China zet zijn klimaatambities uiteen

Terwijl de COVID-19-pandemie in 2020 over de hele wereld raasde, resulterend in lockdowns en een gedurfde race om het eerste vaccin te creëren, wilde de Chinese president Xi Jinping graag een ander groot wetenschappelijk probleem aanpakken: het klimaat. In een verrassende aankondiging aan de Algemene Vergadering van de VN in september 2020 kondigde hij een gedurfd plan aan om het land tegen 2060 van een van de grootste uitstoters van broeikasgassen ter wereld te laten overgaan naar een ‘netto nul’-koolstofmaatschappij. 

Dat ambitieuze doel kwam als een schok voor velen in het land, inclusief regionale overheidsfunctionarissen die nog steeds bezig zijn met het verwerken van wat het doel betekent en welk beleid ze moeten aannemen om dit doel te bereiken. Sinds de toespraak van Xi zijn er echter al tientallen instituten voor koolstofneutraliteit in het hele land ontstaan. In december 2020 onthulde het Instituut voor Atmosferische Fysica in Peking zijn onderzoekscentrum voor koolstofneutraliteit – het eerste in zijn soort in China – dat tot doel heeft de monitoringtechnologieën voor koolstofemissies te versterken. Prominente universiteiten, waaronder Tsinghua, Fudan en Shanghai Jiao Tong, volgden dit voorbeeld en richtten hun eigen instituten op die gericht waren op het bevorderen van koolstofneutraliteitsbeleid. 

In maart heeft de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) een actieplan voorgesteld om China een voortrekkersrol te geven op het gebied van de klimaatverandering. Dit zou worden bereikt, zo merkte CAS op, door technologieën te ontwikkelen om het schonere gebruik van fossiele brandstoffen en veiligere kernenergie te stimuleren, evenals de integratie van hernieuwbare energie in bestaande elektriciteitsnetten. Maar het implementeren van dergelijke initiatieven vormt een zware uitdaging. “Het halen van de koolstofdoelstellingen van China vereist een diepgaande, systematische sociaal-economische revolutie, waarin [wetenschappers] een belangrijke rol kunnen spelen door hun krachten over de disciplines heen te bundelen en technologische doorbraken te bewerkstelligen”, zei CAS-vice-president Tao Zhang bij de aankondiging van het plan.

Een deel van die netto-nulstrijd is de huidige afhankelijkheid van China van steenkool. Het maakt ongeveer 60% uit van de elektriciteitsopwekking van het land en het terugdringen van dit zwaar vervuilende type energieopwekking zal de sleutel zijn tot een koolstofneutrale samenleving. Dat vereist wellicht een snelle implementatie van koolstofafvang, -gebruik en -opslag (CCUS). Dit omvat het installeren van decarbonisatiefaciliteiten in de schoorstenen van kolencentrales, waar koolstof wordt opgevangen en omgezet voordat het ondergronds of op zee wordt begraven.

Wetenschappers in China bestuderen CCUS-technologieën sinds 2004 en hebben tot nu toe 35 demonstratieprojecten gebouwd met een totale gemiddelde injectiecapaciteit van 1.7 miljoen ton koolstof per jaar. In 2060 zal die injectiecapaciteit naar verwachting ongeveer 1 à 3 miljard ton bedragen. Toch brengen CCUS-technologieën potentiële risico's met zich mee, ook tijdens opslag en transport. Ning Wei van het CAS Institute of Rock and Soil Mechanics in Wuhan, die al zo'n twintig jaar op dit gebied werkt, zegt dat China achterop loopt op een aantal belangrijke CCUS-technologieën, zoals het monitoren en beoordelen van lekken om de uitstroom te voorkomen. van kooldioxide, waar zijn team nu aan werkt. 

De brede implementatie van dergelijke technologie zal energie waarschijnlijk duurder maken – tenminste op de korte termijn. Wei zegt dat de kosten voor kolengestookte energieproductie naar verwachting met 20 tot 30 cent per kilowattuur zullen stijgen als CCUS op grote schaal wordt geïmplementeerd. Zodra deze technologieën echter volwassen zijn geworden, wordt gehoopt dat deze kosten met 50% zullen dalen.

Hernieuwbare basis

Het kan voor sommigen een verrassing zijn dat China 's werelds grootste producent van hernieuwbare energie is, waarbij ongeveer een kwart van de vraag wordt gedekt door waterkracht-, wind- en zonne-energie. Toch rust China niet op zijn lauweren, met plannen om zijn duurzame sector uit te breiden door zogenaamde ‘groene energiebases’ te bouwen in de noordwestelijke woestijngebieden. Het land streeft ernaar om in 2025 een derde van zijn elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen te halen, met een gecombineerde wind- en zonnecapaciteit van 1200 GW tegen het einde van het decennium. “Het uitzicht vanuit het westen is er één van verbazing – en enige afgunst”, zegt David Elliott, expert op het gebied van technologiebeleid van de Open Universiteit in Groot-Brittannië. 

Omdat hernieuwbare energie intermitterend en onstabiel kan zijn, is de integratie ervan in het elektriciteitsnet een grote uitdaging. Dit heeft onderzoekers ertoe aangezet verschillende technieken voor energieopslag te onderzoeken. “Energieopslag is de sleutel tot de brede toepassing van hernieuwbare energie, omdat het een zekere mate van flexibiliteit geeft aan het energiesysteem dat een rigide real-time balans vereist”, merkt Xianfeng Li van het CAS Institute of Chemical Physics in Dalian op. Li heeft 'flowbatterijen' bestudeerd, een van de meest veelbelovende oplossingen voor stationaire energieopslag dankzij de hoge energiedichtheid en lage kosten. Zijn team wil geavanceerde materialen en ontwerpen gebruiken om de efficiëntie en betrouwbaarheid ervan te verbeteren en tegelijkertijd de kosten van commercialisering en industrialisatie te verlagen. “We zouden graag sterkere financiering zien voor de ontwikkeling van technologieën voor energieopslag, een beter gedefinieerd marktmechanisme voor dergelijke technologieën en producten, en een innovatiecentrum op topniveau om de inspanningen van het land op het gebied van onderzoek naar energieopslag te leiden”, voegt Li toe. 

Sommige onderzoekers zijn van mening dat kernenergie een koolstofarme optie zou kunnen zijn om deze tijdelijke kloof te dichten. China produceert momenteel 55 GW aan kernenergiecapaciteit verdeeld over 53 kerncentrales – ongeveer 5% van de elektriciteitsopwekking van het land – maar om het netto nulpunt te bereiken zou de installatie van 560 GW aan kernenergie tegen 2050 nodig kunnen zijn. Dat zou echter een enorme uitdaging zijn, met Ambtenaren dringen er bij de regering op aan om minstens zes projecten per jaar goed te keuren om de totale capaciteit tegen 180 op 2035 GW te brengen. 

Om dit te bereiken gaat China door met kernreactoren van de vierde generatie. In september 2021 werd een experimentele reactor geopend aan de rand van de Gobi-woestijn. Het gebruikt thorium als brandstof en gesmolten zouten als primair koelmiddel om relatief veilige en goedkope energieopwekking te realiseren. Twee maanden later werd een demonstratieve gasgekoelde kernreactor op hoge temperatuur aangesloten op het elektriciteitsnet in Shidao Bay, in de oostelijke kustprovincie Shandong, wat het eerste gebruik ter wereld van kiezelbedreactortechnologie in kernreactoren markeerde. Niet iedereen denkt echter dat kernenergie het antwoord is op het netto nulpunt. "Ik vind het een dure, gevaarlijke afleidingsmanoeuvre", merkt Elliott op.

Terwijl de Chinese emissiereductie zich doorgaans concentreert op de energieaanbodkant, verdient de vraagkant evenveel aandacht. Dit omvat onder meer de vraag hoe meer mensen kunnen worden overtuigd om elektrische voertuigen te gebruiken en hoe zonnepanelen in woongebouwen kunnen worden geïntegreerd. Bovenal vergt het terugdringen van de uitstoot voor een land dat meer broeikasgassen uitstoot dan enig ander land een paradigmaverschuiving, niet alleen bij de overheid, de industrie en de academische wereld, maar ook bij iedere burger. 

China heeft koolstofreductie al tot een kwantitatief doel voor de nationale ontwikkeling gemaakt – een stap die vereist dat het land fossiele brandstoffen de rug toekeert en zich richt op hernieuwbare energie en mogelijk kernenergie – en in de komende decennia zal koolstofneutraliteit een nationale strategie worden. En terwijl wetenschappers proberen betere technologieën te ontwikkelen om dat doel te bereiken, gelooft Daizong Liu van het Beijing Office van het World Resources Institute dat China dit zou kunnen doen zonder dat dit nodig is. “Volgens onze berekening zal China in staat zijn om 89% van zijn uitstoot te verminderen, simpelweg door de massale toepassing van bestaande technologieën”, voegt Liu toe. “Een hele generatie zal samenwerken om dit te bereiken.”