De waterstoftransitie als economisch vraagstuk

CE

CE

Oplossingen voor Oplossingen voor

milieu, economie milieu, economie en technologie en technologie

Oude Delft 180

Oude Delft 180 2611 HH Delft Delft 2611 HH tel: 015 015 2 150 tel: 150 150 150 fax: 015 2 150 151 fax: 015 2 150 151 e-mail: [email protected] e-mail: [email protected] website: www.ce.nl website: www.ce.nl Besloten Vennootschap 27251086 Besloten KvK Vennootschap

KvK 27251086

De waterstoftransitie als economisch vraagstuk

Essay Delft, september 2004 Opgesteld door:

S.M. (Sander) de Bruyn W.A. (Wouter) Hoogenraad M.I. (Margret) Groot J. (Jasper) Faber

Inleiding Waterstof als energiedrager staat recentelijk flink in de belangstelling. Verscheidene auteurs en wetenschappers [Rifkin, 2002; Lovins, 2003; NAS, 2004] spreken de verwachting uit dat in deze eeuw een substantieel aantal energiefuncties overgenomen gaat worden door waterstof. Deze transitie wordt wel aangeduid als de ‘waterstof-economie’. De waterstof-economie is het beste te omschrijven als een visie voor de toekomst waarin waterstof een dominante energie-drager is voor diverse eindgebruikerstoepassingen1. De transitie naar een waterstofeconomie kent een technisch én een maatschappelijk verhaal. Het technische verhaal bestaat uit de productie van moleculair waterstof met behulp van fossiele brandstoffen, kernenergie of duurzame energie (bijvoorbeeld wind, zon of biomassa); het transport en de opslag van waterstof; en het eindgebruik in brandstofcellen die waterstof in combinatie met zuurstof omzetten in energie, water en warmte2. Maar techniek alleen is niet bepalend voor de daadwerkelijke transitie naar een waterstof-economie. Daarbij spelen maatschappelijke zaken als kosten, gebruiksgemak, politiek-economsiche keuzes, etc. Dergelijke aspecten liggen op het terrein van de sociale wetenschappen. De sociale wetenschappen hebben menselijk gedrag en de consequenties van dat gedrag tot onderwerp. Hoewel breed erkend wordt dat de marktintroductie en marktacceptatie van een nieuwe technologie vooral onderwerp is van de sociale wetenschappen, hebben sociale wetenschappers tot dusver een ondergeschikte rol gespeeld in het onderzoek dat is uitgevoerd rondom de waterstoftechnologie. De economische wetenschappen zijn hier binnen in nog slechter vertegenwoordigd. Naast enkele partiele kostenschattingen van de techniek rondom waterstof, lijken er zich geen economen met het vraagstuk te hebben beziggehouden. Dat is op zijn minst curieus. De economie houdt zich immers bezig met de menselijke keuze omtrent de aanwending van schaarse, alternatief aanwendbare middelen ter bevrediging van een veelheid van menselijke behoeften en naar manieren om via maatschappelijke ordening die behoeftebevrediging te maximaliseren. Dit artikel identificeert een aantal vraagstukken waarbij economische inbreng gewenst is bij het onderzoeken van een transitie naar waterstof als belangrijke energiedrager in gebruikerstoepassingen. Bovendien worden voor ieder van de vraagstukken beleidsrelevante oplossingrichtingen aangedragen.

1 2

Zie bijvoorbeeld: http://www.sustainability.dpc.wa.gov.au/BGPapers/LisaGarrityHydrogenEconomy.pdf. Brandstofcellen zijn in ontwikkeling voor transporttoepassingen, energievoorziening in huishoudens, bedrijfspanden en industrie, en mobiele toepassingen zoals laptops en mobiele telefoons.

3.726.1/De waterstoftransitie als economisch vraagstuk september 2004

1

Endogene ontwikkelingen Volgens sommigen [Rifink, 2002; Lovins, 2003; NAS, 2004], komt de transitie naar een waterstofeconomie onafwendbaar op ons af. De vraag is niet of, maar wanneer. Waterstof kent volgens deze auteurs namelijk een aantal evidente voordelen boven fossiele brandstoffen. • olie als fossiele brandstof is aan het opraken en er zal een alternatief moeten worden ontwikkeld om aan de mobiliteitsvraag te voldoen; • een transitie naar de waterstofeconomie doet de afhankelijkheid van het Midden-Oosten als energieleverancier afnemen en vergroot daarmee de energievoorzieningszekerheid en de geopolitieke stabiliteit; • waterstof als brandstof is veel schoner dan benzine en er zijn veel meer mogelijkheden om de productie van waterstof duurzaam uit te voeren. Daarnaast zijn er nog logistieke voordelen: doordat de productie van waterstof in principe decentraal plaats kan vinden is waterstof als energiedrager prima geschikt om de infrastructurele energiekosten (elektriciteitsleidingen, gasleidingen en benzine-infrastructuur) te beperken. In principe heeft waterstof namelijk de potentie dat alleen een gasleiding waar waterstof doorheen stroomt voldoende is om aan onze energievraag (warmte, elektriciteit en mobiliteit) te voldoen. Ook heeft waterstof als energiedrager een additioneel voordeel dat het kan functioneren als een opslagmedium (piekschering) voor de geproduceerde elektriciteit uit duurzame stromingsbronnen (zon en wind). Deze bronnen kennen namelijk een grote fluctuatie in de productie van elektriciteit wat belastend kan zijn voor het elektriciteitsnetwerk en de energievoorzieningszekerheid3. Waterstof kan in principe worden toegepast als energiedrager voor de mobiliteit of voor stationaire toepassingen (elektriciteitscentrales of micro-WKK eenheden op huishoudelijk niveau). De bovengenoemde voordelen zijn echter het meest evident bij een toepassing van waterstof om aan de mobiliteitsvraag te voldoen. De eerste twee voordelen gelden namelijk zwaarder voor het mobiliteitsvraagstuk dan voor het elektriciteitsvraagstuk waarbij gas, kolen en duurzaam geproduceerde bronnen de belangrijkste energiedragers van de toekomst zijn [CPB, 2004]. Daarnaast is de markt voor kolen en duurzame bronnen vrij van geopolitieke strubbelingen [IEA, 2002] en zijn deze bronnen ruim voorradig. Daarom zal de vraag naar schone, veilige en kosteneffectieve mobiliteit een belangrijke driver zijn voor de transitie naar een waterstofeconomie4.

3

4

2

Volgens Tennet is een grotere inzet van 10% elektriciteit geproduceerd uit wind bijvoorbeeld niet inpasbaar in het elektriciteitsnet [Tennet, 2003]. Dit wil overigens niet zeggen dat de transitie ook daadwerkelijk tot stand komt door eerst transporttoepassingen met waterstof tot stand te brengen. Een toepassing in huishoudens of bedrijven (micro WKK gestookt op waterstof) kan bijvoorbeeld belangrijke voordelen opleveren door een grotere bekendheid met waterstof te creëren en een infrastructuur te creëren waarin bijvoorbeeld rondom het eigen huis de auto met waterstof kan worden gevuld. [Lovins, 2003] voorziet dat een eerste stap om te komen tot een waterstofgebaseerde economie is de installatie van decentrale aardgas reformers in gebouwen in combinatie met brandstofcellen voor elektriciteit- en warmteproductie.


Technologische en maatschappelijke knelpunten: hoe schoon is waterstof? De techniek voor een op waterstof voortgedreven voertuig is feitelijk klaar, zoals diverse demonstratieprojecten aantonen5. Toch is het -technisch gezien- nog niet duidelijk hoe uiteindelijk een grootschalige transitie naar een waterstofeconomie eruit moet gaan zien. Dat hangt mede af van de verwachte kostenontwikkeling rondom de techniek van waterstof voortgedreven voertuigen: thans is die nog veel hoger dan de conventionele techniek met fossiele brandstoffen. Daarnaast is er ook onduidelijkheid over de route waarlangs waterstof wordt geproduceerd, opgeslagen en toegepast. Zoals in figuur 1 beschreven zijn er twee routes denkbaar. In de centrale route wordt waterstof grootschalig op een of meerdere locaties geproduceerd en vervolgens gedistribueerd naar de tankstations, analoog aan de huidige infrastructuur. In de decentrale wordt waterstof geproduceerd bij tankstations zodat de opslag- en distributiefase gedeeltelijk kan worden overgeslagen wat de behoefte van een uitgebreide infrastructuur deels wegneemt6. Decentrale productie wordt dan ook gezien als de belangrijkste eerste stap op weg naar de transitie van een waterstofeconomie. Een nadere beschouwing van de diverse stadia in de productie, opslag en toepassing van waterstof voor transporttoepassingen kan meer inzicht verwerven in de precieze knelpunten die er bestaan voor een grootschalige toepassing van de waterstoftechnologie.

5

6

CUTE met daaraan gekoppeld het onderzoek naar de acceptatie AcceptH2 [AcceptH2, 2004]; projecten op de vlieghaven van Munchen, bij Akzo Nobel, de Europese reis van een op waterstof rijdende omgebouwde Opel Zafira (Hydrogen3). Het grootste voorbeeldproject dat momenteel ter wereld loopt is het Europese CUTE-project (Clean Urban Transport for Europe) waarbij in 9 Europese steden, waaronder Amsterdam, elk 3 bussen op waterstof worden ingezet voor openbaar personenvervoer. In deze steden worden tevens de benodigde waterstofproductie faciliteiten en tankstations aangelegd. Binnen het CUTE-project worden verschillende technieken voor de productie van waterstof ingezet. In Amsterdam vindt de waterstofproductie plaats door middel van elektrolyse op basis van groene stroom. Tussenvormen zijn ook mogelijk met middelgrote productie-eenheden, wat de transportlijnen verkort ten opzichte van centrale productie.


3

figuur 1

Twee routes bij de transitie naar waterstofeconomie bij transporttoepassingen

Waterstof in transport Opslag

Transport

Centraal

Productie

Transporttoepassing

Decentraal

Conversie

Opslag

1 Productie Omdat waterstof niet in pure vorm voorkomt in de natuur, zal het moeten worden geproduceerd met behulp van energie. Momenteel zijn verschillende technieken [EC, 2003] beschikbaar voor de productie van waterstof, waarvan een flink aantal al commercieel wordt toegepast (bijvoorbeeld voor de chemische industrie). tabel 1 geeft een overzicht van de thans meest veelbelovende technieken7.

tabel 1

Huidige en toekomstige productiekosten waterstof naar techniek en productieschaal (NAS, 2004) Productieschaal

Grondstof/ energiebron

Centrale productie Aardgas Aardgas Steenkool Steenkool Decentrale proAardgas ductie Netspanning Wind PV Aardgas

Techniek

Reforming Reforming Vergassing Vergassing Reforming

CO2-opslag Huidige producToekomstige tiekosten ($/kg productiekosten H2) ($/kg H2) 1,03 1,22 0,96 1,03 3,51

0,92 1,02 0,71 0,77 2,33

Elektrolyse

6,58

3,93

Elektrolyse Elektrolyse Stoom elektrolyse

10,69 28,19 N.A.

2,86 6,18 3,15

X X

Bron: NAS, 2004. Bij deze kostenbepalingen is meegenomen een prijs voor CO2-emissies als gevolg van emissiehandel.

7

4

Daarnaast zijn er nog technieken, zoals biologische en fotochemische productie die thans nog in de onderzoeksfase zitten, zie [Maddy et al., 2003].


De wijze waarop waterstof wordt geproduceerd bepaald voor een groot gedeelte de hoeveelheid schadelijke emissie die vrijkomen bij het inzetten van waterstof als energiedrager. Zo komt bij kolenvergassing significant meer CO2 vrij per kilogram geproduceerd waterstof dan bij het reformen van aardgas [ECN, 2001]. Indien de grondstof moet worden omgezet in een tussenstof levert dit rendementsverlies op. Dit rendementsverlies zal resulteren in een grotere hoeveelheid grondstof benodigd voor dezelfde hoeveelheid waterstof, wat weer milieu- en economische nadelen kent. Een analyse van de kosten laat het potentiële conflict zien tussen economische, milieukundige en transitie-overwegingen. Economisch gezien zijn de grootschalige centrale productie-eenheden die gebruik maken van steenkolen het goedkoopst. Vanuit een milieukundig oogpunt zal men technieken prefereren die gebruik maken van windenergie of PV, maar die zijn op dit moment het duurst. Vanuit een transitieoogpunt wil men vooral inzetten op decentrale eenheden, maar die zijn qua kosten minimaal drie keer duurder dan de centrale eenheden. Een dergelijke patstelling kan een beperking vormen voor een transitie naar een waterstofeconomie. 2 Transport Het mogelijke transport van waterstof is mede afhankelijk van de gekozen productiewijze (centraal of decentraal). Bij centrale productie dient de waterstof immers getransporteerd te worden naar het distributiecentrum (tankstation). Transporteren van waterstof kan continue (pijpleiding) of gefaseerd (truck, schip of trein). Gefaseerd transport vereist de opslag van waterstof, deze twee onderwerpen zijn dan ook onlosmakelijk met elkaar verbonden. [NAS, 2004] heeft voor diverse transportvormen de kosten geschat. De kosten van distributie en opslag bij een tankstation zullen in de toekomst ongeveer 30-50% van de totale kosten van de getankte waterstof bedragen. Omdat de energetische hoeveelheid waterstof die met tankauto’s vervoerd kunnen worden beperkt is, zal bovendien het transport substantieel toenemen indien men geen pijpleidingen aanlegt. 3 Opslag in voertuigen De kritieke technologische factor in de waterstofketen is op dit moment de opslag van de waterstof in voertuigen, bijvoorbeeld in een tank. Het voornaamste probleem hierbij is dat de volumetrische en gravimetrische dichtheid van de op dit moment bekende opslagmedia te laag zijn om een op waterstof voortgedreven auto voldoende actieradius te geven en het gewicht of het volume van de tank niet te hoog laten worden8. Het United States Department of Energy heeft minimumeisen gesteld voor de volumetrische en gravimetrische eigenschappen van het opslagmedium voor een personenauto met brandstofcel en een bereik van 500 km. figuur 2 laat zien dat deze minimumeisen thans nog niet bereikt zijn.

8

De volumetrische dichtheid is de hoeveelheid waterstof per volume-eenheid en de gravimetrische dichtheid is de hoeveelheid energie per kilogram systeemgewicht.


5

figuur 2

Volumetrische vs. gravimetrische H2 dichtheid (met inbegrip van taak- en randapparatuur)

Bron: Reijers, 2001

Op dit moment voldoet nog geen enkele technologie aan de minimumstandaards van het DOE: de metaalhydriden oplossingen zijn te zwaar, en de opslag van waterstof onder druk is te volumineus. Daarnaast zijn de kosten, de vultijd en warmte management om aan de vermogensvraag te voldoen tijdens het rijden belangrijke aandachtspunten. Deze factoren bepalen in hoeverre voertuigen op waterstof vergelijkbare eigenschappen hebben als de huidige voertuigen. Ook opslag heeft belangrijke economische- en milieukundige consequenties. Vloeibare opslag van waterstof is wellicht de meest goedkope vorm [Padró et al, 1999]. Waterstof kan in vloeibare vorm worden opgeslagen bij een temperatuur van -253 graden Celsius en een druk van 0,1 MPa in goed geïsoleerde tanks. Bij een hogere temperatuur en dezelfde druk is waterstof een gas. Om waterstof te koelen tot deze temperatuur is ongeveer 30% van de energie aanwezig in de energiedrager nodig. Dit betekent weer dat het milieuprofiel van waterstof - indien het geproduceerd wordt met fossiele brandstoffen - slechter wordt9.

9

6

Alternatieven waar nu aan gewerkt wordt betreffen het opslaan van waterstof onder hoge druk. De energie om waterstof onder een benodigde druk van 34,5 MPa te brengen is 4 tot 8% van het energiegehalte van waterstof [NAS, 2004]. De kosten zijn thans echter vele malen hoger.


4 Conversie Met conversie van waterstof wordt de stap bedoeld van energiedrager naar secundaire energie, zoals elektriciteit of warmte. Bij verbranding wordt waterstof op dezelfde wijze ingezet als conventionele brandstoffen zoals benzine en aardgas. Met behulp van een brandstofcel kan waterstof via een chemische reactie direct worden omgezet in elektriciteit. Deze elektriciteit kan bij transporttoepassingen direct worden gebruikt om een elektromotor aan te drijven. Over het algemeen wordt de brandstofcel als voornaamste kandidaat gezien om waterstof om te zetten in mobiliteit, vooral omdat het rendement van een brandstofcel veel groter is dan van een verbrandingsmotor. De kosten van een brandstofcel inclusief de opslag van waterstof aan boord zal niet meer dan $ 100 per kW mogen bedragen voordat brandstofcellen commercieel aantrekkelijk worden [NAS, 2004]. Het meest optimistische scenario voorziet het bereiken van 100 $/kW in 2010 [NAS, 2004]. Een andere studie wijst uit dat uiteindelijk 20 $/kW haalbaar is bij massaproductie [Azar et al, 2004]. Het kostenverschil tussen een conventionele auto en een brandstofcel auto komt echter niet zozeer voortkomt uit de kosten van de brandstofcel, maar uit de kosten van de aandrijving (de elektromotor). Het hele brandstofcel systeem is ongeveer $ 4.000 duurder dan het systeem van de verbrandingsmotor. Indien de kosten van de brandstofcel echter worden teruggebracht naar 20 $/kW kan dit systeem concurrerend worden met de huidige verbrandingsmotor. 5 Conclusie techniek Deze quick-scan van de technologie leert dat de kosten van de brandstofceltechnologie en de techniek van de opslag van waterstof in gecomprimeerde vorm in voertuigen thans nog de voornaamste belemmeringen vormen voor grootschalige toepassing van waterstof in motorvoertuigen. De verwachting van diverse onderzoekers is dat de brandstofceltechnologie zich snel ontwikkeld en daarmee geen knelpunt meer zal vormen. De opslag vormt nog wel een belangrijke bottleneck. Mede daarom wordt thans ook gekeken naar toepassingen waarbij gewicht een minder groot knelpunt vormt dan bij het personenvervoer10. De eventuele transitie naar een waterstofeconomie brengt echter ook nieuwe knelpunten met zich mee. De bovenstaande ketenanalyse heeft duidelijk gemaakt dat er in de keten van waterstof in transporttoepassingen een aantal conflicten tussen economische en milieukundige aspecten te verwachten zijn. Indien de overheid niet sturend optreedt in de transitie naar een waterstofeconomie bestaat zelfs het gevaar dat deze netto een grotere milieubelasting tot gevolg

10

Zo is er een project gaande in de VS waar een locomotief wordt omgebouwd tot een brandstofcellocomotief van 109 ton met een vermogen van 1,2 MW. Dit project heeft een looptijd van vijf jaar, en is al één jaar onderweg. Het grote verschil tussen wegvoertuigen en spoortoepassingen is dat treinen minder gewichtsbeperkingen kennen. Onder de uiteindelijke doelen van het project behoort ook het faciliteren van de commercialisering van brandstofceltechnologie voor toepassingen over het spoor [FCPropulsion, 2004].


7

heeft dan de huidige wijze van mobiliteit11. Dit zou een welvaartsverslechtering kunnen betekenen en vanuit economisch oogpunt niet te prefereren zijn. Drijvende krachten achter een transitie naar een waterstofeconomie Shell (2001) stelt dat er in principe drie drijvende krachten zijn te onderscheiden voor een transitie naar een waterstofeconomie: • schaarste aan energiebronnen in het algemeen en aan olie in het bijzonder; • ontwikkeling van nieuwe technologie, en dan met name technologie die de kwaliteit van het leven omhoog kan brengen; • sociale en persoonlijke voorkeuren, bijvoorbeeld over de afweging tussen materiële welvaart en milieu. Economen kunnen, vanuit hun ervaring rondom relaties in het economische systeem en hun methoden om voorkeuren af te wegen, bij uitstek een rol spelen in het verklaren en doorgronden van deze drijvende krachten. Hieronder zullen we deze drie drijvende krachten bezien vanuit een economische bril waarbij ook aandacht wordt besteed aan de economische ordening (het overheidsbeleid) die vanuit deze drijvende krachten een rol zou kunnen spelen. Schaarste aan energiebronnen De eindigheid van de fossiele brandstoffen is evident. Alleen de vraag is wanneer die eindigheid werkelijkheid wordt. Sinds het begin van deze eeuw hebben talrijke wetenschappers beargumenteerd dat het einde van de olieproductie in zicht was (zie daarover overzichten in onder andere [Fanning, 1950]; [Barnett and Morse, 1963] en [Deming, 2000]. Toch is de wereldoliereserve de afgelopen 35 jaar feitelijk slechts gestegen en gestabiliseerd op ongeveer 45 jaar van het huidige verbruik, zoals figuur 3 schaarste, laten - afgezien van de piek tussen 1973 en 1985 - geen stijgend verloop zien. Het CPB gaat dan ook voor hun lange termijn visie [CPB, 2004b] uit van een olieprijs die niet significant zal stijgen ten opzichte van het huidige niveau tot 204912.

11

12

8

In feite geven enkele ‘well to wheel’ studies ook aan dat het energetisch rendement van een waterstofauto slechter is dan dat van een hybride benzineauto. Indien waterstof dus met fossiele brandstoffen wordtopgewekt, kan dit een milieuverslechtering tot gevolg hebben. Het CPB schat een prijs in van tussen de 20 en 25$ (2000) per vat. Aangezien de CPB-dollar berekeningen uitgaan van de prijzen van 2000, en de prijzen van figuur 3 de prijzen uit 1973 betreffen, komt dit overeen met een prijs in figuur 3 van ongeveer 6,5$ per vat.


Verhouding tussen prijs (US$ (1973) per barrel) en de Statistical Life Index (Proven reserves gedeeld door de jaarlijkse productie van olie). Datasources: [OPEC, 2003, Odell, 1994, Club van Rome, 1972], eigen berekeningen

50

18 16

Statistical Life Index

14 40

12 10

30 20

8 6 4

10 0

Prices in US$ (real 1973$)

60

SLI Price

2 0

19 70 19 73 19 76 19 79 19 82 19 85 19 88 19 91 19 94 19 97 20 00 20 03

figuur 3

Volgens optimisten komt dat doordat de oliemarkt als geheel vrij goed werkt [Barnett and Morse, 1963; Simon, 1981]13. De prijs van olie wordt door drie factoren bepaald: 1) de vraag naar olie; 2) het aanbod van olie; 3) de prijs van energiedragers die als een substituut kunnen dienen (zoals aardgas). Zelfs als de technologie gelijk zou blijven, zal een prijsverhoging van olie een neerwaartse druk op de prijzen veroorzaken doordat er zuiniger met olie wordt omgesprongen, er meer voorraden economisch rendabel kunnen worden geëxploiteerd en er substituten kunnen worden ontwikkeld. Daarnaast bestaat er een dempend effect doordat hogere prijzen ook technologische innovaties om olie te besparen uitlokken. De prijzen van olie tot nu toe laten inderdaad vooral een cyclisch verloop zien, hetgeen hun gelijk zou staven. Daarnaast wordt er in diverse onderzoeken beweerd dat er juist veel meer oliereserves winbaar zijn dan de OPEC beweerd: OPEC zou er juist belang bij hebben om de olievoorraden kleiner te doen lijken dan ze in werkelijkheid zijn om zodoende de prijzen hoog te houden14 Volgens pessimisten begrijpen economen niet hoe de oliewinning werkt. Zij benadrukken ondermeer de zogenaamde Hubbert’s Curve, wat een adequate beschrijving is van wat er in een specifiek olieveld gebeurt. De olieoutput stijgt bij het begin van exploitatie van het veld, wordt vervolgens een tijd gelimiteerd door de hoeveelheid pompen in het veld, en eindigt wanneer het einde van het veld in zicht komt: De resterende olie wordt steeds moeilijker te winnen en hierdoor daalt de hoeveelheid geproduceerde olie lang voordat het veld leeg is. Deze daling zet zich in zodra het veld ruwweg half leeg is. Volgens recente berekeningen zou de piek zich wereldwijd moeten voordoen tussen 2004 en 2008 [Deffeyes, 2001], 13 14

Zie ondermeer een verklaring daarvoor in [De Bruyn, 2000, hoofdstuk 8]. Zie bijvoorbeeld een studie van de [USGS, 1998 en Deming, 2000].


9

wat vooral ingegeven is door de condities in de oudere olievelden van SaoediArabië. Dergelijke ontwikkelingen kunnen nog worden versterkt door de snel gestegen vraag naar olie door de economische ontwikkeling van China en India. De waarheid valt hierbij moeilijk te achterhalen, omdat de twee kampen zulke verschillende uitgangspunten hanteren. Feit is dat prijzen een slechte graadmeter zijn om een eventuele schaarste aan te kondigen. Doordat prijzen zelden de marginale sociale kosten weerspiegelen, onderhevig zijn aan speculatie en vooral informatie geven over de door de markt verwachte schaarste, zijn prijzen niet direct te gebruiken om aan te geven of er daadwerkelijk groeiende schaarste is [De Bruyn, 2000, p20-21]. [Victor, 1991] heeft in dat perspectief gewezen op de technologie-paradox: als men vertrouwt op de technologische ontwikkeling die toekomstige schaarste voorkomt, blijven de prijzen van olie laag hetgeen geen prikkel geeft om te komen tot die technologische ontwikkeling. Als men gelooft dat olie in de toekomst schaars wordt, stijgen de prijzen en geven een prikkel af om te komen tot technologische innovaties die op hun beurt de prijs van olie weer kunnen doen laten dalen. Voor de transitie naar een waterstofeconomie lijkt de ontwikkeling van de olieprijs een sleutelvariabele te zijn. Het gevaar bestaat bijvoorbeeld dat een transitie naar een waterstofeconomie in de kiem gesmoord wordt doordat de olieprijs daalt indien de vraag naar olie afneemt. Aan de andere kant kan een te late transitie naar een waterstofeconomie als nadeel hebben dat de olieprijzen eerst tot draconische hoogten zullen stijgen voordat men de noodzakelijke technologie en infrastructuur om tot een waterstofeconomie te komen heeft ontwikkeld. Dit kan grote gevolgen voor de macro-economische stabiliteit (duurzame groei en de inflatie) en daarmee voor de werkgelegenheid en welvaart in het algemeen. Voor de overheid zou dit laatste een argument kunnen vormen om zich actief met de ontwikkeling van waterstoftechnologie te bemoeien aangezien macroeconomische stabiliteit als een pijler van de macro-economische politiek wordt gezien [van den Doel, 1980]. Ontwikkeling van nieuwe technologie De transitie naar een waterstofeconomie kan alleen dan slagen als de huidige technologie zich verder ontwikkeld, zowel qua technische mogelijkheden, gebruiksgemak als kosten. Neo-klassieke economen hebben de neiging om de kosten sterk te benadrukken in de keuze waarom rationele consumenten zouden kiezen voor een op waterstof voortgedreven auto in plaats van een op oliederivaten lopende automobiel. Maar uit de evolutionaire economie weten we dat kosten weinig bepalend zijn in de keuze tussen twee alternatieven, maar dat bijvoorbeeld een plotselinge schok in een bestaand systeem een veel ingrijpendere invloed heeft, zie bijvoorbeeld [Witt, 1993; van den Bergh and Gowdy, 1998]. Innovaties door de tijd heen komen vaak in clusters [Dosi en Orsenigo, 1988] bijvoorbeeld door een proces van creatieve destructie [Schumpeter, 1934]. De huidige toepassing van benzine in automobielen was, bijvoorbeeld, rondom 1900 verre van duidelijk. [Arthur, 1988] beweert bijvoorbeeld dat ondermeer een mond-en klauwzeer epidemie in 1914 in de VS een beslissende wending gaf aan het huidige gebruik van benzine boven de toen ook gangbare stoomauto’s.

10


Doordat het vee stierf kwamen de troggen waaruit gedronken werd droog te staan en kon de stoomauto niet genoeg water inslaan voor zijn voortbeweging. Het gevolg is dat benzineauto’s de overhand kregen en er een infrastructuur werd aangelegd voor benzineauto’s hetgeen een zelfversterkend effect betekende ten faveure van de benzineauto totdat er een lock-in ontstaat: door de al geïnvesteerde gelden, tijd of standaarden rondom de huidige technologie komt een alternatieve superieure technologie niet tot stand15. Uit de evolutionaire economie komt ook naar voren dat kwalitatieve eigenschappen een belangrijk onderdeel vormen van de transitie naar een waterstofeconomie. Indien een op waterstof aangedreven auto evidente gebruikersvoordelen (bijvoorbeeld op het gebied van veiligheid, lifestyles of acceleratievermogen) zou de transitie naar een waterstofeconomie in een stroomversnelling kunnen geraken. De bestaande lock-in rondom fossiele brandstoffen kan een reden vormen voor overheidsingrijpen om de huidige alternatieve technologie (waterstof) te stimuleren, vooral op het gebied van het aanleggen van de infrastructuur. Daarbij bestaat wel het gevaar dat uiteindelijk de energievoorziening blijft zitten met een lock-in rondom waterstof terwijl blijkt dat biobrandstoffen of elektriciteit uiteindelijk de meest efficiënte technologie is voor voertuigbewegingen. Daarom zijn de meeste economen voorzichtig met het doen van beleidsaanbevelingen rondom een lock-in. De transactiekosten die gepaard gaan met een transitie naar een waterstofeconomie zijn uiteindelijk ook reële kosten voor de economie (Coase, 1960). Tenzij bewezen kan worden, aan de hand van een maatschappelijke kosten/baten analyse, dat de waterstoftechnologie dusdanig veel voordelen biedt dat de samenleving als geheel slechter af is als men zou voortgaan op het pad van de fossiele brandstoffen, lijkt er voor de overheid geen actieve rol weggelegd rond het doorbreken van de lock-in vanuit het standpunt van de economische wetenschappen16. Sociale en persoonlijke voorkeuren Een analyse rondom een uitgebreide set aan persoonlijke en sociale voorkeuren die een rol spelen bij de transitie naar een waterstofeconomie is behandeld in het essays van [Midden et al., 2004] dat in het kader van dit programma is geschreven. Vanuit economisch gezichtspunt zijn twee specifieke voorkeuren interessant die we hieronder willen toelichten: • de afweging tussen materiële welvaart en het milieu; • de afweging tussen afwachten of ‘first-mover’ zijn; • de afweging tussen huidige en toekomstige generaties.

15

16

Bekende voorbeelden van een lock-in zijn de JVC-VHS standaard (die inferieur was aan het Philips2000 systeem) of Windows (inferieur ten opzichte van Apple). De toepassing van waterstof is dan uiteraard wel mogelijk in toepassingen waar geen sterke lock-in kosten bestaan. Bij zonne-energie blijkt dat, hoewel zonne-energie een factor 5 duurder is dan traditioneel geproduceerde elektriciteit, de toepassing voordelig kan zijn als de elektriciteitsinfrastructuur ontbreekt, zoals in de Derde Wereldlanden of in afgelegen gebieden.


11

Afwegingen tussen materiële welvaart en milieu De transitie naar een waterstofeconomie is geen doel op zich maar een middel om te komen tot een achterliggend doel. Dat achterliggende doel kan worden samengevat als een energievoorziening die schoon, goedkoop en zeker is. Deze doelstellingen conflicteren met elkaar. Absolute energievoorzieningszekerheid is een kostbare aangelegenheid zoals recent door het CPB naar voren gebracht [CPB, 2004a]. Het huidige gebruik van fossiele brandstoffen bij het leveren van energiefuncties wordt gekenmerkt door een reeks van externe effecten zoals milieuvervuiling. Externe effecten zijn neveneffecten van markttransacties waarvoor geen, of geen juiste, prijs wordt betaald17. Hierdoor kan het marktmechanisme leiden tot verstoringen in het bereiken van een sociaal optimaal welvaartsniveau. In feite is het internaliseren van externe effecten de belangrijkste reden voor overheidsingrijpen in het marktproces, vanuit de welvaartseconomie beredeneert [Hennipman, 1977]18. Het milieu is een klassiek voorbeeld van een extern effect. [Pigou, 1952] heeft aangetoond dat een belasting op de vervuilende activiteit equivalent aan de marginale schadekosten het optimale welvaartsniveau kan bewerkstelligen en het marktfalen corrigeren. Een systeem van verhandelbare emissierechten [Tietenberg, 1985] werkt in principe hetzelfde: door een prijs voor de milieuvervuiling te betalen wordt het externe effect geïnternaliseerd en de maatschappelijke welvaart verbeterd. Volgens sommigen zou internalisering van externe effecten een belangrijke stimulans betekenen voor de transitie naar een waterstof-economie (zie de discussie daarover in [Maddy et al., 2003]. Mobiliteit met fossiele brandstoffen is een belangrijke veroorzaker van een heel scala aan milieueffecten: emissies van CO2, SO2, NOx, PM10 en toxische stoffen en een aanzienlijke geluidsoverlast. Een studie door [Dings et al., 1999], toont echter aan dat de huidige variabele en vaste heffingen (accijnzen, BPM, etc.) betaald door benzineauto’s in het personenvervoer groter zijn dan de som van de totale maatschappelijke kosten (geluid, emissies, verkeersongevallen en aanleggen, beheer en onderhoud van de infrastructuur) exclusief congestie19. Van deze totale maatschappelijke kosten omvatten emissies en geluid ongeveer een kwart. Een auto voortgedreven op de schoonst mogelijk geproduceerde waterstof (opgewekt met duurzame bronnen) kent geen emissies en produceert aanzienlijk minder geluid. Redenerend vanuit de trant van deze studie zou dit betekenen dat de op waterstof voortgedreven auto voor ongeveer een kwart kan worden vrijgesteld van de thans gangbare heffingen die met automobiliteit samenhangen. Vanuit een economisch oogpunt be17

18

19

12

Preciezer gesteld zijn externe effecten present als de productie- of nutsfunctie van economische agenten reële componenten bevatten waarvan de waarde gekozen wordt door anderen die de door hen veroorzaakte welvaartseffecten niet in overweging nemen en daarvoor ook geen compensatie betalen (of ontvangen). Milieuvervuiling is een standaardvoorbeeld van externe effecten en door de economische literatuur lang voordat het milieubewustzijn opkwam in een analytisch kader geplaatst [Pigou, 1952]. Waarbij tot externe effecten ook zaken als monopolie en kennis-spillovers moeten worden berekend [Bator, 1958]. Voor andere gemotoriseerde voertuigcategorieën zijn de vaste en variabele heffingen lager.


zien is de ruimte om op waterstof voortgedreven auto’s aldus fiscaal en financieel te stimuleren op dit moment dus eigenlijk beperkt20. Dergelijke studies gaan uit van een financiële waardering van milieuschade. Hoewel onderzoek hiernaar de afgelopen 10 jaar een grote vlucht heeft genomen, blijven er controverses bestaan rondom technische en ethische zaken [Freeman, 1993]21. Financiële waardering resulteert bijvoorbeeld in lage schade indien deze zich voordoet ver weg in tijd en plaats door 1) het hanteren van een omstreden discontovoet [Davidson, 2004], en 2) door de waardering van mensenlevens of natuurschade mede afhankelijk te maken van het inkomen dat verdiend wordt22. Toch zou men vanuit een economisch oogpunt kunnen stellen dat de transitie naar een waterstofeconomie welvaartsverhogend werkt als de totale maatschappelijke kosten van verplaatsing via waterstof als energiedrager lager zijn dan de totale maatschappelijke kosten van verplaatsing via fossiele brandstoffen. Er zijn bij ons weten geen studies gedaan die van ‘well to wheel’ alle externe effecten integraal hebben meegenomen. Het verdient aanbeveling om dergelijke studies wel uit te voeren, vooral ook omdat in de bovenstaande paragraaf over techniek is aangetoond dat de goedkoopste manier om waterstof te produceren ook de meest milieuonvriendelijke is. Een dergelijke studie zou ook een dynamisch perspectief moeten kennen. Economen gaan er namelijk vanuit dat het milieu een typisch luxegoed is waarvan de inkomenselasticiteit groter dan één is. Dit zou impliceren dat mensen een evenredig groter deel van hun budget zouden willen besteden aan milieugoederen naarmate men rijker wordt23. Wat nu nog als onrendabel in een maatschappelijke kostenbaten analyse naar voren komt, kan dus in de toekomst heel wel mogelijk rendabel blijken te zijn. Er is in de economische wetenschappen tot nog toe weinig aandacht geweest aan het dynamische perspectief van kostenbaten analyses.

First mover argumenten Een tweede sociale keuze betreft de vraag of we in Nederland voorop willen lopen in de ontwikkeling van waterstoftechnologie, of meer een volger willen zijn. Volgens [Michael Porter, 1980] kent diegene die een nieuwe technologie als eerste ontwikkelt en op de markt brengt later belangrijke voordelen van zijn investeringen, onder meer doordat hij marktcontrole kan uitoefenen, schaalvoordelen eerder weet te realiseren en via patenten zogenaamde ‘barriers of entry’ kan opwerpen.

20

21

22

23

Voor andere voertuigcategorieën (LPG, Diesel, etc.) en het goederentransport is die ruimte groter omdat deze categorieën op dit moment niet de rekening betalen voor de externe effecten die ze veroorzaken. Juist voor waterstof kan dit een stimulans zijn omdat de transitie mogelijkerwijs gemakkelijker te bereiken is. Een groot project dat zich bezig houdt met externe schadekosten is het Externe-project: http://externe.jrc.es/overview.html. Dit impliceert dat schade aan het armere deel van de wereldbevolking veel minder erg is dan bij het rijkere deel. Empirisch kan dit verband echter niet altijd worden gevonden [Flores and Carson, 1995].


13

Een recente beleidsanalyse [Hoogenraad, 2004] toont aan dat de Nederlandse overheid op dit moment, in tegenstelling tot de EU, VS en Japan, geen actief beleid voert op het stimuleren van waterstoftechnologie. De vraag is nu of first mover argumenten actief overheidsbeleid rechtvaardigt in de ontwikkeling van waterstoftechnologie. Dit is bij uitstek een economische vraag, aangezien investeringen in kennis een typische keuze is tussen alternatief aanwendbare middelen. Kennisontwikkeling is een typisch voorbeeld van een positief extern effect. Omdat het profijt van de kennis over het algemeen niet geheel toevalt aan degene die de kennis ontwikkelt, dreigt er in een markteconomie minder geïnvesteerd te worden in kennisontwikkeling (R&D) dan sociaal optimaal is [Jones, Williams 1998]. De schattingen van het sociale rendement van R&D-investeringen lopen uiteen van 90% van het private rendement tot meer dan 700%24 Omdat marktpartijen minder in R&D investeren dan sociaal optimaal is, is er een goed argument voor overheidssubsidies op R&D van marktpartijen. Door de kosten van R&D te verlagen, nemen de investeringen in R&D toe25. Er zijn dus goede economische argumenten voor overheidssubsidies op kennisontwikkeling in het algemeen. De economische wetenschappen zijn echter terughoudender in het stimuleren van één specifieke technologie, zoals de nanotechnologie of de waterstoftechnologie. In de economische literatuur worden drie mogelijke nadelen van een dergelijk pad genoemd: het verstoort de markt, lokt rent seeking uit en leidt vaak tot inefficiënties. Bovendien leert de geschiedenis dat de overheid hier fouten maakt bij het maken van keuzes. De reden hiervoor is dat technologie op zichzelf geen welvaart oplevert. Dat gebeurt pas als de technologie bijdraagt aan innovaties, succesvol op de markt gebrachte nieuwe producten of diensten, of succesvol toegepaste nieuwe processen [Freeman en Soete, 1997]. Een innovatie vereist gecoördineerde samenwerking tussen productontwikkeling, productie en marketing. Daarom zijn bedrijven veel beter in staat om innovaties ontwikkelen dan onderzoekinstituten of overheidsdiensten. En dan nog mislukken de meeste innovatiepogingen. Wanneer overheden proberen de technische ontwikkeling in een bepaalde richting te sturen door de ontwikkeling van bepaalde kennis te stimuleren, dan hebben ze vaak onvoldoende kennis van zowel de wetenschappelijke kwaliteiten, de productontwikkeling, de productie en de marketing die aanwezig is in het land. Ze kiezen misschien wel voor veelbelovende technologiegebieden, maar omdat bijvoorbeeld de marketingkennis in het land ontbreekt, leidt het beleid niet tot innovaties. Daarom laat de geschiedenis zien dat specifiek technologiebeleid keer op keer op mislukkingen uitloopt [Roobeek, 1988]. Bovendien kopiëren overheden elkaar, zonder acht te slaan op de economische structuur van hun land. In de jaren ‘50 stimuleerden alle westerse landen nucleaire technologie, in de jaren ‘80 biotechnologie, nieuwe materialen en computertechnologie, en tegenwoordig nanotechnologie, biotechnologie (nog steeds) en ICT. 24 25

14

[Canton, 2002] geeft een goed overzicht van de omvangrijke literatuur op dit punt. Daarbij moet er wel voor gewaakt worden dat de investeringen leiden tot een grotere kennisproductie, en niet bijvoorbeeld tot hogere inkomens voor onderzoekers. Er zijn verschillende voorbeelden van overheidsubsidies die niet geleid hebben tot een groter volume van R&D, omdat onderzoekers schaars waren [Romer, 2000].


Als de overheid innovaties in een bepaalde richting wil stimuleren, doet ze er beter aan om eindproducten met bepaalde eigenschappen te subsidiëren dan om technologiegebieden te stimuleren. Als de externe milieukosten geïnternaliseerd worden door heffingen, belastingen en emissiehandel, dan zullen bedrijven hun innovaties richten op milieuvriendelijke producten en processen [Popp, David, 2003]. Een dergelijk beleid komt ook beter overeen met nieuwe inzichten over de aard van innovaties, waarin niet langer de technology push centraal staat, maar de interactie tussen verschillende factoren, waarvan technologie er een is [Freeman, Soete 1997]. Voor waterstof impliceert dit dat de overheid vooral de milieukosten internaliseert en het eindproduct (een schonere auto) stimuleert. Toekomstige generaties De economische wetenschappen hebben zich sinds de jaren ’70 in toenemende mate ook beziggehouden met vraagstukken rondom toekomstige generaties. De transitie naar een waterstofeconomie is uiteindelijk iets wat toekomstige generaties zal beïnvloeden in hun welvaartsniveau, zowel wat betreft hun materiële welvaart als de kwaliteit van hun milieu. In de economische literatuur zijn er concepten geïntroduceerd als het ‘strong’ en ‘weak’ sustainability concept die aangeven hoe de verdeling tussen huidige en toekomstige als rechtvaardig kan worden bestempeld. Het ‘strong sustainability’ concept houdt in dat huidige generaties een even groot deel natuurlijke hulpbronnen moeten overdragen aan toekomstige generaties dan dat zij nu zelf hebben [Pearce et al., 1990]. Dit is een ethische imperatief die consequenties heeft voor de reikwijdte van economische activiteiten. Met betrekking tot klimaatverandering kan worden gesteld dat klimaatverandering in deze benadering onacceptabel is. Met betrekking tot de olievoorraden kan men stellen dat de reserves in deze imperatief nooit kleiner mogen worden26. Het ‘strong sustainability concept’ zou aldus een belangrijke drijfveer moeten zijn voor de ontwikkeling van alternatieve, klimaatneutrale, brandstoffen. Een ander perspectief wordt gevormd door het zogenaamde ‘weak sustainability concept’ dat aangeeft dat wij onze mogelijkheden om welvaart te genereren niet ten koste mogen laten gaan van de mogelijkheden van toekomstige generaties om hun welvaart te genereren. Die zienswijze is gebaseerd op de zogenaamde ‘Hartwick-rule’ voor duurzame ontwikkeling [Hartwick, 1977]. In een enge interpretatie betekent dit dat als wij al onze fossiele brandstoffen zouden opstoken en wij daarmee een dusdanige technologische ontwikkeling zouden financieren dat toekomstige generaties tegen dezelfde prijs energiefuncties zouden kunnen consumeren, zijn toekomstige generaties even goed of slecht af als wij. Dit verondersteld dat grondstoffen in de grond (zoals olie) geen intrinsieke waarde hebben voor mensen, maar alleen een gebruikswijze. Het Hartwick-perspectief biedt een duidelijke uitdaging aan het ontwikkelen van een alternatieve brandstoftechnologie bij transport. Het ‘Strong Sustainability Concept’ biedt een duidelijke richtlijn aan hoe die technologie moet worden ont26

Uit figuur 3 blijkt dat de reserves, uitgedrukt in de Statistical Life Index, inderdaad constant zijn gebleven sinds 1988.


15

wikkeld: met zo min mogelijk milieu-impact. Dergelijke concepten zijn ook empirisch te gebruiken [Bartelmus, 1997; Pearce et al, 1990] maar zijn - voor zover wij weten - niet toegepast op de waterstofeconomie27. Conclusies en aanbevelingen voor NWO De waterstofeconomie is een aansprekende visie op de toekomst van onze energievoorziening. Visies gaan zo ver als een economie waarvan de energievoorziening geheel is gebaseerd op de energiedrager waterstof. Tussenvormen zijn tevens mogelijk, waarbij waterstof in bepaalde segmenten van de energievoorziening wordt ingezet. Bij deze visies kunnen echter meerdere kanttekeningen worden geplaatst. Ten eerste kleven er technologische en maatschappelijke barrières aan de invoering van een waterstofeconomie. Deze manifesteren zich voornamelijk op het gebied van opslag, infrastructuur en kosten. Ten tweede heeft de voorraad aardolie een grote invloed op deze visie. Indien de voorraad aardolie afneemt zal de prijs stijgen, en kan waterstoftechnologie in een stroomversnelling raken. Als laatste is de rol van de overheid in de transitie van groot belang. De economische wetenschap kan op een aantal terreinen bijdragen aan het huidige waterstofonderzoek: 1 Het duiden van ontwikkelingen in de oliemarkten. 2 Het bepalen van de goedkoopste en meest efficiënte waterstoftechnologieroutes. 3 Het uitvoeren van een maatschappelijke kostenbaten analyse van verschillende energievoorzieningsroutes gericht op het identificeren van kansen en bedreigingen voor de toepassing van waterstof. 4 Het ontwikkelen van (economische) beleidsinstrumenten die kunnen aanzetten tot een waterstofeconomie zonder dat andere technologieën die kunnen bijdragen aan klimaatdoelstellingen worden benadeeld. Ad 1) het duiden van ontwikkelingen in de oliemarkt De bovenstaande analyse heeft aangetoond dat de olieprijs waarschijnlijk de allesbepalende variabele is voor de transitie naar een waterstof-economie. Het lijkt ons daarom van belang dat er - naast ander sociaalwetenschappelijk georiënteerd onderzoek - een programma wordt gestart rondom de sociaal-economische implicaties en verwachtingen van stijgingen van de olieprijzen. Nederland heeft op dit gebied vrijwel geen academische traditie en het lijkt ons relevant om dit hiaat op te vullen, temeer daar de olie-industrie een belangrijke plaats inneemt in de Nederlandse economische structuur28. Ad 2) bepalen van de meest efficiënte waterstoftechnologieroutes Het tweede aspect wordt op dit moment al vrij uitvoerig behandeld in de literatuur. De National Academy of Sciences [NAS, 2004] heeft bijvoorbeeld voor elke keten in de waterstofeconomie bepaald hoe de kosten zich op dit moment ver27

28

16

Daarnaast is een centrale vraag bij deze twee concepten of de wijze waarop economen omgaan met risico's voor toekomstige generaties wel in overeenstemming is met de wijze waarop in het recht wordt omgegaan met risico's voor de nu levenden [Davidson, 2004]. Bij de oliemaatschappijen zijn er uiteraard wel de nodige wetenschappers bezig met dit vraagstuk.


houden en wat naar verwachting de toekomstige ontwikkeling van de kosten zal zijn. Specifiek voor brandstofcellen zijn er al veel kosten bekend [Thomas et al., 1998; Azar et al., 2004]. We zien dan ook niet een grote rol weggelegd voor nieuw maatschappelijk georiënteerd onderzoek op deze terreinen. De betrokkenen hebben zelf immers voldoende belang om tot een optimale route te komen voor een waterstofeconomie. Of die optimale route ook een optimale route is vanuit maatschappelijk oogpunt is wel een belangrijk onderwerp voor de sociale wetenschappen in het algemeen en de economie in het bijzonder. Dat is onderdeel van het derde terrein. Ad 3) maatschappelijke kosten en baten van waterstoftechnologieroutes Het derde terrein bevindt zich op het gebied van de traditionele economie en behandeld de vraag wat de rol van de overheid zou moeten zijn in de transitie naar een waterstofeconomie. Volgens de neoklassieke welvaartstheorie is de markt in principe het meest efficiënte middel om de doelstellingen te halen, alleen in het geval van marktimperfecties is overheidsingrijpen gerechtvaardigd. Met andere woorden: de uitkomst die via de markt gerealiseerd wordt, hoeft vanuit maatschappelijke optiek niet altijd optimaal te zijn. Op dit terrein ligt voor de waterstofeconomie nog veel onderzoekswerk braak. We noemen daarbij: • integrale maatschappelijke kostenbaten analyse waarbij ook de externe (milieu)kosten en (kennis) ‘spill-over’ effecten worden betrokken; • de implicaties van duurzaamheidconcepten als strong- en weak sustainability voor de wenselijkheid van het stimuleren van een waterstoftransitie; • de kansen voor waterstoftechnologie vanuit revolutionaireconomische gezichtspunten; • een analyse van ‘first-mover’ argumenten gegeven de economische structuur van Nederland (veel basisindustrie); • een inschatting van de transactiekosten als gevolg van de lock-in rondom fossiele brandstoffen; • een integrale kostenbaten analyse onder randvoorwaarden van een forse reductie van broeikasgassen waarbij de waterstofroute naast alternatieve energieroutes wordt gelegd, zoals energiebesparing en biobrandstoffen; • het ontwikkelen van indicatoren en kostenberekeningen voor de implicaties van een waterstoftransitie op de energievoorzieningszekerheid. Ad 4) ontwikkelen/aanpassen van economische beleidsinstrumenten Het vierde aspect is gelieerd aan het derde. Indien men besluit dat overheidsingrijpen in de waterstoftransitie gerechtvaardigd is, zal men moeten bepalen op welke manier dat dient te gebeuren. De economische literatuur biedt hiervoor veel aanknopingspunten [Baumol, Oates, 1988]. Deze aanknopingspunten zijn op dit moment niet of nauwelijks toegepast op de transitie naar een waterstofeconomie. De ketenanalyse in dit essay heeft duidelijk gemaakt dat er in de keten van waterstof in transporttoepassingen veel conflicten tussen economische en milieukundige aspecten te verwachten zijn. Indien de overheid niet sturend optreedt in de transitie naar een waterstofeconomie bestaat zelfs het gevaar dat deze netto een grotere milieubelasting tot gevolg heeft dan de huidige wijze van


17

mobiliteit29. Dit zou een welvaartsverslechtering kunnen betekenen en vanuit economisch oogpunt niet te prefereren zijn. Daarom lijkt het ons verstandig om een onderzoeksprogramma op te starten rondom de transitie naar een waterstofeconomie die randvoorwaarden stelt aan het milieu. Brede en nieuwe onderzoeksopzet Bestudering van een transitie naar een waterstofeconomie hoeft niet noodzakelijkerwijs te gebeuren binnen het traditionele kader van de economische wetenschappen, zoals hier geschetst. Jaap van Ginneken, die onderzoek doet naar hypes, zei daarover in het [NRC-Handelsblad, 11 Mei 2002]: ‘De sociale wetenschappen hebben ooit een metaprincipe uit de natuurwetenschappen overgenomen en dat is het geloof in de heilige drie-eenheid 'meten is weten, weten is voorspellen, voorspellen is beheersen'. Veel sociale wetenschappers houden daar nog steeds aan vast. Ze gaan er van uit dat de publieke opinie een keurige optelsom is van individuele opinies. Maar wat we op dit moment óók van de natuurwetenschappen kunnen leren is dat er systemen en processen bestaan die zich totaal aan deze logica onttrekken en die in heel andere termen moeten worden geproblematiseerd. Daarom hanteer ik het uitgangspunt dat de publieke opinie niet een keurige optelsom van individuele opinies is, maar dat de som meer is dan de afzonderlijke delen. Beeldvorming is heel belangrijk bij een onderwerp als de transitie naar een waterstof-economie. Daarom lijkt ons een apart onderzoeksprogramma naar hoe hypes ontstaan en verdwijnen, aangevuld met analyses uit de welvaartstheorie ons een vruchtbaar onderzoeksthema voor de toekomst. Het lijkt ons van belang dat onderzoeksprogramma’s breder worden opgezet dan in het verleden het geval is, omdat juist de sociale wetenschappen niet langer en alleen het domein zijn van de academische traditie. Erik de Gier, hoofd van het SISWO te Amsterdam, stelde het onlangs als volgt30. ‘De sociale wetenschappen hebben van oudsher een sterke academische oriëntatie. In de afgelopen decennia is er echter in de context van de zich ontwikkelende kenniseconomie of kennissamenleving een nieuwe meer flexibele vorm van kennisproductie ontstaan in de sfeer van de toegepaste technische wetenschappen. Deze ontwikkeling heeft ook grote gevolgen voor de kennisproductie in de sociale wetenschappen. De belangrijkste verschillen tussen de nieuwe, moderne vorm van kennisproductie en de traditionele zijn: • een probleem georiënteerde context vervangt de vroegere academische context- een verschuiving van een disciplinaire naar een interdisciplinaire oriëntatie; • heterogene organisatievormen komen in de plaats van homogene organisatievormen; • in plaats van hiërarchische structuren ontstaan meer platte, flexibele en tijdelijke structuren; 29

30

18

In feite geven enkele ‘well to wheel’ studies ook aan dat het energetisch rendement van een waterstofauto slechter is dan dat van een hybride benzineauto. Indien waterstof dus met fossiele brandstoffen wordt opgewekt, kan dit een milieuverslechtering tot gevolg hebben. Lezing van Prof. Dr. Erik de Gier, directeur SISWO/Social Science Foresight, ter gelegenheid van het symposium ‘Vijftig jaar Bibliografie Nederlandse Sociale Wetenschappen’ op 22 februari 2002.


• •

reflexiviteit en 'social accountability' vervangen de academische wijze van kwaliteitscontrole; de focus op de universiteit verplaatst zich naar een veelheid van academische en niet-academische instituties’.

De door de Gier geschetste ontwikkelingen zouden ook gevolgen moeten hebben voor de inzet van onderzoeksgelden ten behoeve van de transitie naar een waterstofeconomie.


19

20


Literatuur

AcceptH2, 2004 Accept H2; http://www.accepth2.com; 10-05-2004 bekeken Arthur, 1988 Arthur, W.B., 1988, ‘Competing technologies: an overview’, in .In: G. Dosi, C. Freeman, R. Nelson, G. Silverberg and L. Soete (eds), Technical change and economic theory_, Pinter Publishers, London, pp. 348-362 Azar et al., 2004 C. Azar, K. Lindgren, B.A. Andersson.; Hydrogen or methanol in the transport sector; http://frt.fy.chalmers.se/PDF-docs/CA/KFB_final_March_17.pdf; Bekeken 20-04-2004 Barnett, Morse, 1963 Barnett, H.J., Ch. Morse, 1963. Scarcity and Growth: The Economics of Natural Resource Availability. 3rd reprint 1973, John Hopkins University Press, Baltimore Bartelmus, 1997 Bartelmus, P., 1997. Whither economics? From optimality to sustainability? Environment and Development Economics, 2: 321-343 Bator, Francis, 1958 Bator, Francis, (1958). ‘The Anatomy of Market Failure. ‘The Quarterly Journal of Economics, Vol. 72, pp. 351-379 Baumol, Oates, 1988 Baumol, W.J. and W.E. Oates, 1988. The Theory of Environmental Policy. Cambridge University Press, Cambridge Bruyn, S.M. de, 2000 Bruyn, S.M. de, 2000. 'Economic Growth and the Environment: an empirical analysis'. Kluwer Academic Publishers, 2000 Canton, 2002 Canton, Erik, 2002: ‘Onderwijs, R&D en economische groei’, CPB memorandum no. 24, Den Haag Carson, R.T., et al., 1997 Carson, R.T., Y. Jeon and D.R. McCubbin, 1997. The relationship between air pollution emissions and income: US data. Environment and Development Economics, 2: 433-450.


21

Club of Rome, 1972 Club of Rome, 1972. The Limits to Growth: a report for the Club of Rome’s project on the predicament of mankind. Meadows, D.H., D.L. Meadows, J. Randers and W. Behrens, 1972. Earth Island, London CPB, 2004a CPB, 2004a. Energy Policies and Risks on Energy Markets: A cost-benefit analysis., J. de Joode, D. Kingma, M. Lijesen, M. Mulder, V. Shestalova, Centraal Planbureau, Den Haag CPB, 2004b CPB, 2004b, Four Futures for Energy Markets and Climate Change, J. Bollen, T. Manders, M. Mulder, Centraal Planbureau, Den Haag Davidson, 2004 Discontovoet klimaatschade behoeft politieke keuze; Marc Davidson; ESB 4436 (25 juni); blz. 290-293; 2004 Deffeyes, K., 2001 Deffeyes, K., 2001. ‘Hubbert's Peak: The Impending World Oil Shortage’, Princeton University Press Deming, D., 2000 Deming, D., 2000. ‘Oil: Are We Running Out?’, Paper presented before the 2nd Wallace E. Pratt Conference, January 12-16, 2000, San Diego Dings et al., 1999 Dings, J.M.W., P. Janse, B.A. Leurs en M.D. Davidson, 1999. ‘Efficiënte prijzen voor het verkeer: Raming van maatschappelijke kosten van het gebruik van verschillende vervoermiddelen’ CE Delft Dorsi, G. et al., 1988 Dosi, G. and L. Orsenigo, 1988. Coordination and transformation: an overview of structure, behaviours and change in evolutionairy environments. In: G. Dosi, C. EC 2, 2001 European Commission White Paper - European transport policy for 2010: time to decide Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities 2001 ECN, 2001 Reijers, H.Th.J., A. de Groot, P. Lako.; Evaluatie van waterstof-gebaseerde concepten en systemen; ECN, april 2001 Fanning, L. M., 1950 Fanning, L.M., 1950. A case history of oil-shortage scares, in, Our Oil Resources (Second Edition), Fanning, L. M., ed., pp. 306-406: McGraw-Hill, New York

22


FCPropulsion, 2004 FCPropulsion, 2004. Fuelcell Propulsion Institute; www.fuelcellpropulsion.org; 10 mei 2004 bekeken Floris, N.E., et al., 1995 Flores, N.E. and R.T. Carson, 1995. The relationship between income elasticities of demand and willingness to pay. University of California, Discussion paper 953, San Diego Freeman III, 1993 Freeman III, A.M., 1993. The Measurement of Environmental and Resource Values: Theories and Methods. Resource for the Future, Washington DC Freeman, Soete, 1997 Freeman, C. en L. Soete, 1997: The economics of industrial innovation (derde druk), MIT Press, Cambridge Hartwick, 1977 Hartwick, J.M., 1977. Intergenerational Equity and the Investing of Rents from Exhaustible Resources. American Economic Review, 67: 972-974 Hennipman, 1977 Hennipman, P., 1977. Welvaartstheorie en economische politiek. Edited by H. van den Doel and A. Heertje, Samson, Alphen a/d Rijn Hoogenraad, W. 2004 Hoogenraad, W. 2004. Op weg met Waterstof: Kansen en knelpunten voor waterstof als energiedrager in transporttoepassingen. Rapport, CE-Delft Jones, Williams, 1998 Jones, C.I., en J.C. Williams (1998), ‘Measuring the social return to R&D’, Quarterly Journal of Economics, 113(4), 1119-1135 Maddy J, et al., 2003 Maddy J., Cherryman S; Hawkes F R; Hawkes D L; Dinsdale R M; Guwy A J; Premier G C; Cole S.. 2003 ‘HYDROGEN 2003’, University of Glamorgan, Wales, http://www.h2wales.org.uk/Project/publications.html, versie ingezien op 03/8/2004 NAS, 2004 National Academy of Science; The hydrogen economy: Opportunities, costs, barriers, and R&D needs; National Acadamies Press, Washington, 2004 Odell, P.R., 1994 Odell, P.R., 1994. ‘World Oil Resources, Reserves and Production,’The Energy Journal, Vol.15, Special Issue, The Changing World Petroleum Market, 1994 OPEC, 2003 OPEC, 2003. Annual Statistical Bulletin, 2003, OPEC, Vienna Austria


23

Padró et al., 1999 C.E.G. Padró, V. Putsche; Survey of the Economics of Hydrogen Technologies; NREL; September 1999 Pearce, et al., 1990 Pearce, D., E. Barbier, A. Markandya (1990). Sustainable development: economics and environment in the Third World. Edward Elgar, Aldershot Pigou, A.C., 1952 Pigou, A. C., 1952. Essays in economics. Macmillan, London. Popp, David, 2003 Popp, David, 2003: ‘Lessons from patents: using patents to measure technological change in environmental models’, NBER Working Paper 9978, Cambridge MA Porter, M.E., 1980 Porter, M.E., 1980. Competitive Strategy: Techniques For Analyzing Industries And Competitors. The Free Press, New York Year Published: 2001 Reijers, 2001 Reijers, H.Th.J., A. de Groot, P. Lako. Evaluatie van waterstof-gebaseerde concepten en systemen. ECN, april 2001 Rifkin, J., 2002 Rifkin, J., 2002. The Hydrogen Economy , Tarcher/Putnam Romer, 2000 Romer, P.M., 2000: ‘Should the government subsidize supply or demand in the market for scientists and engineers?’, NBER Working Paper 7723, Cambridge MA Roobeek, 1988] Roobeek, A.J.M., 1988: Een race zonder finish: de rol van de overheid in de technologiewedloop: een politiek-economische analyse van het technologiebeleid in zeven industrielanden, VU Uitgeverij, Amsterdam Schumpeter, J.A., 1934 Schumpeter, J.A., 1934. The Theory of Economic Development. Harvard University Press, Cambridge. Tennet, 2003 Tennet, 2003: Telefonische informatie Eppie Pelgrim, Tennet

24


Thomas et al, 1998 C.E.S. Thomas, B.D. James, F.D. Lomax Jr. et al.; Integrated analysis of hydrogen passenger vehicle transportation pathways. In Proceedings of the 1998 US DOE Hydrogen Programme Review. Directed Technologies, Inc. Arlington, Vinginia, 1998 Tietenberg, T., 1985 Tietenberg, T., 1985, Emission Trading: An Exercise in Reforming Pollution Policy. Resources for the Future, Washington DC USGS, 1998 USGS, 1998. ‘World Conventional Crude Oil and Natural Gas: Identified Reserves, Undiscovered Resources and Futures’, USGS Open-File Report 98-468 by C. D. Masters, D. H. Root, and R. M. Turner Van den Bergh, J.C.J.M. Gowdy, 1998 van den Bergh, J.C.J.M. and J.M. Gowdy, 1998. Evolutionary theories in environmental and resource economics: approaches and applications. Tinbergen Institute, Discussion Paper 98-122/3 Van den Doel, J., 1980 Van den Doel, J., 1980. Demokratie en welvaartstheorie: een inleiding in nieuwe politieke ekonomie, editie 1980, Samson Uitgeverij, Alphen a/d Rijn. Victor, P.A., 1991 Victor, P.A., 1991. Indicators of sustainable development: some lessons from capital theory. Ecological Economics, 4: 191-213 Witt, U. (ed), 1993 Witt, U. (ed), 1993. Evolutionary Economics. Edward Elgar, Aldershot


25

De waterstoftransitie als economisch vraagstuk

Recommend Documents