Omdat de microbiële activiteit door een tekort aan voedingsstoffen of omgevingsstress geleidelijk afneemt, ontwierp het team in het cement een geïntegreerd microfluïdisch netwerk. Dat is een fijn kanalenstelsel dat vloeistof kan transporteren. Langs deze kanalen kan een voedingsoplossing met eiwitten, vitaminen, zouten en groeifactoren worden toegediend. Op deze manier kunnen de bacteriën in leven worden gehouden of kan het systeem opnieuw worden geactvieerd. Met deze methode kan tot 80 procent van de oorspronkelijke energiecapaciteit worden hersteld.

In de praktijk opent dit de deur naar herbruikbare energie-materialen die hun functie behouden zonder dat batterijen vervangen of dure herstellingen uitgevoerd hoeven te worden. De onderzoekers hebben het materiaal ook onder extreme omstandigheden getest. Zelfs bij vrieskou en hoge temperaturen behield het cement zijn vermogen om elektriciteit op te slaan en af te geven. En wanneer zes cementblokken in serie werden verbonden, leverden ze voldoende energie om een led-lamp van elektriciteit te voorzien.

“Dit is niet louter een laboratoriumexperiment,” zegt Qi Luo. “Wij zien deze technologie in echte gebouwen geïntegreerd. Door het aanbieden van een lokale energieopslag kan het concept worden gebruikt in muren, funderingen of bruggen, onder meer als ondersteuning van hernieuwbare energiebronnen zoals zonnepanelen. In een gewone kamer, gebouwd met bacterierijk cement, zouden de muren zelfs bij een bescheiden energiedichtheid van 5 wattuur per kilogram ongeveer 10 kilowattuur kunnen opslaan. Dat is voldoende om een standaard bedrijfsserver een hele dag van elektriciteit te voorzien.”

Nu de wereld verschuift naar hernieuwbare energiebronnen, groeit de behoefte aan een flexibele, betaalbare en duurzame energieopslag. Traditionele batterijen zijn afhankelijk van zeldzame en dure materialen zoals lithium en kobalt en degraderen in de loop van de tijd. Het nieuwe materiaal dat op cement is gebaseerd bestaat daarentegen uit overvloedige en goedkope componenten en kan op grote schaal worden geproduceerd. De gebruikte bacteriën komen van nature voor en zijn milieuvriendelijk.

Zonnepanelen in de ruimte zouden de behoefte aan hernieuwbare energie op aarde in Europa tegen 2050 met 80 procent kunnen verminderen. Dat blijkt uit een onderzoek van wetenschappers aan het King’s College London in het Verenigd Koninkrijk. De onderzoekers concludeerden dat een systeem van zonnepanelen in de ruimte, ontworpen door het Amerikaanse ruimtevaartbureau Nasa, de totale kosten van het Europese energiesysteem met wel 15 procent kan verlagen. Ook zou het gebruik van batterijen met meer dan tweederde worden teruggebracht.

De panelen maken van een zogenoemd heliostaat-ontwerp gebruik. Daarbij wordt gewerkt met spiegels die in een baan rond de aarde worden geplaatst. Deze spiegels weerkaatsen het zonlicht naar ontvangsstations op de aarde. Vervolgens wordt dat licht in elektriciteit omgezet.

Volgens de onderzoekers brengt hernieuwbare energie op aarde diverse uitdagingen met zich mee. De opwekking van de energie is afhankelijk van de weersomstandigheden en wordt met variërende kosten gekenmerkt. Systemen in de ruimte zouden daarentegen een centrale, continue energiebron kunnen vormen. Omdat ze buiten de atmosfeer van de aarde opereren, zijn ze ook niet gevoelig voor de weersomstandigheden. Bovendien kunnen ze vele gigawatt elektriciteit leveren.

“Het model houdt wel geen rekening met ruimte-gerelateerde uitdagingen, zoals een mogelijke congestie in een baan om de aarde, storingen in de transmissie of variaties in de energieoverdracht”, benadrukt onderzoeksleider Wei He, docent aan de ingenieursfaculteit van het King’s College. “Deze factoren zouden de betrouwbaarheid en prestaties kunnen beïnvloeden. Daarnaast is de technologie midden deze eeuw waarschijnlijk nog te duur om een grootschalige toepassing mogelijk te maken, tenzij de verdere technologische vooruitgang de kosten aanzienlijk zou verlagen.”

Wei He waarschuwt dat er met mogelijke risico’s rekening moet worden gehouden: “Een satelliet met zoveel zonnepanelen kan onder meer het risico lopen op botsingen of schade door ruimtepuin”, voert hij aan. “Het onderzoek toont echter aan dat zonnekracht uit de ruimte een belangrijke rol kan spelen in het behalen van de klimaatdoelstellingen. De vervanging van fossiele brandstoffen door hernieuwbare energie is de belangrijkste stap die we als mensheid zetten. Zonnekracht uit de ruimte kan daarbij een continue bron van hernieuwbare stroom vormen.”

Japan is al bezig met de ontwikkeling van dergelijke systemen en neemt ze op in zijn klimaatstrategie. Europa zou volgens de onderzoekers hetzelfde kunnen doen. “Daarbij kan het continent verder bouwen op zijn lange traditie van internationale samenwerking, onder meer op het gebied van grensoverschrijdende elektriciteitsuitwisseling en satellietprojecten via het European Space Agency”, geeft Wei He aan. “Europa zou met gezamenlijke inspanningen een centraal systeem voor zonnekracht uit de ruimte kunnen ontwikkelen. Daarmee zou het continent een stabiele, grootschalige en fossielvrije energievoorziening kunnen realiseren en de afhankelijkheid van gascentrales verminderen.”

Een herwinning van tritium uit kernafval kan een belangrijke brandstof voor de toekomstige nucleaire reactoren worden. Dat blijkt uit een studie van Terence Tarnowsky, fysicus bij het Los Alamos National Laboratory (LANL) in de Verenigde Staten. De oplossing moet een grote hoeveelheid energie op een veilige manier kunnen aanbieden.

“De technologieën die momenteel dagelijks worden gebruikt – zoals elektrische wagens of artificiële intelligentie – vragen steeds meer elektriciteit”, benadrukt Terence Tarnowsky. “In theorie kan kernfusie – een proces waarbij atomen samensmelten en warmte vrijgeven die generatoren aandrijft – enorme hoeveelheden energie leveren met minimale uitstoot. Het is echter een dure optie, omdat tritium – een van de belangrijkste componenten van dat proces – bijzonder schaars is. Het kan in de toekomst echter mogelijk worden om tritium uit kernafval te recupereren.”

Huidige kerncentrales wekken energie op met behulp van kernsplijting. Hierbij wordt een atoom plutonium of uranium gesplitst, waarbij energie en neutronen vrijkomen die op hun beurt andere atomen splijten. Deze kettingreactie levert een constante stroom energie, maar produceert ook langdurig radioactief afval. Bij een kernfusie zouden energiecentrales daarentegen werken door atoomkernen te combineren. Daarbij smelten deuterium en tritium tot zwaardere atomen samen. Dit proces levert veel energie en produceert nauwelijks radioactief afval.

Hoewel deuterium ruim beschikbaar is, ontbreekt het de Verenigde Staten momenteel aan een betrouwbare aanvoer van tritium. “De commerciële waarde van tritium ligt nu rond de 33 miljoen dollar per kilogram en de Verenigde Staten kunnen de grondstof niet zelf produceren”, zegt Tarnowsky. “We hebben dus een tekort aan tritium.”

Tritium komt van nature voor in de bovenste lagen van de atmosfeer, onder meer door interacties van kosmische straling met stikstof. Maar deze natuurlijke hoeveelheden zijn extreem klein en niet praktisch bruikbaar voor commerciële doeleinden of kernfusie. De belangrijkste commerciële bron van tritium zijn momenteel de reactoren voor kernsplijting in Canada. Daar wordt tritium als bijproduct van het splijtingsproces geproduceerd.

Waardevol afval

“De wereld heeft momenteel een voorraad tritium van ongeveer 25 kilogram”, beklemtoont Tarnowsky. “Die schatting is echter niet accuraat. Er wordt gewag gemaakt van een minimum van 11 kilogram en een maximum van 19 kilogram. Met vijfentwintig kilogram kan men meer dan 500.000 huishoudens zes maanden van energie voorzien.”

In tegenstelling tot de beperkte aanvoer van tritium, beschikken de Verenigde Staten daarentegen over duizenden tonnen kernafval uit commerciële kerncentrales. Dit afval bevat bijzonder radioactieve stoffen die – onder meer uit veiligheidsredenen – een dure opslag vereisen. Stralingslekken kunnen daarbij planten, dieren of mensen schaden.

Tarnowsky zag in deze problematiek een kans om te onderzoeken of er nog radioactief kernafval gebruikt kan worden om waardevol tritium te produceren. Daarbij maakte de wetenschapper gebruik van computermodellen van potentiële tritium-reactoren. Daarbij wordt een deeltjesversneller ingezet om een kernsplijting op gang gang te brengen. Het splijten van de atomen produceert neutronen, die uiteindelijk via een reeks transities tritium vormen. De versneller kan deze reacties ook weer uitschakelen en is daarmee veiliger dan de kettingreacties in een conventionele kerncentrale. 

Volgens zijn schatting kan dit theoretische systeem ongeveer 2 kilogram tritium per jaar produceren. Dit komt overeen met de totale jaarlijkse productie van alle Canadese reactoren. “Een belangrijk voordeel is de efficiëntie”, verduidelijkt Tarnowsky. “Dit systeem is in staat ruimschoots tien keer meer tritium te produceren dan een fusiecentrale met hetzelfde thermisch vermogen. Tarnowsky werkt onder meer nog aan een model waarin het kernafval door gesmolten lithiumzout – een beproefd, maar tot nu toe experimenteel reactorontwerp – omgeven wordt. Het zout koelt het systeem en maakt het moeilijk om afval voor wapens te gebruiken.

“Deze aanpak biedt een manier om met bestaande technologie de kosten te verlagen”, benadrukt Tarnowsky. “Energietransities zijn bijzonder duur en er moet dan ook zoveel mogelijk van haalbare alternatieve oplossingen gebruik worden gemaakt.”

Brandstoffen die worden geraffineerd uit afval en industriële bijproducten kunnen helpen om de emissies van de huidige generatie motoren verlagen. Dat blijkt uit een onderzoek van wetenschappers aan de Universiteit van Vaasa in Finland, gebaseerd op een studie van hernieuwbare nafta – gewonnen uit ruwe tallolie, een restproduct uit de papierindustrie – en op scheepsdiesel die wordt geraffineerd uit gebruikte smeeroliën, officieel geclassificeerd als gevaarlijk afval.

“Elektrische en hybride aandrijfsystemen ontwikkelen zich snel, maar zijn momenteel nog geen haalbaar alternatief voor de krachtige motoren die worden gebruikt in de scheepvaart en in zware offroad-voertuigen”, benadrukt Michaela Hissa, experte in energietechnologie aan de Universiteit van Vaasa. “Daarom is het noodzakelijk om meer klimaatvriendelijke oplossingen te vinden voor de huidige vloot motoren. Brandstoffen die worden geraffineerd uit afval en industriële bijproducten kunnen hierin een veelbelovende rol verwerven.”

“Wanneer hernieuwbare nafta wordt bijgemengd met fossiele diesel, wordt de brandstof efficiënter verbrand en wordt ook minder rook geproduceerd”, verduidelijkt Hissa. “Scheepsdiesel uit gerecyclede smeeroliën verlaagt de uitstoot van koolwaterstoffen en koolstofmonoxide. Beide brandstoffen verminderen bovendien aanzienlijk de uitstoot van fijnstof, dat schadelijk is voor de volksgezondheid.”

Het grootschalig gebruik van deze alternatieve brandstoffen vergt volgens Hissa wel een goed werkend systeem voor inzameling en raffinage. “Smeeroliën worden in talloze roterende machines gebruikt, van turbines in energiecentrales en papiermachines tot motoren in voertuigen, zware machines en schepen. Wereldwijd ontstaat daardoor een enorme hoeveelheid gebruikte olie die als grondstof kan worden hergebruikt.”

De onderzochte brandstoffen vallen onder de zogeheten drop-in fuels. Deze producten kunnen immers zonder noemenswaardige aanpassingen in bestaande motoren worden toegepast. Dat maakt deze grondstoffen aantrekkelijk als een oplossing in de overgang naar een duurzame mobiliteit. “De scheepvaart en het zware transport bezitten een gigantisch arsenaal aan motoren”, beklemtoont Hissa. “Een vervanging van dat park zal niet van de ene op de andere dag gebeuren. Om de emissies te verlagen moet dan ook gezocht worden naar oplossingen die de transitie ondersteunen zonder dat de hele infrastructuur vervangen hoeft te worden.”

Volgens de Finse wetenschapster zullen ook houtige reststromen uit de houtsector in de toekomst een belangrijke rol kunnen verwerven als grondstof voor hernieuwbare brandstoffen. “De sterke bosbouw en papierindustrie in Finland vormt daarvoor een solide basis”, merkt Hissa op. “Toch blijven de beschikbaarheid, een kostenefficiënte productie en concurrerende prijzen belangrijke voorwaarden voor een grootschalige toepassing van deze alternatieven.”

“Motoren zullen in de toekomst moeten omgaan met een steeds diverser aanbod aan brandstoffen”, betoogt Hissa nog. “Daarvoor is meer onderzoek nodig om te begrijpen op welke manier de verschillende brandstoffen zich in de motoren gedragen.”

Tekorten aan bepaalde mineralen zouden de wereldwijde strategieën voor de strijd tegen de klimaatverandering kunnen beperken. Dat blijkt uit een studie onder leiding van wetenschappers aan het Beijing Institute of Technology in China, gebaseerd op de analyse van de wereldwijde en regionale vraag naar veertig cruciale mineralen en de risico’s op tekorten, verspreid over zeventien verschillende technologieën, waaronder zonnekracht, windenergie en biomassa. In totaal werden daarbij 557 verschillende scenario’s voor klimaatmitigatie bestudeerd.

De conclusies van de studie wijzen op de noodzaak van strategieën die zowel emissiereducties als grotere beschikbaarheid van mineralen waarborgen, naast een verbeterde recyclage, de aanwending van alternatieve materialen en internationale samenwerking. Mineralen zoals zilver en tin zijn essentieel voor de decarbonisatie van energiesystemen en moeten helpen om de opwarming van de wereld af te remmen. Bedoeling is immers dat tegen eind deze eeuw de gemiddelde temperatuur op aarde maximaal 1,5 graad tot 2 graden Celsius hoger mag liggen dan voor de aanvang van het industriële tijdperk.

Om de doelstellingen van het Klimaatakkoord van Parijs te kunnen halen, is een duurzame toegang tot cruciale grondstoffen noodzakelijk. Alleen op die manier kunnen uitstootarme energiebronnen worden ontwikkeld. Onder meer zijn lithium en kobalt essentiële componenten voor elektrische voertuigen en energieopslag, terwijl tellurium en gallium noodzakelijk zijn voor de constructie van zonnepanelen. Een tekort aan deze materialen kan de overgang naar hernieuwbare energie vertragen.

“Uit de analyse blijkt dat in alle scenario’s – zelfs bij verbeteringen in technologie en recyclage – tegen het einde van deze eeuw bij twaalf mineralen tekorten dreigen”, benadrukt onderzoeksleider Yi-Ming Wei, expert grondstoffen aan het Center for Energy and Environmental Policy Research van het Beijing Institute of Technology. “Onder meer moet er rekening worden gehouden met tekorten aan indium, iridium, tin, lithium en zilver.”

“Deze tekorten kunnen in verscheidene sectoren – zoals de opwekking van elektriciteit uit zon en wind, maar ook uit kernenergie – tot problemen leiden”, betoogt Yi-Ming Wei. “Maar ook de opslag van energie in batterijen zou hierdoor kunnen worden afgeremd.” Sommige ontwikkelingslanden – onder meer in het Midden-Oosten, Afrika en Zuid-Azië – zouden volgens de onderzoekers zelfs bij mogelijk vierentwintig mineralen te maken kunnen krijgen met tekorten.

De onderzoekers geven wel aan dat deze tekorten kunnen worden aangepakt door het vervangen van een aantal bestaande technologieën door efficiëntere alternatieven. “Onder meer zou in batterijen kobalt door lithium en ijzerfosfaat kunnen worden vervangen”, verduidelijkt Yi-Ming Wei. “Maar deze alternatieve technologieën zouden op hun beurt tot tekorten bij andere mineralen aanleiding kunnen geven. Om de tekorten aan mineralen te beperken, zal in ieder geval een intensievere handel tussen landen en een hogere efficiëntie bij de recyclage noodzakelijk zijn.”

Uiterlijk volgend jaar zal hernieuwbare energie steenkool wereldwijd verdringen als belangrijkste bron van elektriciteit. Dat blijkt uit nieuwe prognoses van het International Energy Agency (IEA). Volgens het rapport zou die omslag zelfs mogelijk al dit jaar kunnen plaatsvinden.

De opmars van hernieuwbaar wordt vooral gedreven door de razendsnelle groei van windenergie en zonnekracht. Samen produceerden die bronnen vorig jaar meer dan 4.000 terawattuur (TWh). Volgend jaar zou die productie de grens van 6.000 terawattuur overschrijden.

Windenergie en zonnekracht liggen wereldwijd steeds vaker onder vuur van rechtse populistische politici, zoals de Amerikaanse president Donald Trump en de Britse partij Reform van Nigel Farage. Toch zullen beide bronnen meer dan 90 procent van de groei in de wereldwijde elektriciteitsvraag tot 2026 opvangen. Een bescheiden toename van de productie van waterkracht versterkt die trend.

Ook kernenergie en gas zullen volgend jaar recordniveaus bereiken. Tegelijkertijd daalt de productie uit steenkool, vooral door een terugval in China en de Europese Unie. Hierdoor neemt ook de uitstoot van elektriciteitssector af.

Het internationaal energiebureau wijst erop dat de verschuiving naar hernieuwbaar uiterlijk in 2026 zal plaatsvinden. Op dat ogenblik zullen hernieuwbare bronnen naar verwachting 36 procent van de wereldwijde elektriciteitsvoorziening leveren. Het aandeel van steenkool zakt dan naar 32 procent. Dat is het laagste niveau in een eeuw tijd.

In 2005 hadden windenergie en zonnekracht in de wereldwijde elektriciteitsproductie een gezamenlijk aandeel van 1 procent. In 2015 was dat aandeel gestegen tot 4 procent. Vorig jaar werd een niveau van 15 procent bereikt. Dit jaar zou het aandeel uitkomen op 17 procent, om volgend jaar verder op te lopen naar bijna 20 procent. 

De wereldwijde afname van elektriciteit uit steenkool is vooral te danken aan dalingen in China en de Europese Unie, die slechts gedeeltelijk worden gecompenseerd door stijgingen in de Verenigde Staten, India en andere Aziatische landen. Volgens het internationale energiebureau kan dit fenomeen worden verklaard door een aanhoudende groei van hernieuwbare energie en een toenemende overschakeling van steenkool naar gas in meerdere regio’s. De productie van gasgestookte centrales zou volgens de ramingen dit jaar en volgend jaar met 1,3 procent toenemen.

De nieuwe recordproductie van kernenergie volgend jaar zal volgens het rapport worden gedragen door de heropstart van een aantal centrales in Japan, een robuuste productie in Frankrijk en de Verenigde Staten en de activering van nieuwe reactoren in China, India en Zuid-Korea.

“De omslag naar windenergie en zonnekracht voltrekt zich ondanks het vooruitzicht dat de wereldwijde elektriciteitsvraag de volgende twee jaar aanzienlijk sneller zal groeien – met respectievelijk 3,3 procent en 3,7 procent – dan het gemiddelde van 2,6 procent dat tussen 2015 en 2023 werd geregistreerd”, werpt het internationaal energiebureau op. “Die extra vraag komt vooral uit de industrie, huishoudelijke apparaten, de toenemende inzet van airconditioning, de elektrificatie van de verwarming en het transport en de uitbreiding van datacenters.”

Een aantal verouderde Europese energiecentrales op steenkool of gas maken zich op voor een hightech toekomst. Grote technologiebedrijven zoals Microsoft en Amazon willen deze locaties immers ombouwen tot datacenters, waarbij ze op een directe toegang tot elektriciteit en water zouden kunnen rekenen.

Energiebedrijven zoals het Franse Engie, het Duitse RWE en het Italiaanse Enel hopen te profiteren van de snelgroeiende energievraag door kunstmatige intelligentie. Ze willen oude centrales transformeren tot datacenters en daarbij lucratieve, langlopende leveringscontracten voor elektriciteit afsluiten met de nieuwe exploitanten.

Voor nutsbedrijven biedt deze herbestemming een manier om de hoge kosten van een sluiting te compenseren en tegelijkertijd toekomstige investeringen in hernieuwbare energie veilig te stellen. Voor grote technologiebedrijven zijn deze locaties aantrekkelijk door de bestaande toegang tot elektriciteit en koelwater, twee belangrijke knelpunten waarmee de sector van artificiële intelligentie moet afrekenen. “Alle puzzelstukken vallen hier samen,” verduidelijkt Bobby Hollis, vicepresident energie bij Microsoft.

Volgens Lindsay McQuade, energie­directeur bij Amazon, verloopt de vergunningverlening voor datacenters op bestaande industriële locaties doorgaans sneller, omdat een groot deel van de infrastructuur al aanwezig is. Nutsbedrijven kunnen het terrein verhuren of zelf het datacenter bouwen en exploiteren, terwijl ze langdurige leveringscontracten afsluiten met techbedrijven.

Deze contracten gaan verder dan alleen de verkoop van onbenut land. “Ze bieden stabiele inkomsten met hoge marges”, zegt Simon Stanton, verantwoordelijke wereldwijde partnerships bij RWE. “Het draait om de langdurige relatie die wordt opgebouwd, waardoor de risico’s kunnen worden verlaagd en investeringen in infrastructuur kunnen worden onderbouwd.” Volgens cijfers van de organisatie Beyond Fossil Fuels zullen de 153 resterende elektriciteitscentrales op steenkool en bruinkool in de Europese Unie en het Verenigd Koninkrijk uiterlijk in 2038 de deuren sluiten. Sinds 2005 zijn in dat gebied al 190 centrales stilgelegd.

Nieuwe inkomstenbronnen

Contracten voor datacenters kunnen voor nutsbedrijven financieel bijzonder aantrekkelijk zijn. Technologiebedrijven betalen voor duurzame elektriciteit tot wel 20 euro per megawattuur extra. Met datacenters die honderden megawatts tot meer dan een gigawatt verbruiken, kan een dergelijke duurzame premie in langlopende contracten honderden miljoenen tot zelfs miljarden euro’s opleveren.

Een opkomend concept is het energiepark, waarbij een datacenter gekoppeld wordt aan projecten met hernieuwbare energie, met het elektriciteitsnet als noodvoorziening.

Engie wil zijn geïnstalleerde capaciteit aan hernieuwbare energie tegen eind dit decennium naar 92 gigawatt verdubbelen. Het bedrijf heeft wereldwijd veertig locaties voor de ontwikkeling van datacenters – waaronder gesloten centrales op steenkool of gas – geselecteerd. Ook bedrijven zoals EDP Global, Electricité de France (EDF) en Enel bieden oude locaties voor een herontwikkeling tot datacenter aan.

Voor technologiebedrijven draait alles om snelheid. In Europa kan het tot tien jaar duren om een nieuwe aansluiting op het elektriciteitsnet te realiseren, terwijl herbestemde centrales veel sneller toegang tot energie en water bieden. Europa blijft op het gebied van datacenter-capaciteit, met door deze trage vergunningstrajecten, achter bij de Verenigde Staten en Azië. Exploitanten kunnen de benodigde duurzame stroom rechtstreeks bij nutsbedrijven met langlopende contracten afnemen of op de energiemarkt aankopen.

“Technologiebedrijven zijn bereid extra te betalen voor projecten die sneller operationeel zijn,”, beklemtoont Sam Huntington, analist bij S&P Global Commodity Insights.

Geopolitieke schokken hebben op de prijsexplosies op de Britse en Europese elektriciteitsmarkten een veel grotere invloed dan extreme weersomstandigheden. Bovendien blijken deze schokken vooraf voorspelbaar. Dat blijkt uit een onderzoek van wetenschappers aan de Bayes Business School in Engeland en de Università di Bergamo in Italië, gebaseerd op een analyse waarbij tussen 2006 en 2024 data uit twaalf Europese groothandelsmarkten voor elektriciteit werden bestudeerd.

De onderzoekers stelden tijdens die periode twee opvallende en plotselinge prijspieken die volgens de definitie als bubbels kunnen worden omschreven. Een eerste periode werd in oktober 2021 opgetekend. Toen gaf de Russische president Vladimir Poetin opdracht aan Gazprom om de gasleveringen aan Europa terug te schroeven ten gunste van de binnenlandse markt. Een tweede piek situeerde zich in 2022 onmiddellijk na de Russische inval in Oekraïne. Beide gebeurtenissen leidden tot een forse terugval in de aanvoer van aardgas, een cruciale energiebron – vooral tijdens de piekvraag – voor de opwekking van elektriciteit.

“De studie toont dat een toename van één punt op de geopolitieke risico-index de kans op een elektriciteitsbubbel met meer dan 8 procent verhoogt”, verduidelijken de onderzoekers Elisabetta Pellini en Peter Cincinelli. “Dit is een aanzienlijk effect en onderstreept hoe gevoelig de elektriciteitsprijzen voor internationale politieke spanningen – zoals oorlogen, sancties of dreigende conflicten – zijn.” Aangezien elektriciteitsmarkten afhankelijk zijn van aardgas – vaak geïmporteerd uit geopolitiek instabiele regio’s – leiden onzekerheden in die gebieden tot verstoringen in de aanvoer, en dus prijsopdrijving.

Daartegenover staat dat een temperatuurstijging van één graad Celsius de kans op een bubbel slechts met 0,15 procent verhoogt. De verklaring hiervoor is logisch, want bij warm weer stijgt de elektriciteitsconsumptie door toenemend gebruik van airconditioning. Maar deze stijging is veel geleidelijker en voorspelbaarder en het effect op de prijsdynamiek is daardoor kleiner dan bij abrupte geopolitieke verstoringen.

Sterkere wind daarentegen verlaagt de kans op prijsexplosies met 2,28 procent, aangezien hierdoor de productie van windenergie toeneemt. Ook een grotere regenval heeft een dempend effect op de prijsbubbels, aangezien zwaardere neerslag waterkracht en kernenergie ondersteunt. Opmerkelijk genoeg blijkt er geen significant verband te bestaan tussen industriële productie en het ontstaan van prijsbubbels.

Hervormingen

Volgens moeten overheden en energiebedrijven dit onderzoek zien als een extra aansporing om in te zetten op hervormingen en een verduurzaming van de energiemarkt. “We tonen dat elektriciteitsmarkten kwetsbaar zijn voor zowel geopolitieke schokken als klimaatfluctuaties”, stipt Elisabetta Pellini aan. “Overheden kunnen hun burgers beter beschermen en instabiliteit voorkomen door te investeren in hernieuwbare energie, energieopslag en slimme netwerken.”

“De Europese Unie moet werk maken van hervormingen die gericht zijn op meer flexibiliteit en grensoverschrijdende elektriciteitshandel. Tegelijkertijd moeten landen hun afhankelijkheid van aardgas verminderen door energiebesparing te stimuleren, intelligente meters uit te rollen en dynamische prijssystemen te introduceren.”

Volgens Peter Cincinelli biedt het model achter het onderzoek ook praktische voordelen. “Het bleek immers mogelijk om prijsexplosies met hoge nauwkeurigheid te voorspellen”, benadrukt hij. “Dit betekent dat het model als een vroegtijdig waarschuwingssysteem voor overheden, toezichthouders en marktspelers kan fungeren.”

Tegelijkertijd waarschuwt Cincinelli voor nieuwe geopolitieke risico’s in de energietransitie. “Hoewel het aandeel hernieuwbare energie groeit, blijft Europa afhankelijk van grondstoffen waarvan de wereldwijde aanvoer sterk geconcentreerd is in landen zoals China en ontwikkelingslanden zoals Tsjaad”, beklemtoont hij. “Daarom moet de Europese productiecapaciteit voor duurzame energie worden uitgebreid. Die capaciteit is momenteel grotendeels uitbesteed aan andere werelddelen, terwijl we in Europa kampen met een tekort aan technisch geschoolde arbeidskrachten en een vergrijzende bevolking.”

Uit de studie blijkt dat de geopolitieke risico per land sterke verschillen kunnen vertonen. Het grootste risico werd opgetekend in het Verenigd Koninkrijk (0,99 punten), gevolgd door Frankrijk (0,53 punten) en Duitsland (0,44 punten). Het kleinste risico werd daarentegen geregistreerd in Portugal (0,02 procent). De onderzoekers waarschuwden wel dat Portugal, net zoals andere Zuid-Europese landen, kwetsbaar is voor extreme hitte.

De duur van de prijspieken vertoont eveneens belangrijke verschillen.Italië en Nederland kenden bubbels van respectievelijk vijftig en vierenveertig weken, terwijl Zweden slechts negen weken werd getroffen. “Dat verschil houdt rechtstreeks verband met de elektriciteitsmix”, werpen de onderzoekers op. “Landen die sterk afhankelijk zijn van aardgas zijn gevoeliger voor prijspieken, terwijl naties met veel waterkracht of kernenergie minder kwetsbaar zijn.”

De wereldwijde vraag naar koper stijgt sneller dan verwacht, aangejaagd door miljardeninvesteringen in de modernisering en uitbreiding van elektriciteitsnetten. Dat hebben een aantal analisten gezegd. Zij verwachten dan ook dat de koperprijs voor het einde van dit decennium door de grens van 12.000 dollar per ton zal breken. Dat betekent een stijging van 23 procent ten opzichte van het huidige niveau.

De elektriciteitsnetten vormen de ruggengraat van zowel de digitale transformatie als de energietransitie naar duurzame bronnen. Beide sectoren vereisen enorme hoeveelheden stroom en hebben daarvoor ook grote voorraden koper nodig. Tegelijkertijd blijft het aanbod achter. Grote producenten zoals Chili en de Democratische Republiek Congo kampen met onderinvestering in nieuwe mijnen. Dit vergroot de kans op langdurig hoge prijzen. 

Hoewel consumenten alternatieven onderzoeken, blijft koper vanwege zijn superieure geleidingsvermogen, duurzaamheid en veelzijdigheid moeilijk te vervangen. Volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA) zal alleen al de investering in het elektriciteitsnet dit jaar boven de grens van 400 miljard dollar uitkomen, nadat ook vorig jaar al een record van 390 miljard dollar werd opgetekend.

“Koper is vaak een zwaar onderschat onderdeel van de netinfrastructuur”, geeft Michael Finch, hoofd strategische initiatieven bij adviesbureau Benchmark Mineral Intelligence (BMI), aan. “Iedereen begrijpt dat het elektriciteitsnet moet worden uitgebreid, maar onderschat vaak hoeveel koper daarvoor daadwerkelijk nodig is. Onder meer in de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en China zullen volgens hem belangrijke investeringen noodzakelijk zijn.” Finch verwacht dat de vraag naar koper voor de elektriciteitsvoorziening in 2030 wereldwijd zal oplopen tot 14,87 miljoen ton, tegenover 12,52 miljoen ton dit jaar.

Michael Widmer, analist bij Bank of America, rekent zelfs op een totale mondiale vraag van 30,32 miljoen ton koper tegen het einde van dit decennium. Dat zou een stijging met 10 procent tegenover het huidige niveau betekenen. Volgens Widmer zal het wereldwijde tekort tegen die tijd oplopen tot 1,84 miljoen ton.

De druk op de elektriciteitsnetten is het grootst in regio’s met een snelle opkomst van datacenters, die essentieel zijn voor toepassingen zoals kunstmatige intelligentie en machine learning. “Datacenters voor artificiële intelligentie vragen om grotere, snellere en krachtigere systemen en dus meer elektriciteit,” stelt Peter Charland, informatica-specialist bij het adviesbureau Aecom.

Het bureau CRU Consulting verwacht dat datacenters dit jaar al 260.000 ton koper zullen verbruiken, tegenover 78.000 ton aan het begin van dit decennium. Tegen 2030 zou het verbruik boven de 650.000 ton uitkomen. “De netinfrastructuur is een knelpunt en dat beperkt zich niet tot datacenters,” betoogt Egest Balla, analist kabelonderzoek bij CRU Consulting. “Het geldt ook voor windenergie op land en zee, zonnekracht en elektrische voertuigen.”

Alternatieven

Elektrische auto’s bevatten aanzienlijk meer koper dan voertuigen met een verbrandingsmotor. Benchmark voorspelt dat de koperbehoefte voor elektrische wagens van 204.000 ton in 2020 tot 1,2 miljoen ton in 2025 zal stijgen en tegen 2030 verder zal oplopen tot 2,2 miljoen ton. “Terwijl het kopergebruik vroeger conjunctuurgevoelig was, is het nu structureel geworden,” stelt Maria Cristina Bifulco, hoofd duurzaamheid bij kabelproducent Prysmian, wereldwijd de grootste afnemer van de koperproductie. Het Italiaanse bedrijf koopt tussen 2 procent en 3 procent van de wereldwijde productie.

“De dreigende tekorten en recordprijzen stimuleren innovatie, waaronder substitutie en recyclage”, merken de analisten op. “Dit gebeurt vooral in sectoren waar koper een groot deel van de productiekosten uitmaakt, zoals de bouw en industrie.” Aluminium wordt vaak gezien als goedkoper alternatief – het product kost ongeveer een derde van koper – maar blijkt in de praktijk ongeschikt voor de bekabeling van datacenters. “Er was een moment waarop mensen aluminiumdraden met een koperen coating gebruikten vanwege de schaarste, maar dat werkte niet goed en was snel voorbij,” verduidelijkte Charland.

Recycling helpt ook bij het behalen van duurzaamheidsdoelstellingen. Koper uit schroot vergt immers tot 65 procent minder energie dan de primaire productie. Analisten verwachten dat de hoeveelheid gerecycled koper tegen 2030 zal oplopen tot 11 miljoen ton, tegenover circa 10 miljoen ton dit jaar.

Voor datatransmissie is koper al grotendeels verdrongen door glasvezel. Dat alternatief heeft meer bandbreedte, biedt hogere efficiëntie en is gemaakt van silicium, dat letterlijk uit zand gewonnen wordt. “Glas maken is veel goedkoper dan koper delven,” zegt Matt Miller, wereldwijd netwerkleider bij Aecom. “Silicium is overal en kan zelfs gewoon op het strand worden opgeraapt.”

Toch zullen al deze oplossingen volgens de analisten de volgende jaren geen einde maken aan de structurele krapte op de kopermarkt en zeker niet voor de omvangrijke infrastructurele projecten waarop veel overheden hun groeistrategie bouwen. “Men kan alle mogelijke duurzame energieprojecten opzetten, maar zonder een degelijk net komt men nergens”, werpt Egest Balla op.