De Jazz- en Symphony-klimaatmodellen van de WEC

De scenario’s Jazz en Symphony van de World Energy Council (WEC) beschrijven twee zeer verschillende toekomstwerelden. Deze scenario’s zijn ontworpen om het energietrilemma aan te pakken en voor energieveiligheid, energie gelijkheid en duurzaamheid van het milieu te kunnen zorgen. In de ene wereld zal men een soort beperking orkestreren, in de andere zal men focussen op aanpassing. Eén waar men vertrouwt op leiderschap en coöperatie, de andere waarin men al het vertrouwen plaatst in gedecentraliseerde beslissingen en markten. Eén in dewelke men toegang tot energie ziet als een zaak voor de overheid, de andere waarin men markt gedreven groei als dé oplossing beschouwt. De harde waarheid is dat in beide scenario’s de wereld niet in staat blijkt zich op tijd aan te passen aan de klimaatverandering en het risico dat hierbij gepaard gaat te vermijden.

De WEC

Jazz en Symphony zijn twee klimaatmodellen die opgesteld zijn door de WEC (World Energy Council). Deze raad is een globaal forum met meer dan 90 leden (landen!) in 2016 en is tevens geaccrediteerd door de VN. De organisatie publiceert verslagen, scenario's en adviezen wat betreft het klimaat en energiestrategieën.

Het Jazz-klimaatmodel

Jazz legt als energiescenario de focus op een energie-evenwicht waarbij de prioriteit gegeven wordt aan individuele toegang en het zich kunnen veroorloven van energie. Dit tracht men te bereiken door middel van economische groei, hierdoor stijgt immers de welvaart en zal een groter deel van de bevolking zich energie kunnen veroorloven. Het scenario dat gebaseerd is op handel, wordt gedreven door de consument en zoals eerder al vermeld wordt er gefocust op toegang en veroorloving. Men tracht groei te bereiken door lage-kostenenergie. Belangrijke factoren van model zijn de volgende:

• Men stelt een wereld voor waarin er een focus is van de consument op het verkrijgen van energietoegang, veroorloving en kwaliteit van de bevoorrading van energie door het gebruik van de best toegankelijke energiebronnen.
• De hoofdrolspelers zijn multinationals, banken, kapitalisten en prijsbewuste consumenten.
• De gebruikte technologieën worden daarom ook gekozen in competitieve markten. Energiebronnen worden vergeleken op basis van prijs en beschikbaarheid.
• Dit alles zorgt voor en hogere BNP-groei dankzij snellere convergentie tussen landen, hogere internationale competitie en lage milieubeperkingen.
• Vrijhandelsstrategieën leiden tot verhoogde exportcijfers.
• Hernieuwbare en koolstofarme energie groeit in lijn met de marktselectie.
• Door de afwezigheid van internationale instemming groeit de koolstofmarkt trager.

Het Symphony-klimaatmodel

In het Symphony-scenario wordt er een wereld voorgesteld waar er een consensus is onder de kiezers over duurzame ontwikkeling en energie veiligheid. Er worden dan ook gepaste maatregelen genomen om deze consensus in de praktijk om te zetten. Belangrijke factoren in dit model zijn de volgende:

• De hoofdrolspelers zijn de overheden, de publieke sector, privé bedrijven, NGO’s en milieubewuste kiezers. Overheden kiezen de winnaars op technologisch gebied.
• Bepaalde energievormen worden aangemoedigd en gesubsidieerd door overheden.
• Het BNP groeit minder snel door mindere convergentie, meer beperking op klimaatgebied en meer kapitaal intensief groeiscenario.
• Nationalistische strategieën zullen leiden tot verminderde export en import.
• De koolstofmarkt is van bovenaf geregeld op basis van internationale overeenkomst met bepaalde toegevingen en beloftes.
• De veiligheid van de energiebevoorrading is hoog. Er wordt de nadruk gelegd op nucleaire energie en hernieuwbare energiebronnen.
• Hernieuwbare bronnen vormen een groot aandeel binnen het totale aanbod van energie. Deze nieuwe energiebronnen kennen echter ook hun eigen gevaren en risico’s.

Hiermee bedoelt men dat de doelen die men wilde halen tegen 2020 scherper gesteld werden. In Symphony-landen zal men trachten deze beslissingen te volgen en de vooropgestelde doelen te bereiken, omdat men hierop voorbereid is. In Jazz-landen gaat men ervan uit dat deze onderhandelingen nog niet finaal zijn vastgelegd. Regio’s, landen en staten kunnen in dit opzicht dan ook hun eigen initiatieven en pathways uitwerken voor duurzame ontwikkeling.

De 10 principes van Jazz en Symphony

Complexiteit van het energiesysteem

De complexiteit van het energiesysteem zal toenemen tegen 2050. Het energielandschap zal dus drastisch veranderen tegen 2050. Tegemoetkomen aan de vraag en het aanbod van energie zal alleen maar complexer worden. Het zal veel tijd en geld kosten om hernieuwbare energie te integreren in het systeem van opwekking en distributie van energie. Om deze complexiteit proberen te vatten, heeft de WEC geïntegreerde modellen opgesteld, namelijk Jazz en Symphony.

Energie-efficiëntie

Energie-efficiëntie is cruciaal voor om te gaan met de vraag die het aanbod zal overtreffen. De scenario’s van de WEC tonen dat energie-efficiëntie en energiebesparing van uitermate belang zijn om te voldoen aan het feit dat de vraag het aanbod zal overtreffen. Een drastische verandering in het gedrag van zowel de consument als de industrie is nodig om deze problematiek daadwerkelijk aan te pakken. Kapitaal is nodig om maatregelen omtrent energie-efficiëntie op lange termijn rendabel te laten zijn. In zowel het Jazz- als het Symphony-scenario wordt elektrische mobiliteit pas rond 2030 bereikt. Dit wil zeggen dat beleidsmakers en de industrie nog meer moeite moeten doen om het aandeel hernieuwbare energie te verhogen tegen 2050.

De energiemix in 2050

De energiemix in 2050 is nog steeds gebaseerd op fossiele brandstof. Fossiele brandstoffen zullen een cruciale rol blijven spelen in het totaal van beschikbare energie, dit is zeker van toepassing in het Jazz-scenario. Steenkool zal een belangrijke rol spelen voor China en India, de twee landen met de snelst groeiende vraag wat betreft energie. Olie zal dominant blijven voor transport. Er zal wel een intrede gebeuren van minder conventionele vormen van oliederivaten zoals oliezand en olieschalie. Er wordt echter ook een grote toename aan niet-CO2 producten verwacht. Het gaat dan om zaken als waterkracht, zonne-energie, windenergie …

Regionale prioriteiten

Regionale prioriteiten verschillen, er is geen ‘one size fits all’-oplossing. Er is geen wereldwijde oplossing voor de energieproblematiek. Het is nodig om in verschillende regio’s verschillende oplossingen aan te reiken rond een veilige, duurzame en goedkope energievoorziening. Er blijven echter ook onzekerheden. Zo is de ontwikkeling van betere manieren voor energieopslag nog niet economisch rendabel. In zo een complexe wereld spelen de verschillende overheden een cruciale rol, ze moeten namelijk een kader opstellen binnen dewelke de markten kunnen functioneren. De markten en de verschillende industrieën moeten dan efficiënte oplossingen aanreiken voor deze problematiek. Tegen 2050, zal de realiteit ergens liggen tussen het Jazz- en het Symphony-scenario in termen van energiebevoorrading, stijgende energievraag en de BBP-groei.

Voldoen aan de 450 ppm-doelstelling

Het wordt een uitdaging voor de wereldeconomie om te voldoen aan de 450 ppm doelstelling. DE WEC acht het in zijn tekst rond scenario’s voor 2050 mogelijk om de broeikasgassen in de tweede helft van het Symphony-scenario te verminderen, aangenomen dat het tot wereldwijde overeenkomsten komt en er kost-efficiënte marktinstrumenten geïmplementeerd worden. Waterkrachtcentrales en andere vormen van hernieuwbare energie kunnen een belangrijke rol beginnen spelen vanaf 2030. Dit hangt dan wel af van de prijs van CO2. Deze dient voldoende hoog te zijn zodat er binnen de markt een ‘incentive’ komt om andere middelen van energieproductie te ontwikkelen. Binnen het Symphony-scenario is er sprake van een 450 ppm-doelstelling voor de CO2-uitstoot. Deze vermindering zou mogelijk worden wanneer de markt en de verschillende overheden genoeg aansporing krijgen om technologische oplossingen voor dit probleem te zoeken. In 2016 is dit nog niet het geval zonder onaanvaardbare prijzen voor CO2 in te voeren. Binnen Symphony zal de CO2-uitstoot dan ook pas verlagen vanaf 2020. In het Jazz-scenario wordt de lagere CO2-uitstoot niet gehaald voor 2040.

Wat betekent deze 450 ppm precies?
In de atmosfeer wordt de hoeveelheid CO2 uitgedrukt in parts per million, ppm. Dit geeft het aantal deeltjes CO2 weer in een ruimte waar zich in totaal één miljoen deeltjes bevinden. Omdat CO2 het voornaamste broeikasgas is, wordt het opwarmend vermogen van alle broeikasgassen in CO2-equivalenten weergegeven. Wetenschappers hebben een kritische grens naar voren geschoven, omdat ze vrezen dat de klimaatverandering zich te sterk doorzet en positieve terugkoppelingen het proces van de klimaatverandering nog verder zullen versnellen. Deze grens is een verhoging van de globale temperatuur met 2°C, men noemt dit ook nog het omslagpunt. Na tal van onderzoeken stelden wetenschappers dat de concentratie van CO2 in de atmosfeer niet boven 450 ppm mag stijgen. Wanneer we ook andere broeikasgassen beschouwen, moet men onder de 500-550 ppm blijven.

CCS

CCS (carbon capture, use and storage) is een geschikte technologie om CO2-uitstoot te verminderen. Ook hier is er weer een voldoende hoge CO2-prijs nodig zodanig dat er voldoende aansporing is om deze technologie verder te ontwikkelen. CCS is een techniek waarmee de CO2-uitstoot door fossiele brandstoffen met 90% verminderd zou kunnen worden. Zoals de afkorting vermeldt bestaat de CCS-cyclus uit drie fasen:

Capture fase
Ten eerste is er de “capture” fase waarbij CO2 gescheiden wordt van de andere gassen die vrijkomen bij de verbranding van fossiele brandstoffen. Hiervoor zijn er drie technieken beschikbaar: “pre-combustion”, “post-combustion” en “oxy-fuel combustion”. Bij “pre-combustion” wordt er zuurstof uit de lucht gehaald en deze wordt dan met de te gebruiken brandstof in een gasvormend systeem geplaatst. Het resultaat hiervan is een mengeling van waterstof, water, CO en CO2. Door stoom toe te voegen worden het water en CO omgevormd tot CO2 en waterstof. De CO2 en waterstof worden vervolgens van elkaar gescheiden. De CO2 wordt vervolgens samengedrukt voor transport, terwijl de waterstof voor andere doeleinden gebruikt kan worden. Bij “post-combustion” gaat men door middel van filters de CO2 uit de uitlaatgassen halen die zijn vrijgekomen bij de verbranding. Bij “Oxy-fuel combustion” gaat men zuiver zuurstof uit de lucht filteren en deze gebruiken bij de verbranding van de fossiele brandstof in een boiler. Het resultaat bestaat voornamelijk uit CO2 en water. Dit mengsel wordt eerst gebruikt om de temperatuur van de boiler te regelen. Het overschot wordt vervolgens verdeeld in CO2 en water. De CO2 gaat men weer samendrukken voor transport.

Transportfase
De tweede fase van CCS is de transportfase. Aangezien men bij de “capture” fase de CO2 gaat samendrukken tot ofwel een vloeistof ofwel tot een meer compacte gasvorm, vormt het transport hiervan geen probleem. Men kan hiervoor bestaande tankwagens, tankers of pijpleidingen gebruiken. Men kan ook bestaande, maar overbodig geworden pijpleidingen voor dit doel gebruiken. Een investering in de infrastructuur zal echter wel noodzakelijk zijn.

Storage fase
De derde en de laatste fase is de “storage” fase. CO2 zal opgeslagen worden in twee soorten terrein: voormalige gas/olievelden en poreus gesteente met zeer zout water erin. Dit alles op zal plaatsvinden op enkele kilometers diepte. De CO2 zal onder grote druk in gasvorm of vloeibare vorm in de opslagplaats geïnjecteerd worden. In voormalige gas/olievelden zal de CO2 opstijgen tot deze op een ondoordringbare laag gesteente stoot. De CO2 zal dan permanent opgeslagen kunnen worden. In het poreus gesteente zal de CO2 zich binden aan het zoute water waardoor dit dichter wordt en nog dieper zakt. In beide gevallen zal de CO2 zich op lange termijn chemisch binden met de opslagplaats. Dit zal de kans op lekken doen verminderen.

Problemen CCS
Anno 2016 blijven er echter problemen rond de daadwerkelijk technische mogelijkheden. Er is weerstand vanuit de publieke opinie en de kost die nodig is om de infrastructuur aan te passen zorgt ook voor problemen. Het gedrag van de consument zal ook moeten veranderen. Verandering in consumptie kan een positieve invloed hebben om het belang van koolstof in het systeem te doen verminderen. Om dit koolstofverbruik te verminderen, speelt de wereldbevolking zoals eerder al aangehaald een cruciale rol. In het Jazz-scenario doen ze dit als consumenten, in het Symphony-scenario als kiezers.

CCS, zonne-energie en energieopslag

CCS, zonne-energie en energieopslag zijn de belangrijkste onzekerheden voor 2050. Hoewel de WEC CCS als een belangrijke technologie beschouwt, zoals beschreven in het vorige punt, acht de organisatie het ook moeilijk om deze technologie te implementeren. Dit omdat de kosten om de infrastructuur om te bouwen zeer hoog liggen en er een duidelijk wettelijk kader nodig is. De WEC neemt aan dat het belang van zonne-energie alleen maar zal toenemen o.a. door subsidies en aanpassingen van de energietarieven in Europa. Dankzij de ontwikkeling van betere technologie zullen ook ontwikkelingslanden in staat zijn om zo in hun energievraag te voorzien. Subsidies zijn wel nodig om van zonne-energie een voldoende interessant alternatief te maken. Wat betreft energieopslag, is er verder wetenschappelijk onderzoek nodig om hiervan een economisch interessant gegeven te maken. De subsidies voor zonne-energie zijn hoger in Symphony dan in Jazz. Dit zorgt ervoor dat er een groter verbruik zal zijn van zonne-energie in Symphony.

Een balans in het energietrilemma

Een balans vinden in het energietrilemma betekent moeilijke keuzes maken. Het energietrilemma houdt in dat men een balans moet proberen vinden tussen de volgende factoren: energieveiligheid, de impact op het milieu en energie & gelijkheid. Energieveiligheid houdt in dat men moet zorgen voor een effectief management van de energietoevoer, dat men een goede infrastructuur moet onderhouden en dat men moet zorgen dat bedrijven kunnen voldoen aan de energievraag. Als men zegt dat we moeten kijken naar de impact op het klimaat bedoelt men dat we ervoor moeten zorgen dat de gebruikte energie hernieuwbaar en niet schadelijk voor het milieu is. Met sociale gelijkheid wordt bedoeld dat energie voor iedereen toegankelijk en betaalbaar moet zijn. Een lange termijnvisie is nodig om daadwerkelijk een effect te verkrijgen tegen 2050. Politici zullen moeten ophouden met steeds op korte termijn te denken om lange termijn doelstellingen te kunnen halen. Er is een degelijk kader nodig zodat er maatregelen getroffen kunnen worden die impact hebben tegen 2050. Burgers zullen een keuze moeten maken tussen betaalbare energie en een hogere economische groei in Jazz of duurdere energie en minder impact op het milieu in Symphony.

Behoeftes energiemarkten

Energiemarkten hebben behoefte aan investeringen en regionale integratie om hun voordelen aan alle consumenten te kunnen leveren. De beschikbaarheid van het nodige kapitaal zal een uitermate belangrijke rol spelen binnen het proces van duurzame ontwikkeling. Lange termijn investeringen zijn nodig om tegemoet te komen aan de toekomstige energievraag. De WEC heeft voor Symphony een raming van de kosten gemaakt. Voor de productie van elektriciteit alleen zou dit al neerkomen op 19 triljoen dollar ongeveer. Voor Jazz voorspelde de organisatie een kost van 265 triljoen dollar. Om deze investeringen te realiseren is er nood aan een stabiele markt, een hoge voorspelbaarheid en duidelijke signalen.

Energiebeleid

Energiebeleid moet ervoor zorgen dat de energie en koolstof markten resultaat opleveren. De WEC gelooft dat door investeringen en het promoten van regionale integratie de markten voordelen kunnen opleveren voor alle consumenten. In Symphony moet de overheid zich ervan bewust zijn dat het promoten van nieuwe technologie door middel van subsidies ertoe kan leiden dat de energiemarkt een soort bubbel wordt. In Jazz kunnen overheden de groei van nationale en regionale markten realiseren door het promoten van regionale integratie en een grotere coöperatie. Dit zal leiden tot een betere marktintegratie en de creatie van regionale markten met voordelen voor alle consumenten.