Wat is een terawatt? De meeteenheid achter de energietransitie
Terawatt is een eenheid van vermogen: duizend miljard watt, oftewel 1012 watt — al wordt die superscript in de praktijk meestal gewoon als "10 tot de macht 12" geschreven. Het voorvoegsel "tera" betekent duizend miljard, zoals "kilo" duizend betekent en "mega" een miljoen. Een gewone gloeilamp verbruikt ongeveer 60 watt; een grote kolen- of kerncentrale levert doorgaans rond de 1 gigawatt (1 miljard watt). Om aan één terawatt te komen heb je dus ruwweg duizend van zulke centrales tegelijk nodig, allemaal op vol vermogen.
Het getal duikt vooral op zodra iets de schaal van een land, een continent of de hele wereld bereikt. De mensheid gebruikt gemiddeld ongeveer 19 terawatt aan energie, dag en nacht, het hele jaar door — voor elektriciteit, verwarming, industrie en transport samen. Wie het over terawatts heeft, praat dus eigenlijk over de grootste energiestromen die bestaan: van de zonne-energie die op de aarde valt (ruim honderdduizend terawatt) tot het piekvermogen van 's werelds krachtigste laser, die gedurende een oogwenk meer vermogen levert dan het complete Amerikaanse elektriciteitsnet op dat moment gebruikt.
Wat is het precies?
Vermogen (watt) is niet hetzelfde als energie (joule of kilowattuur). Vermogen zegt hoe snel energie op een bepaald moment wordt geleverd of verbruikt; energie is de totale hoeveelheid die over een periode is overgedragen. Een terawattuur (TWh) is daarom energie — het equivalent van een terawatt die precies een uur lang wordt geleverd — terwijl een terawatt (TW) een momentopname is van hoe hard er op dat instant stroom wordt geleverd.
De schaal van elektrisch vermogen loopt in stappen van duizend: watt, kilowatt (103), megawatt (106), gigawatt (109) en terawatt (1012). Een zonnepaneel op een dak levert een paar honderd watt. Eén windturbine op zee haalt enkele megawatt. Een heel windpark of een kerncentrale zit in de gigawattklasse. Pas wanneer je alle centrales, windparken en zonneparken van een continent optelt, kom je in de buurt van terawatts.
Belangrijk is het onderscheid tussen geïnstalleerd vermogen (het maximale piekvermogen dat een installatie in theorie kan leveren) en het werkelijk geleverde, gemiddelde vermogen. Een zonnepark levert alleen piekvermogen op een heldere middag; 's nachts is dat nul. De verhouding tussen gemiddeld en piekvermogen heet de capaciteitsfactor. Bij zonne-energie ligt die doorgaans rond de 10 tot 20 procent, bij wind rond de 30 tot 45 procent en bij kerncentrales vaak boven de 80 procent. "Eén terawatt aan zonnepanelen" levert dus iets heel anders op dan "één terawatt aan kerncentrales" — een nuance die in nieuwsberichten vaak ontbreekt.
Wat wil men ermee bereiken?
De terawatt is geen technologie op zich, maar een meetlat. Energiebureaus, onderzoekers en beleidsmakers gebruiken hem om de omvang van de wereldwijde energietransitie te bevatten: hoeveel zonnepanelen, windturbines, batterijen en netten moeten er wereldwijd bijkomen om fossiele brandstoffen te vervangen? Die antwoorden lopen al gauw in de tientallen terawatts.
In de natuurkunde en fusie-energie speelt de eenheid een andere rol. Daar gaat het niet om continu geleverd vermogen, maar om extreme piekvermogens die slechts een fractie van een seconde duren — genoeg om, heel kort, de fysische omstandigheden in de kern van een ster na te bootsen. Het doel is niet om terawatts het elektriciteitsnet op te sturen, maar om te bewijzen dat kernfusie meer energie kan opleveren dan erin wordt gestopt.
Daarnaast wordt de terawatt steeds vaker gebruikt om de groeiende stroomhonger van datacenters en kunstmatige intelligentie in perspectief te plaatsen. Individuele datacenters zitten nog in de megawatt- tot gigawattklasse, maar opgeteld beginnen ze wereldwijd een merkbare hap uit het totale elektriciteitsverbruik te nemen.
Voorbeelden uit de praktijk
Wereldwijd energieverbruik. Volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA) verbruikte de wereld in 2023 gemiddeld ongeveer 19 terawatt aan primaire energie — olie, gas, kolen, kernenergie en hernieuwbare bronnen samen. Alleen al de elektriciteitsproductie komt gemiddeld uit op zo'n 3 terawatt.
Zonne-energie passeert de terawatt-grens. Eind 2022 stond er wereldwijd voor het eerst meer dan 1 terawatt aan zonnepanelen geïnstalleerd, meldden IEA en IRENA (het internationale agentschap voor hernieuwbare energie). Het duurde ruim zestig jaar sinds de uitvinding van de zonnecel om die eerste terawatt te bereiken; op basis van de huidige groeicijfers komt de tweede terawatt er in slechts enkele jaren bij.
De National Ignition Facility (NIF). In december 2022 slaagde het Amerikaanse Lawrence Livermore National Laboratory er voor het eerst in om met laserfusie meer energie uit een fusiereactie te halen dan de lasers erin hadden gestopt. De 192 laserbundels van NIF leveren tijdens een puls van enkele nanoseconden een piekvermogen van naar schatting 500 terawatt — kort meer dan het gehele Amerikaanse elektriciteitsnet op enig moment gebruikt. Het gaat hier nadrukkelijk om een piekvermogen gedurende een oogwenk, niet om bruikbare, continue energie.
Terabase Energy. Dit Amerikaanse bedrijf, opgericht in 2019 en onder meer gesteund door Bill Gates' Breakthrough Energy Ventures, ontwikkelt robots die zonneparken automatisch bouwen. Het bedrijf noemt zijn eigen doelstelling expliciet de opschaling van zonne-energiebouw naar "terawatt-schaal".
Windenergie. Volgens de Global Wind Energy Council stond er eind 2023 wereldwijd ongeveer 1 terawatt aan windvermogen opgesteld, met China als koploper. Samen overschrijden zon en wind inmiddels ruim 2 terawatt aan geïnstalleerd vermogen — nog altijd een fractie van wat nodig is voor een grotendeels hernieuwbaar wereldwijd energiesysteem.
Hoe ver is de techniek?
Voor hernieuwbare energie is de trend duidelijk: zonne- en windvermogen groeien wereldwijd met dubbele-cijferige percentages per jaar, en de terawatt-drempel is voor beide inmiddels gepasseerd of bijna gepasseerd. Toch waarschuwen energieanalisten, onder meer verbonden aan het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory (NREL) en het Duitse Fraunhofer ISE-instituut, dat er richting 2050 in de meeste transitiescenario's tientallen terawatts aan extra hernieuwbaar vermogen nodig zijn om fossiele brandstoffen grotendeels te vervangen — een veelvoud van wat er nu staat. Het tempo moet dus fors omhoog, en knelpunten als netcapaciteit, grondstoffen en vergunningen vertragen de opschaling.
Kernfusie staat op een heel ander punt. De doorbraak van NIF in 2022 en de herhalingen daarna zijn wetenschappelijk belangrijk, maar leveren geen bruikbare elektriciteit: de netto-energiewinst is nog altijd duizenden keren te klein om ook maar het laser-systeem zelf opnieuw op te laden. De internationale testreactor ITER, in aanbouw in Frankrijk, mikt op een fusievermogen van 500 megawatt — een factor twintigduizend onder een terawatt — en zal, na herhaalde vertragingen, op zijn vroegst in de jaren dertig zijn eerste fusieplasma's produceren. Commerciële fusiecentrales die daadwerkelijk stroom aan het net leveren, worden door de meeste experts op zijn vroegst na 2040 verwacht, met aanzienlijke onzekerheid over die inschatting.
De groei van datacenters en AI-rekenkracht is het meest recente hoofdstuk. De IEA schat het wereldwijde stroomverbruik van datacenters in 2022 op ruim 0,05 terawatt aan gemiddeld continu vermogen (ongeveer 460 terawattuur per jaar), oplopend tot een geschatte 0,07 tot 0,12 terawatt in 2026. Dat is klein vergeleken met de totale wereldwijde energievraag, maar het groeitempo zorgt al lokaal voor spanning op elektriciteitsnetten, bijvoorbeeld rond Dublin en in delen van de Amerikaanse staat Virginia.
Wie werken eraan?
Op het gebied van monitoring en beleid zijn het Internationaal Energieagentschap (IEA) in Parijs en het International Renewable Energy Agency (IRENA) in Abu Dhabi de belangrijkste bronnen van terawatt-schattingen en vooruitzichten. Zij werken met bijna alle landen ter wereld samen om productie- en verbruikscijfers te verzamelen.
Voor kernfusie is het Amerikaanse Lawrence Livermore National Laboratory, beheerder van de NIF-laser, de belangrijkste speler op het gebied van laserfusie. Daarnaast bouwt een internationaal consortium van 35 landen — waaronder de Europese Unie, de Verenigde Staten, China, Rusland, Japan, Zuid-Korea en India — gezamenlijk aan ITER, de grootste tokamak-fusiereactor ter wereld. Ook particuliere fusiebedrijven zoals Commonwealth Fusion Systems (VS) en Tokamak Energy (VK) proberen sneller resultaat te boeken dan de trage overheidsprogramma's.
De opschaling van zonne-energie wordt vooral gedreven door grote fabrikanten als LONGi, JinkoSolar en Trina Solar in China, aangevuld met bedrijven als First Solar in de Verenigde Staten en installatiebedrijven zoals het eerder genoemde Terabase Energy. China is met afstand de grootste producent én afnemer van zonnepanelen en windturbines, en bepaalt daarmee grotendeels het tempo waarin de wereld de terawatt-schaal van hernieuwbare energie dichterbij brengt.