SW - Positieve omslagpunten kunnen de opkomst van hernieuwbare energiebronnen versnellen

Economie thema: In eerdere evaluaties is de snelheid waarmee de capaciteit van hernieuwbare energie toeneemt, onderschat. Eén van de redenen is het bestaan van positieve omslagpunten, het punt waarop nieuwe oplossingen een drempel van betaalbaarheid, aantrekkelijkheid of toegankelijkheid overschrijden die tot massale invoering leidt. Er zijn oplossingen die niet alleen dicht bij een omslagpunt liggen, maar ook cascade-effecten hebben op andere oplossingen door hun omslagpunten in de tijd te vervroegen.

Sector thema: Eén van de belangrijkste maatregelen om de emissiedoelstelling van de EU te halen, is het stopzetten van de verkoop van nieuwe auto's en bestelwagens met verbrandingsmotor tegen 2035. De stemming in de Europese Raad werd echter uitgesteld omdat sommige landen een uitzondering voorstelden voor auto's met verbrandingsmotoren die op synthetische brandstoffen rijden. Synthetische brandstoffen zijn momenteel niet de meest levensvatbare of efficiënte oplossing voor auto's, hoewel er ook enkele voordelen zijn.

Onderschatting van het effect van positieve omslagpunten

• Volgens de jaarlijkse beoordeling van het IEA zal de groei van hernieuwbare energie sterk zijn, maar onvoldoende voor een netto nul-scenario

• Uit eerdere beoordelingen van de snelheid waarmee de capaciteit van hernieuwbare energie toeneemt, blijkt echter dat de werkelijke groei van de capaciteit van hernieuwbare energie aanzienlijk wordt onderschat

• Eén van de redenen hiervoor is het bestaan van positieve omslagpunten, het punt waarop nieuwe oplossingen een drempel van betaalbaarheid, aantrekkelijkheid of toegankelijkheid overschrijden die leidt tot massale invoering

• Er zijn oplossingen die niet alleen dicht bij een omslagpunt voor massale invoering zijn, maar die ook cascade-effecten hebben op andere oplossingen door hun omslagpunten in de tijd te vervroegen

Bij de beoordeling van de snelheid van de energietransitie is de jaarlijkse raming van het IEA van de groei van hernieuwbare energie voor het komende decennium een belangrijke variabele. Helaas blijkt uit de prognoses dat de groei van hernieuwbare energie waarschijnlijk niet voldoende zal zijn om ons op het pad van het Net Zero-scenario van het IEA te brengen. Zelfs de laatste prognoses van 2022, die de grootste toename ooit in de groei van hernieuwbare energie laten zien, zijn onvoldoende voor een netto nul-pad. Moeten we ons zorgen maken?

Misschien niet. Uit eerdere zesjaarlijkse evaluaties van de snelheid waarmee de capaciteit van hernieuwbare energie toeneemt, blijkt dat de werkelijke groei van de capaciteit van hernieuwbare energie enorm wordt onderschat. Met name voor zonne-energie slaagt de jaarlijkse raming voor 20 jaar vooruit er niet in de opmerkelijke groei van de zonne-energiecapaciteit sinds 2009 elk jaar vast te leggen.

Deze onderschatting kan deels worden veroorzaakt door het bestaan van positieve omslagpunten die notoir moeilijk te voorspellen zijn. Een positief omslagpunt is een tijdstip waarop nieuwe oplossingen een drempel overschrijden wat betreft betaalbaarheid, aantrekkelijkheid of toegankelijkheid in vergelijking met gevestigde ondernemingen. Wat volgt is massale toepassing via zichzelf versterkende feedback-loops van leren, die leiden tot kostenverlaging en kwaliteitsverbeteringen die weer tot meer toepassing leiden. Wanneer het omslagpunt bijna is bereikt, kunnen relatief kleine ingrepen de nieuwe oplossingen in de zichzelf versterkende dynamiek duwen. In Sustainaweekly van deze week kijken we naar een recent onderzoek naar omslagpunten per sector. We bespreken hoe deze omslagpunten werken, wat het dichtstbijzijnde en meest waarschijnlijke omslagpunt is en op welke signalen we moeten letten om te bevestigen dat een omslagpunt nabij is. Voor deze beoordeling baseren we ons vooral op een recente studie van Systems Change Lab, een collectief van onderzoekers uit de academische wereld en de advieswereld.

Voorwaarden voor positieve omslagpunten

Betaalbaarheid is het belangrijkste criterium voor een nieuwe oplossing om een omslagpunt te bereiken. Aangezien de kosten dalen als functie van de cumulatieve productie, is het gemakkelijk om grote hoeveelheden te produceren een sleutelelement van een nieuwe oplossing. Als zodanig zijn eerder kleine eenvoudige producten of diensten met een korte levensduur meer geschikt om de productie te versnellen en het productieproces te leren verbeteren met elk nieuw geproduceerd product. Het omslagpunt wat betreft betaalbaarheid wordt bereikt wanneer prijspariteit wordt bereikt tussen de nieuwe oplossing (prijs inclusief subsidies) en de bestaande oplossing (prijs inclusief koolstofbelasting), zoals blijkt uit de linker afbeelding hieronder.

Naast betaalbaarheid is ook aantrekkelijkheid ten opzichte van de bestaande oplossing van belang. Tijdens de energiecrisis was de installatie van zonnepanelen en warmtepompen voor huishoudens niet alleen financieel aantrekkelijk, maar ook een manier om gasverbruik te weigeren van een regime dat de oorlog in Oekraïne was begonnen. Voor velen werd het principe "we willen niet dat Poetin aan mij geld verdient om de oorlog te financieren" een aantrekkelijk argument naast het kostenbesparingspotentieel.

Ten slotte hangt de acceptatie ook af van de toegankelijkheid. Wat heb je aan een betaalbare en aantrekkelijke oplossing als deze niet toegankelijk is? Vaak is het de infrastructuur die de toegankelijkheid creëert, maar ook een tekort aan arbeidskrachten of andere capaciteitsbeperkingen bij de uitvoering kunnen de toegankelijkheid en dus de adoptie belemmeren of juist mogelijk maken.

Strijd om dominantie: versterkende versus balancerende feedbacklussen

Zodra de bovengenoemde voorwaarden zijn vervuld, begint de versterkende dynamiek (rechter plaatje). Het inzetten van een innovatie zorgt voor leereffecten en schaaleffecten. Zo verbeteren het product en de productieprocessen, worden de vaste kosten verdeeld over meer producten en naarmate het product goedkoper en beter wordt, neemt de vraag verder toe. Ondernemers zien mogelijkheden voor aanvullende producten of nieuwe toepassingen voor het oorspronkelijke product en zo ontstaan meer use cases en een grotere afhankelijkheid door netwerkeffecten. Marktdeelnemers die deze ontwikkeling volgen, verwachten dat het adoptietempo zal aanhouden en de investeringen beginnen naar de oplossing te stromen waardoor nog meer inzet mogelijk wordt.

Terwijl deze versterkende effecten plaatsvinden, beginnen de gevestigde exploitanten zich zorgen te maken omdat zij hun product aan de marge zien afnemen. Zij zetten hun krachten in via lobbyen, standaardisering en netwerkeffecten om de invoering van de nieuwe oplossing te vertragen. Vooral de netwerkeffecten van consumentenpraktijken, bedrijfsmodellen en investeringen die zich rond de gevestigde technologieën hebben gevormd, kunnen zorgen voor een krachtige vertraging van de invoering, bekend als system lock-in. De Nederlandse kolenmijnen zijn een beroemd voorbeeld van een gevestigde energiebron die was doorgedrongen in het economische en sociale weefsel van de regio Limburg. Er was een bewuste en actieve afbouwstrategie van de regering en de belanghebbenden voor nodig om eind jaren zestig over te stappen op de nieuwe energieoplossing aardgas.

Cliff edge moment voor zittende bestuurders

Zodra de productie van gevestigde ondernemingen door een dalende vraag trager gaat groeien en de productie door productieverlagingen afneemt, worden de schaalnadelen ook zichzelf versterkend. Als gevolg daarvan wordt het prijsnadeel groter en treden financiële devaluaties op omdat investeerders naar elders verhuizen en de kapitaalkosten stijgen. Wanneer gevestigde ondernemingen hun investeringen in O&O, hun octrooiaanvragen en hun uitgaven voor lobby's beginnen te vertragen, in combinatie met een grotere prijsvolatiliteit en een geringer vermogen om zich te herstellen van tegenslagen, kan een sterke achteruitgang in het verschiet liggen (bron: Scheffer et al. 2009 Vroegtijdige waarschuwingssignalen voor kritieke overgangen; in: Nature).

Meest waarschijnlijke en meest impactvolle omslagpunt

Volgens de studie van Systems Change Lab zijn er oplossingen die niet alleen dicht bij een omslagpunt voor massale invoering zijn, maar ook cascade-effecten hebben op andere oplossingen door hun omslagpunten in de tijd te vervroegen. Wij bespreken één voorbeeld, maar het volledige rapport bevat nog veel meer zeer relevante omslagpunten voor vele sectoren.

Emissievrije voertuigen verplicht stellen

Het verplicht stellen van emissievrije voertuigen geeft autofabrikanten zekerheid over hun toekomstige markt voor emissievrije voertuigen (ZEV). Dit leidt tot stijgende productievolumes die op hun beurt de kosten drukken en de vraag doen toenemen. Overheidsuitgaven moeten garanderen dat er voldoende toegankelijke EV-laadstations aanwezig zijn. De schaalvergroting in de EV-markt voor lichte voertuigen brengt ten minste twee nieuwe versnellingen op gang:

• Plaatsing van de batterij: Tegen 2030 zal 70 procent van de geïnstalleerde batterijcapaciteit afkomstig zijn van elektrische voertuigen. Als EV in 2030 60 procent van de wereldwijde verkoop van personenauto's (geen voorraad) bereiken, zal de vraag naar batterijen het tienvoudige zijn van het huidige niveau. Zelfs bij een constant leertempo (wat een conservatieve aanname is) zouden de batterijkosten in 2030 met 60% zijn gedaald.

• Totale kosten wind- en zonne-energie: Aangezien de kosten van batterijen circa 30% uitmaken van de totale kosten van zonne- en windenergie, dalen de totale kosten van deze energieoplossingen sneller dan de kosten van kolen of gas.

• Slimme netwerkoplossingen: Bovendien bieden de beter presterende en goedkopere batterijen flexibiliteit voor smart grid-oplossingen die use cases voor dynamische elektriciteitstariefoplossingen voor huiseigenaren op gang kunnen brengen.

• Zwaar vervoer: Vrachtwagens met beter presterende en goedkopere batterijen komen steeds dichter bij het punt waarop zij benzine- of dieseltrucks kunnen overtreffen.

Welke bewijzen moeten we de komende jaren zien?

Indicatoren om op te letten die meer zekerheid geven over de naderende omslagpunten zijn de volgende:

Het eerste waar we op moeten letten is dat de stickerprijs van EV-personenauto's lager wordt dan die van auto's met een verbrandingsmotor. De verwachting is dat dit in 2025-2026 zal gebeuren in de VS en China. Met de inflatiebeperkende wet in de VS die de kloof om prijsgelijkheid te bereiken subsidieert, is dit vrij waarschijnlijk. Meer twijfelachtig is de aanwezigheid van voldoende oplaadstations. In 2021 zijn er wereldwijd 1,8 miljoen laadstations geïnstalleerd, en dit aantal moet stijgen tot 5 miljoen stations om de invoering van EV te ondersteunen en het omslagpunt te bereiken.

Om het omslagpunt te bereiken dat zonne- en windenergie zelfstandige energiebronnen worden, moeten de genivelleerde kosten van met wind- en zonne-energie opgewekte (en opgeslagen) elektriciteit lager worden dan de genivelleerde kosten van met kolen of gas gestookte elektriciteitscentrales. De kosten van batterijen zijn nu al enorm gedaald (90% ten opzichte van 2010) en zullen dit jaar naar verwachting 110 dollar/kWh bedragen. De genivelleerde kosten van zonne-energie plus opslag liggen momenteel onder de 50 dollar/kWh en zullen naar verwachting dit jaar goedkoper zijn dan de genivelleerde kosten van gasstroom in de VS.

Ook moet jaarlijks ten minste 500 miljard dollar worden geïnvesteerd in transmissie en distributie van elektriciteit om het omslagpunt in 2030 te bereiken. Dit zijn de belangrijkste onzekerheden. In 2022 is ongeveer 300 miljard dollar geïnvesteerd in transmissie en distributie en dit moet de komende jaren oplopen tot 500 miljard dollar. Ook de plannings- en vergunningsperiodes zijn vooral in Europa ongeveer 5 keer langer dan de wettelijk vastgestelde limieten.