Gass- og vannkraft er billigst, kjernekraft mest stabilt, mens kullkraft er avfallsverstingen

Kostnadsbildet for kraftproduksjon er ikke så klart som mange tror

Det er utfordrende å finne gode estimater på globale totalkostnader knyttet til kraftproduksjon for forskjellige energikilder, og svarene avhenger gjerne av hvem man spør. Ettersom kostnadene varierer mye, gir det mest mening å se på gjennomsnitts- og medianverdier ved å sammenligne priser fra mange kraftleverandører i en rekke land, heller enn å trekke fram de billigste eller dyreste eksemplene.

Levetidskostnader (Levelized Cost of Electricity, LCOE) brukes for å sammenligne kostnadene til forskjellige energikilder. Svakheten med denne metoden er at den ikke tar med behov for etablering av strømgrid og stabile leveranser, for eksempel ved bruk av batteri som backup. Om man ønsker at fornybart skal dominere verdens energitilførsel, så kan ikke dette ignoreres.

Det er få som er uenig i at vindturbiner og spesielt solcellepaneler synker drastisk i pris hvert år, selv om det ikke nødvendigvis gir et godt bilde av totalkostnadene. Solcellepaneler kan være gratis uten at strømmen til forbrukerne blir gratis. Dette fordi en stor del av kostnaden er knyttet til å få dem montert i rammeverk av aluminium, stål og betong, og deretter legge ledninger mellom dem.

Fossilt har store utslipp av klima- og helseskadelige gasser. Kullkraft og biomasse sliter med store mengder askeavfall knyttet til forbrenningsprosessen.

Solkraft har det største materialforbruket av alle lavkarbonkilder, og det er derfor en nedre grense for hvor billig strømmen kan bli. Det er likevel slik at kraftprisene for sol og vind allerede matcher fossilt (spesielt kull) mange steder i verden.

Kjernekraft har slitt med høye kostnader

Mens solcellepaneler og vindturbiner stadig blir billigere, har kjernekraft slitt med høye kostnader. Det aller meste av dette er relatert til bygging av kraftverkene. Utfordringen har vært mangel på standardisering – det blir dyrt når hvert nytt kraftverk skal lages som en ny prototyp som skal tåle alt. Det foregår imidlertid en rask utvikling innen dette området. Rolls-Royce har annonsert at de vil bygge 15 små modulære og nøkkelferdige kjernekraftreaktorer i Storbritannia, hvor den første skal stå ferdig i 2029. Prisbildet er muligens i ferd med å endre seg. Det gir uansett hverken prismessig eller klima- og helsemessig mening i å stenge ned operasjonelle kjernekraftverk.

Selv om prisen på solcellepaneler og vindturbiner stadig synker, så gjenstår det fremdeles å demonstrere at strømprisene kan bli lavere enn alternativene når dette skal iverksettes på stor skala. Da trengs det backup, noe som blir dyrt om batterier skal brukes til dette. En batteripark basert på litium-ionbatterier med fire timers kapasitet koster per nå langt mer enn alle andre energikilder per kilowattime. Og selv om batterier blir stadig billigere, så er det langt igjen før de matcher fossilt og kjernekraft.

Kjernekraft har uovertruffen stabilitet

Vi er avhengige av å få tilgang til strøm når vi trenger det. Et mål på stabilitet er kapasitetsfaktoren, som viser hvor mye strøm som leveres i forhold til installert kapasitet. Det er ikke en perfekt parameter ettersom vann-, kull- og gasskraftverk raskt kan skrus av og på etter behov, mens kjernekraftverk er avhengig av å levere jevnt. Dermed vil kapasitetsfaktoren for vann og fossile kraftverk være en del lavere enn det de kan være, typisk styrt av markedet. Det er likevel ingen tvil om at når det gjelder stabil leveranse av strøm, så er kjernekraft helt overlegen. For sol- og vindkraft er situasjonen svært annerledes.

En klar fordel med fornybart, med unntak av biomasse, er at det produseres svært lite avfall under drift. Det er i sterk kontrast til fossilt som har store klimagassutslipp knyttet til forbrenning

Selv vannkraftverk sliter når nedbøren uteblir. Vindkraft leverer kun strøm når det blåser, mens solkraft har utfordringer med at behovet for strøm er størst når leveransen er lavest (om kvelden), noe som har ledet til begrepet «duck curve». I tillegg kommer årstidsvariasjonene. For å overkomme disse utfordringene for fornybart, må strømforsyningen suppleres av fordyrende batterier, vannkraft, kjernekraft eller fossile kraftverk. Systemene må skaleres slik at kraftverkene kan levere nok hele året. Lagringsproblematikken representerer per nå en av de aller største utfordringene for sol- og vindkraft, og må løses dersom fossilt skal fases ut.

Kjernekraft leverer stabil strøm hele døgnet, og dette er en av de klareste fordelene med denne energikilden, ikke minst som et supplement til fornybart ved å redusere behovet for batterier og installert overkapasitet på sol- og vindkraftanlegg.

Avfall er et problem for alle energikilder

Alle energikilder produserer avfall i varierende mengder og farlighetsgrad knyttet til konstruksjon og forbrenning. Siden alle kraftverk på et tidspunkt må fjernes, ender man opp med avfall som må enten resirkuleres eller deponeres. Fordi fornybart har lav krafttetthet, så blir avfallsmengden knyttet til nedstengning av kraftverkene mer enn én størrelsesorden høyere enn for fossilt og kjernekraft (se figur). Vann- og solkraftverk produserer mest avfall, henholdsvis 14.000 og 16.000 tonn per TWh, mens gass- og kjernekraftverk har minst, henholdsvis 600 og 900 tonn per TWh.

En klar fordel med fornybart, med unntak av biomasse, er at det produseres svært lite avfall under drift. Det er i sterk kontrast til fossilt som har store klimagassutslipp knyttet til forbrenning, i tillegg til utslipp av helsefarlige partikler, svoveldioksid og nitrogenoksider. Kullkraft er klimaverstingen, i tillegg å være klart mest helseskadelig, og forårsaker for tidlig død av 800.000 mennesker hvert år.

Forbrenning av kull genererer også store mengder aske. I 2018 produserte USA hele 80.000 tonn kullaske per TWh, som blant annet inneholder helsefarlige arsenikk, kadmium, krom og kvikksølv. Det er fem ganger mer avfall enn det solkraftverk produserer. Biomasse har langt lavere askeinnhold enn kull, kun 3 prosent, men produserer ifølge IEA like fullt 20.000 tonn askeavfall per TWh. Selv om så mye som halvparten av asken fra kull og biomasse kan gjenbrukes, så er det store mengder som må deponeres.

I sterk kontrast til kull, er avfall knyttet til forbrenning i kjernekraftverk svært lavt, kun 2,5 tonn/TWh. Problemet er at det er radioaktivt, og krever omfattende sikkerhetstiltak knyttet til lagring, noe som bekymrer mange. I Olkiluoto i Finland skal radioaktivt avfall fra kjernekraftverk lagres dypt under bakken i titusener av år, med tilhørende usikkerhet knyttet til framtidig lekkasje. Dette ble imidlertid grundig evaluert i en omfattende studie av den finske organisasjonen som er ansvarlig for langtidslagring av atomavfall.

De konkluderte med at, dersom avfallet begynner å lekke om tusen år, så vil en person som bor rett over deponiet på det verste tidspunktet (om tolv tusen år) bli utsatt for årlig stråling tilsvarende to bananer (som er radioaktive på grunn av sitt kaliuminnhold).

Radioaktivt avfall er dessuten en ressurs for moderne kjernekraftverk, som kan gjenbruke avfallet og produsere mer energi. Dette gjøres blant annet i Frankrike, og stiller spørsmål ved om man heller bør midlertidig lagre slikt avfall enn å permanent begrave det.

Fornybart er heller ikke uten farlig avfallsproblematikk. Solcellepaneler er laget av glass som inneholder bly og kadmium (til sammen 5,7 tonn per TWh), som ikke bare kan lekke ned i grunnvannet under avfallslagring, men som også kan lekke mens de produserer strøm. Problemet ble godt synliggjort da en tornado i 2015 ødela 200.000 solcellepaneler i California, hvor slike paneler er definert som farlig avfall.

I tillegg til miljøskadelig krom (14 tonn per TWh) fra vindturbiner, så består turbinbladene i stor grad av komposittmateriale som per nå ikke lar seg resirkulere, og det er store mengder som etter hvert skal deponeres. Slitasje av turbinbladene vil også føre til spredning av mikroplast, og selv om det er usikkert hvor store eller farlige disse mengdene vil være, vil bare én prosent avskalling fra bladene i en vindpark føre til mange tonn mikroplast spredt i natur og drikkevann.

Gass- og kjernekraft i kombinasjon med fornybart gir stabil leveranse til god pris

Alle energikildene har sine fordeler og ulemper når det gjelder kostnader, stabilitet og avfall. Mens kjernekraft har uovertruffen stabilitet, så har energikilden klare utfordringer med tanke på radioaktivt avfall. Fossilt har store utslipp av klima- og helseskadelige gasser. Kullkraft og biomasse sliter med store mengder askeavfall knyttet til forbrenningsprosessen.

Gasskraftverk er både stabile og billige, men må kombineres med fordyrende karbonlagring for å begrense utslippene. Vind- og solkraft har svært lave utslipp av klimagasser, men produserer mye avfall, og gir samtidig ustabile strømleveranser og høye kostnader om batterier skal brukes til lagring.

Det dreier seg derfor om å etablere en framtidig kraftmiks som maksimerer fordelene og minimerer ulempene. Det krever faktabasert detaljkunnskap om hvordan hver enkelt energikilde påvirker helse, klima, miljø og økonomi.