Benno Baksteen: De Luchtweg naar 2050 (longread)

Benno Baksteen
27 augustus 2021

In deze column beantwoordt Benno Baksteen onderstaande vraag van Jesse Frederik:

Vraag Jesse Frederik

 

Achteraf bleek het beantwoorden van de vraag van Jesse niet erg ingewikkeld. Het probleem is vooral dat het luchtvaartbeleid meer is gebaseerd op beeldvorming dan op analyse. Onnodig, want een feitelijke analyse vraagt niet meer dan wat eenvoudig rekenwerk. Om te beginnen brengt dat de opties voor verduurzaming van de luchtvaart snel in kaart.

extra add 1ste alinea: 
1

Opties
Luchtvaart duurzaam maken is zeker een uitdaging. Treinen kunnen elektrisch via een bovenleiding, auto’s via accu’s, en beide kun je daardoor eenvoudig duurzaam maken. Voor vliegtuigen zijn accu’s geen optie. Voor dezelfde hoeveelheid energie wegen die veertig keer zoveel als kerosine en de kerosine eist voor lange vluchten nu al een kwart tot soms zelfs een derde van het maximale startgewicht op. Dat maximale gewicht kan je ook niet verhogen, want dat helpt de hoge efficiëntie van vliegen om zeep.

Wat gewicht betreft kan waterstof wel. Het gewicht daarvan is voor dezelfde hoeveelheid energie een derde van het gewicht van kerosine. Maar hier is het volume een probleem: kerosine levert 36.000 kJ per liter, waterstof 10 kJ. Onder druk zetten helpt, maar zelfs bij 700 bar is het nog maar 5.000 kJ per liter. Vloeibaar maken kan ook, maar dan moet je het afkoelen tot 253 graden onder nul en dan nog haal je maar 8.500 kJ per liter.

Korte afstand
Maar goed, voor kleinere vliegtuigen en korte afstanden, zeg maximaal 500 km, is het een optie. Daar moet nog wel veel voor worden ontwikkeld en die vliegtuigen zullen niet veel eerder dan 2040 op enige schaal beschikbaar zijn. Dat is niet zo erg, want die waterstof moet natuurlijk wel worden gemaakt met uitstootvrij geproduceerde energie en ook die zal niet voor 2040 in voldoende mate beschikbaar zijn.

Om een idee te geven van de inspanning die daar nog voor nodig is kijken we even naar het totale energiegebruik in Nederland. In 2019 was dat 2440 PJ. Daarvan was 397 PJ elektriciteit, waarvan 13% uit zon, wind en water, plus 3% uit kerncentrales. Totaal 16% uitstootvrij. Wat overigens betekent dat ook die accuauto en de trein vooralsnog op 84% fossiele brandstof rijden, maar dat terzijde.

Dat betekent dat de hoeveelheid energie uit zon, zee, wind, water en kerncentrales met een factor zes moet toenemen om het bestaande elektriciteitsgebruik uitstootvrij te maken, en daarna nog eens met een factor zes om ook de overige energie met elektriciteit te kunnen leveren, al dan niet via waterstof. In totaal dus minimaal veertig keer zoveel opgesteld vermogen als nu, want daarvoor is ook veel waterstof nodig en het rendement van de productie van waterstof is 80%. Waarschijnlijk zal kernenergie daarbij een belangrijke rol moeten krijgen en het bouwen van die centrales kan makkelijk vijftien tot twintig jaar kosten. Al met al is 2040 misschien zelfs wat optimistisch.

Lange afstand
Voor de langere afstanden blijft een vorm van kerosine de enige optie, maar ook dat kan via elektriciteit: synthetische kerosine of e-kerosine. Die kan worden geproduceerd met waterstof en uit de atmosfeer gehaalde CO2. Maar ook dat moet dan gebeuren met uitstootvrije elektriciteit en ook dat zal dus op zijn vroegst pas na 2040 op enige schaal mogelijk worden.

De andere optie is biokerosine. Dat is nu al mogelijk en natuurlijk moet biomassa dan gekweekt worden zonder dat het ten koste gaat van voedselproductie of natuur. Bijvoorbeeld met algen of olifantsgras (Myscanthus). Het probleem hier zijn de kosten, want biokerosine is mede door de kleine schaal nu nog te duur. Een kip of ei probleem. Doordat het te duur is wordt het niet gekocht, doordat het niet wordt gekocht blijft de schaal te klein. Beleid zou dit kunnen doorbreken. Maar beleid om op afstanden tot 500 km vliegtuigen te vervangen door hogesnelheidstreinen gaat dat zeker niet doen en kan, als het gaat om klimaatdoelen, zelfs averechts uitpakken.

Het huidige beleid
Die tweede stap in de analyse, kijken of het huidige beleid verduurzaming bevordert, vraagt wat meer rekenwerk. Veel daarvan is al gedaan en wel door de Rekenkamer van de EU. Die zegt:

“High-speed rail has only a limited competitive edge. (…) [H]igh-speed rail in Europe is generally competitive over travel distances of between 200 and 500 km, with journeys lasting up to four hours.” (p. 49)

Dat sluit op zich aardig aan bij het beleid om alle vluchten binnen de 500 km te vervangen door HSL. Dat ligt anders bij de tweede bevinding, want die stelt de haalbaarheid van de ambitie ter discussie:

“The Commission’s target of tripling the length of the high-speed rail network (reaching more than 30.000 km in 2030) is not supported by credible analysis. We consider it unlikely that this target will be reached, because it takes around 16 years for high-speed rail infrastructure to be planned, built, and to begin operations.” (p. 57)

Kosten
Maar de Rekenkamer gaat verder en plaatst ook vraagtekens bij de kostenefficiëntie:

“Judging by a benchmark, a high-speed line should ideally have nine million passengers per year to be successful. (…) High-speed rail infrastructure is expensive, and is becoming more so: on average, the lines we audited cost 25 million euro per km (not taking into account the more expensive tunnelling projects).” (p. 8)

Waarom duurdere tunnels niet meetellen is niet helemaal duidelijk, maar daardoor lijken de gemiddelde kosten wat aan de lage kant. De HSL-Zuid kostte in Nederland 64 miljoen euro per kilometer. Niettemin, ook met 25 miljoen per kilometer komen de kosten voor die nog aan te leggen 20.000 km HSL-spoor op een respectabele 500 miljard euro. Bij afschrijving in 40 jaar is dat 12,5 miljard per jaar.

Als gevolg van dit beleid zou dan tot een kwart van de Europese vluchten moeten wegvallen en dat klinkt indrukwekkend. Maar omdat het alleen om korte vluchten gaat bespaart dat slechts 5 Mt CO2. Dat is minder dan 4% van de totale uitstoot door de Europese luchtvaart. En minder dan 0,13% van de totale uitstoot in de EU. Bovendien leidt bouw en onderhoud van het spoor ook tot CO2-uitstoot: ruim 2,5 Mt per jaar. Per saldo is de maximale besparing per jaar, als inderdaad alle korte luchtverbindingen zouden wegvallen, daardoor minder dan 2,5 Mt. Dat brengt de kosten per vermeden ton op ruim 5.000 euro. Volgens het PBL kosten warmtepompen 400 euro per vermeden ton, wind op zee kost 100 euro per vermeden ton en kernenergie 20 euro. Dat verschil viel de Europese Rekenkamer ook op. In de samenvatting van het rapport zeggen ze het vriendelijk:

“The decision to build high-speed lines is often based on political considerations, and cost-benefit analyses are not used generally as a tool to support cost-efficient decision-making.” (p. 8)

Effectief beleid
Dat politici in Europa zoveel over hebben voor een uitgespaarde ton luchtvaart CO2 is dan wel weer prettig. Want dat betekent dat er meer dan voldoende geld beschikbaar is voor effectief beleid.

Om te beginnen moeten we af van het beeld ‘vliegtuig is slecht/trein is goed’. Beide vervoermiddelen zijn nodig en ze hebben hun eigen plek in de vervoersmix en dat is de plek waar ze het meest effectief zijn. Ook als het om klimaateffecten gaat. Wat die plek is kun je gewoon uitrekenen en ook hier is het meeste rekenwerk al gedaan, door Royal HaskoningDHV. Weliswaar concludeert hun rapport dat de trein bijna altijd een goed alternatief is voor korte vluchten, maar dat komt vooral door twee interessante omissies. Die benoemen de onderzoekers overigens zelf en ze zijn ook makkelijk te herstellen.

Vervoersstroom
De eerste omissie is dat DHV wel nagaat hoeveel reizigers gebruik zullen maken van een verbinding, maar niet narekent wat dat dan betekent:

“Casus Berlijn: Geen onderdeel van deze casus, is of de voorgestelde verbetering van de dienstregeling gerechtvaardigd wordt door voldoende vervoersvraag en vervoersstromen. Dit zou uit vervolgonderzoek moeten blijken.” (p. 32)

Dat is wat vreemd, omdat de dikte van een vervoersstroom doorslaggevende invloed heeft op zowel de kosten als de uitstoot per reiziger. Een verklaring zou kunnen zijn dat de opdrachtgevers sommige uitkomsten liever niet wilden horen. Dat je als onderzoeker die zaken, al is het maar om je in te dekken, dan toch even noemt is wellicht begrijpelijk.

Infrastructuur
Dat zou ook de tweede omissie verklaren. DHV laat de uitstoot door bouw en onderhoud van de spoorinfrastructuur buiten beschouwing. Die wordt alleen een keer in een kanttekening genoemd:

“De constructie van infrastructuur is daarnaast tamelijk CO2-intensief. Op basis van cijfers van de internationale spoorwegunie (UIC) (International Union of Railways, 2016), is een gemiddelde CO2 uitstoot van 50 ton CO2/km/jaar aangenomen, inclusief operations. Een onderzoek naar de constructie van HighSpeed2 Tussen London en Birmingham (Greengauge21, 2010), komt op een gemiddelde uitstoot van 5.200 ton CO2/km.” (p. 27)

Wie dit overigens controleert bij de bron UIC ziet dat die 50 ton geldt voor gewoon spoor. Voor HSL geeft de UIC 250 ton/km/jaar. En wie het DHV-voorbeeld van Birmingham narekent komt op 130 ton/km/jaar bij een afschrijving van 40 jaar. En wie naar de originele bron gaat, en niet naar de actiegroep Greengauge21, ziet dat daar gesproken wordt over 1,2 Mt totaal als meest waarschijnlijk, wat bij dat traject van 176 km neerkomt op 6818 ton per km en dus 170 ton/km/jaar. Maar een kniesoor die daarop let. We rekenen met de laagste waarde, 130 ton/km/jaar, en dat doen we bij twee van de trajecten die DHV aanbeveelt.

UIC pagina 22

Bron: UIC, pagina 22

Casus Düsseldorf
Traject 240 km, dus kosten 6 miljard, is 150 miljoen/jaar. Met vier retourvluchten per dag en tachtig passagiers per vlucht gaat het om krap 240.000 passagiers per jaar. Dat brengt de kosten op 625 euro per passagier en de uitstoot vanwege de infrastructuur op 540 gr/pkm (gr/pkm = gram per passagier per kilometer). Overigens schat DHV het reizigerspotentieel in op 800.000:

“Dit is het volledige aantal potentiële passagiers voor de markt van Schiphol, inclusief vliegtuigpassagiers en treinreizigers.” (p. 4)

Houden we dat aan dan komen de kosten evengoed nog op 185 euro per reiziger en de uitstoot op 160 gr/pkm. Alleen al voor de infrastructuur. Ter vergelijking: de uitstoot per vliegtuigpassagier is op die korte afstand 116 gr/pkm.

Casus Berlijn
Deze casus is extra interessant, want tussen Hannover en Berlijn ligt al HSL-spoor. Het gaat dus alleen om het stuk van Amsterdam naar Hannover, een traject van 400 km. DHV stelt het potentieel voor Berlijn op 700.000 reizigers maar daar mag je natuurlijk het potentieel voor Hannover, 210.000, bij optellen. Laten we het afronden op 1 miljoen reizigers. Dan ziet de rekensom er zo uit:

Traject 400 km, kosten 10 miljard, dus 250 miljoen per jaar. Kosten per reiziger 250 euro, uitstoot 130 gr/pkm. Daar moet je dan voor de reizigers die naar Berlijn gaan nog de kosten en de uitstoot van het traject Hannover – Berlijn bij optellen, maar het beeld is voldoende duidelijk. Voor veel trajecten zal een HSL tegen hoge kosten slechter presteren dan een vliegtuig vanwege de uitstoot door de infrastructuur. Met andere woorden: als algemeen beleid is altijd kiezen voor HSL-spoor tamelijk onverstandig. Een HSL moet je natuurlijk wel aanleggen wanneer dat de betere optie is en dan is het ook een prachtig vervoermiddel.

Beleidsoptie
Als het om verduurzaming gaat is stimuleren van de ontwikkeling van de productie van biokerosine veel kansrijker en veel goedkoper en het kan ook veel sneller gaan dan aanleggen van HSL-spoor. De focus moet daarbij liggen op de netwerkmaatschappijen die de Europese kern vormen van de drie grote allianties. Dus British Airways voor Oneworld, Lufthansa voor Star Alliance en KLM/Air France voor Skyteam. Veruit de meeste uitstoot komt immers door vluchten naar bestemmingen buiten Europa en die worden vooral door deze netwerken bediend. Het lijkt daarom verstandig die verantwoordelijk te maken voor de ontwikkeling van biokerosine, inclusief het opbouwen van de stabiele lange-termijn relatie die producenten van biomassa en bio-raffinaderijen de nodige zekerheid biedt.

Uitvoering
De uitvoering zou er als volgt uit kunnen zien:

1. Belast alle intra-Europese vliegtickets met een duurzaamheidstoeslag van 20 euro.

2. Verdeel de opbrengst over de genoemde netwerkmaatschappijen met als voorwaarde dat maximaal de helft van dat geld mag worden gebruikt voor onderzoek en ontwikkeling. De rest moet worden gebruikt voor de aanschaf van biokerosine die geen voedselproductie of natuur verdringt.

3. Die biokerosine kan in elk vliegtuig worden verstookt, maar wordt toegerekend aan de kortste vliegroute zonder HSL-verbinding. Voor de KLM zou dat Amsterdam-Düsseldorf zijn.

4. Geef uit EU-middelen een bonus van 1 euro per liter op het totale jaarverbruik op die route zodra die route volledig op de toegerekende biobrandstof draait. Die bonus wordt in eerste instantie elk jaar toegekend en mag alleen worden gebruikt voor de aanschaf van biokerosine.

5. Het overschot aan biobrandstof wordt toegerekend aan de op een na kortste route en het proces herhaalt zich.

6. Wanneer alle vluchten in Europa die korter zijn dan 500 km op biobrandstof draaien, al dan niet toegerekend, wordt bezien of het beleid voldoende stimulerend werkt, of dat het moet worden uitgebreid naar vluchten tot 750 km. Of dat het wellicht kan worden afgeschaft.

Deze aanpak zou door de markt die ontstaat, en die dan ook snel kan groeien, de ontwikkeling van biokerosine aanzienlijk bevorderen. Zo zou in Nederland een samenwerking kunnen ontstaan tussen de Universiteit Wageningen, voor ontwikkeling en verbetering van algensoorten en productiemethoden, en boeren in Oost-Groningen, Noord-Brabant en elders voor de daadwerkelijke kweek.

En dat tegen betrekkelijk geringe kosten. Het bereiken van de besparing van 5 Mt CO2 vraagt 2 miljard liter biokerosine. De kosten voor de EU zijn dan dus 2 miljard euro per jaar, per vermeden ton uitstoot 400 euro. Dat is evenveel als de kosten per vermeden ton van de veelgeprezen warmtepompen.

Van de kennelijk beschikbare 12,5 miljard per jaar zou dus ruim 10 miljard overblijven. Die zou je kunnen investeren in verbeteringen van het gewone spoor, waar ook de EU Rekenkamer voor pleit, en/of in de bouw van kerncentrales. Met kosten van 20 euro per vermeden ton CO2 uitstoot is dat misschien ook geen slecht idee.

Tot slot
Deze analyse toont eens te meer aan dat framing van luchtvaart als de Grote Boze Wolf niet vrijblijvend is, maar grote schadelijke gevolgen kan hebben. Het kan makkelijk leiden tot op die framing gebaseerd beleid. Om de uitspraak van de EU Rekenkamer te herhalen, deze keer zoals het in het hoofddeel van het rapport staat:

“The quality of the assessment of needs in the Member States is low. Alternative solutions, such as upgrading existing conventional lines instead of building new high-speed lines, are only considered systematically in Italy and Germany; this is a good practice which should be followed universally. Decisions to build are national and political; they are rarely based on proper cost-benefit analyses.” (p. 58)

Deze column verscheen eerder op notthebigbadwolf.com en is met toestemming overgenomen.

Extra advertentie tonen: 
1

Reageren op artikelen? Graag! Er gelden spelregels. We moedigen toevoeging van uw reactie op onze content aan, maar kijken streng naar taalgebruik.

17 sep 2021 - 14:33
17 aug 2021 - 14:51
Benno Baksteen
16 aug 2021 - 15:30
15 aug 2021 - 11:09
Walter Schut
21 jul 2021 - 15:05
Benno Baksteen
17 jul 2021 - 13:49
9 jul 2021 - 11:33
9 jun 2021 - 16:49
25 mei 2021 - 13:25
29 apr 2021 - 11:27
21 apr 2021 - 12:29
Walter Schut
19 mrt 2021 - 12:38
13 mrt 2021 - 12:47
4 mrt 2021 - 11:21
Walter Schut
25 jan 2021 - 11:15
19 jan 2021 - 11:54
20 dec 2020 - 12:00
Copyright Reismedia BV 2021 - Cookieinstellingen