Life Cycle GHG-Emissions van K.E.

    Maar op de studie van Warner et al. die het IPCC als referentie neemt, valt óók wel wat af te dingen:

• Zelfs de 27 door Warner betrouwbaar geachte studies, vertoonde een enorme spreiding in de geschatte GHG-waardes: 13 <=> 220  gram CO2eq/KWh.  Ook al blijft er na harmonisatie een range van 12 <=> 110 over, dan zegt dat nóg veel over de gevolgde methodieken van die 27 studies. Warner berekent weliswaar een statistische mediaan, de gebruikte methodieken van die 27 studies zijn blijkbaar toch heel divers en afwijkend van de gangbare Life Cycle Assessment methodieken PCA (Process Chain Analysis), EIO (Economic Input/Output), AEI (Average Economic Intensity) en waarschijnlijk soms niet onafhankelijk. Het zou beter zijn als het IPCC zelf onafhankelijk onderzoek doet naar Life Cycle  GHG emissions van kernenergie (en andere energievormen) en dan vooral extrapoleert naar de toekomst!

• De 27 Warner studies gaan vooral uit van emissiewaardes bij kerncentrales die continu in vollast (baseload) draaien. Immers 80 á 90% van de globale kerncentrale-vloot doet dat. De meta-analyse van Warner corrigeert dit niet naar load-following-regime, zoals de verwachting in de toekomst is. Dat maakt nogal wat uit aan emissies per kWh (zie verderop)

• Alleen CO2 en methaan (CH4) emissies worden meegeteld in de meta-analyse, lachgas (N2O) en fluorkoolwaterstoffen (F-gases) bijvoorbeeld niet. De emissies zijn in de meeste gevallen aangeleverd door de industrie zelf aan de wetenschappers die dit onderzoeken. Die wetenschappers meten zelf niet. Een slager die zijn eigen vlees keurt, gaat meestal nooit goed en het is zéér wel in het belang van de nucleaire industrie om GHG-emissies laag te houden want kernenergie heeft immers de naam een energiebron met lage carbon footprint te zijn en men wil het liefst dat dat dat zo blijft. Er zijn namelijk nog veel meer GHG emissies die (bewust of onbewust?) onbekend zijn in de hele keten van kernenergie. Zo wordt er waterstofgas (óók een krachtig indirect broeikasgas, GWP 12 maal dat van CO2) gebruikt in het Uranium conversieproces (U3O8 naar uiteindelijk UF6). Waterstoffluoride en fluoride i.c.m. zwavelzuur worden ook gebruikt in het chemische conversieproces van U3O8 naar UF6. Dat kan onder bepaalde condities het gas SF6 opleveren, dat het allersterkste GHG-gas is dat we kennen (GWP 23.500 maal dat van CO2).  Ook NF3 het op één na sterkste GHG wat we kennen (GWP 16.100 maal dat van CO2), kan onder bepaalde omstandigheden ontstaan  Zie ook bijv. deze studie. Als men nauwkeurig door een onafhankelijke partij de hele keten zou inventariseren op álle gebruikte GHG's  en emissies, dan komt men zeer waarschijnlijk uit op een veelvoud van de gepubliceerde emissiewaarden.

• De 99 schattingen in de meta-analyse gaan vooral uit van gangbare LWR reactoren die gebouwd zijn vóór de Fukushima-ramp. De huidige nieuwe generatie III+ reactoren hebben veel meer veiligheidsvoorzieningen, dat zich vertaald naar hogere bouwkosten en dus meer GHG emissies tijdens de bouw.

• Waste management verschilt per land en dus ook de GHG-emissies. De V.S. slaan afgewerkte splijtstofelementen op in caskets in de buitenlucht op het terrein van de kerncentrale. Dat is veel goedkoper en veroorzaakt minder GHG-emissies dan zoals wij het bijvoorbeeld doen in Nederland bij COVRA. Voor de eindopslag hebben nog maar een paar landen sinds kort echt een oplossing gerealiseerd. De GHG emissies voor de aanleg, onderhoud en operatie daarvan waren vóór 2014 nog niet goed in te schatten. Bovendien is het nog maar helemaal de vraag of eindbergingen stabiel blijven of dat het kernafval er weer uitgehaald moet worden, herverpakt en weer ergens anders gedeponeerd moet worden. Duitsland heeft daar bijv. al ruime ervaring mee met lekkende vaten HRA in de 'eindopslag' in de oude zoutmijnen  Gorleben en Asse II. De opruimkosten lopen inmiddels in de miljarden euro's. Maar ook Nederland kan in theorie in de toekomst hiermee geconfronteerd worden. Over de officiële eindberging is nog geen enkele beslissing genomen. Maar vanaf 1958 tot 1984 zijn er al wel meer dan 28.428 vaten met radioactief afval (MRA maar waarschijnlijk ook HRA; er bestaat geen administratie van de inhoud) gedumpt in de Atlantische Oceaan op 4 dumpingsplaatsen in de Golf van Biscaje. Één dumpplaats bevindt zich in de economische zone van Spanje. Het zou goed kunnen dat Spanje op enig moment van Nederland eist dat nucleaire afval op te ruimen, dat dan een dure operatie wordt met veel GHG-emissies.

• Ook de schattingen van GHG-emissies voor ontmanteling van kerncentrales zijn waarschijnlijk veel te laag. De eisen waaraan ontmanteling-procedures moeten voldoen zijn internationaal behoorlijk opgeschroefd. Dat betekent veel meer werkzaamheden en dus ook meer GHG emissies.

    De in 2014 door Warner gepubliceerde meta-analyse van de life cycle GHG emmisions waarde voor kernenergie is gedestilleerd uit 27 studies die gepubliceerd zijn ergens in de periode 1995-2009. De GHG emissie berekeningen van die studies hebben betrekking op een periode die gemiddeld 10 jaar eerder ligt. Maar politieke beleidsmakers én investeerders willen de GHG emissie-waardes weten zoals ze in de toekomst zullen uitvallen! En onder toekomst moet dan worden verstaan de gehele life cycle van een nog nieuw te bouwen kerncentrale, een periode van 60 a 80 jaar dus. Er zijn heel veel omstandigheden denkbaar waardoor de GHG emissies per geproduceerde kWh gedurende die life cycle periode enorm kunnen toenemen. Hieronder een paar van de belangrijkste:

• Het kost veel energie om Uraniumerts te mijnen, fijn te malen en het Uranium uit het erts te halen. Dat veroorzaakt relatief veel GHG emissies. Nu is het zo dat markt-wetten ook gelden voor de ontginning van Uraniumerts-voorraden. Die ertsvooraden die met het hoogste Uranium-gehalte en/of met de minste energie ontgonnen kunnen worden, zullen als eerste ontgonnen worden. Het is heel aannemelijk dat gedurende de komende 60-80 jaar het gemiddelde Uranium-gehalte van het Uranium-erts dat dan ontgonnen wordt, steeds meer zal afnemen. En dus zullen de GHG emissies behoorlijk toenemen. Het kan zelfs zo zijn dat Uraniummijnen dicht gaan. Dat hebben we in 2023 nog kunnen zien door een coupe in Niger, met als gevolg dat Frankrijk een deel van haar Uranium elders moest inkopen. Maar wat bijv. als Kazachstan onder invloed van Poetin zich gedwongen ziet Uranium leveranties te stoppen aan het Westen en dus ook aan Nederland?

• In veel West-Europese landen en ook in Nederland zullen stroom uit zon en wind voorrang gaan krijgen op het elektriciteitsnet. Stroom uit kernenergie zal op het electriciteitsnet komen op het moment dat zon en wind niet voldoende produceren om aan de vraag te voldoen en om waterstof te produceren voor de industrie of opslag. Maar ontwikkelingen zoals het slimme electriciteitsnet, de thuisaccu op basis van goedkope Natrium-Ion-cellen, nóg veel goedkopere en efficiëntere zonnecellen, betere afstemming van vraag en aanbod op het stroomnet, stroom-uitwisseling binnen West-Europa, enz., zullen er voor zorgen dat de productie-factor van kernenergie zal afnemen. Een kerncentrale zal dan niet meer in het 'base-load regime' electriciteit kunnen produceren, d.w.z. altijd met vollast vermogen het hele jaar door (behalve als er splijtstof-elementen gewisseld moeten worden, dan ligt de kerncentrale stil) en zo een capaciteitsfactor 90%+ behalend. Bij gebrek aan energie-opslag-capaciteit (bijv. pumped hydropower storage of electrolysers i.c.m. waterstofopslag) zal een kerncentrale tijdens dagen met met veel zon- en/of wind-aanbod op het electriciteitsnet in 'load-following-regime' moeten gaan produceren, d.w.z. flexibel en vraaggestuurd. Tijdens zo'n periode zal de kerncentrale bijvoorbeeld overdag op 20% van de capaciteit produceren en 's avonds misschien 50%.
  Nu is het zo dat als een kerncentrale maar 20%, 50% of een ander deel van het maximale vermogen aan electriciteit produceert, de splijtstof tóch even hard verbruikt wordt als bij 100% electriciteit-productie. Bij deellast wordt namelijk dat deel van de door splijting vrijkomende neutronen die dan niet omgezet worden in energie, 'opgegeten' door de regelstaven die worden neergelaten. Bij deellast is het ook zo dat de elektrische efficiency van de kerncentrale daalt. Normaal is die bij vollast bijv 38%, bij een deellast van 50% is de electrische efficiency nog maar 35%. Nieuwe generatie III+ kernreactoren voldoen technisch aan de 'regelbaar vermogen eis' van de European Utility Requirements 2000. Ze moeten binnen vijftien minuten tussen de 50 en 100% van het nominaal vermogen kunnen op- en afregelen (ramp-up/ramp-down). De EPR kan bijvoorbeeld in 30 minuten van 25% tot 100% opgeregeld worden. Ook moeten kerncentrales kunnen worden ingezet voor de primaire en secundaire frequentieregeling van het netwerk dat ca 7% van het vermogen kan vragen. Bestaande operationele Gen.II en Gen.III reactoren kunnen standaard niet zo snel vermogen regelen. Ze zijn ontworpen om in baseload (basislast) regime te draaien. Dat betekent gewoon altijd vol vermogen. Ook de kerncentrale Borssele draait altijd in baseload en haalt daarom om een productiefactor van 84,4% sinds commissioning. Het is echter wel mogelijk om oudere kerncentrales technisch geschikt te maken voor load-following regime. Een deel van het Franse kerncentrale-park wordt al tientallen jaren ingezet voor frequentieregeling en lastvolgbedrijf en kunnen zonder problemen tweemaal per dag binnen een half uur schakelen van 20 naar 100% van het nominaal vermogen en terug. Maar de praktijk is dat alle kerncentrales in Frankrijk zoveel mogelijk draaien in vollast of met zo min mogelijk variërende deellast. Veel regelen in vermogen geeft een hogere kans op metaalmoeheid/scheurtjes en dat kan weer leiden tot hele dure en tijdrovende repararaties. Kerncentrales draaien dus het liefst met vollast, maar als het loadfollowing stroomtarief hoog genoeg wordt kan dat anders worden. Als de capaciteitsfactor gedurende de operationele levensduur van de kerncentrale zakt naar gemiddeld 50%, dan zullen de GHG-emissies per kWh meer dan verdubbelen.

    B.K. Sovacool heeft in 2008 - iets eerder dan Warner - een meta-analyse gemaakt over 19 door hem gekwalificeerde studies, die later grotendeels ook in de meta-analyse van Warner opgenomen zijn. Hij komt uit op een gemiddelde van 66,08 gram CO2 / kWh.  Een lijst met uitgesplitste GHG-emissies per studie en een taartdiagram met de getotaliseerde staan hieronder. Met frontend wordt bedoeld Uraniumerts mijnen, malen, zuiveren, conversie naar fluoride, verrijking en splijtstofelementen fabriceren. Met backend wordt bedoeld het verwerken van verbruikte splijtstofelementen en het opslaan in de middellange en eindopslag.