Zonne- en windenergie zijn duur
Zon en wind als energiebronnen hebben het voordeel dat er geen brandstofkosten zijn. Bovendien nemen de bouwkosten af: het bouwen van zonnepanelen en windturbines is in de loop der jaren goedkoper geworden. Maar de bouwkosten zeggen niet alles. Zonne- en windenergie zijn aanbodgestuurd. Ze leveren energie als de wind waait of de zon schijnt, onafhankelijk van de werkelijke vraag op dat moment.
Alleen stroom als het stevig waait en de zon schijnt
Beweringen zoals op de website van Urgenda dat ‘één windmolen wel 2 tot 3000 huishoudens van stroom kan voorzien’, is dan ook maar de halve waarheid (of eigenlijk een hele leugen). Er is alleen zoveel stroom als het hard waait (windkracht 6 of meer). Een windmolen op land levert gedurende het jaar maar 23% van het vermogen dat het maximaal kan leveren (bron: Wikipedia). Zonnepanelen blijven zelfs steken op 10% van het maximale vermogen. Een groot deel van de tijd zijn nog steeds conventionele centrales nodig om de energie te leveren.
In het elektriciteitsnetwerk moeten veel aanpassingen plaatsvinden om zeker te stellen dat er ook stroom is als het onvoldoende waait of als de zon onvoldoende schijnt. Er zijn daardoor veel verborgen kosten, de zogenaamde systeemkosten, die te maken hebben met inpassen van de energiebronnen in het netwerk.
De problemen ontstaan vooral als het aandeel van zon en wind relatief groot is. Dat is het geval als we de plannen van het klimaatakkoord gaan uitvoeren. Daarin is bepaald dat in 2030 wind en zon in totaal ten minste 84.000 GWh (= 84 miljard kilowattuur) aan energie moeten opleveren. Om zoveel energie op te wekken, moeten er heel veel windmolens en zonnepanelen bij komen. Het piekvermogen groeit tot wel 37 GW in 2030. Ter vergelijking: op dit moment is het gemiddeld vermogen dat nodig is in de orde van 12 GW.
Door het sterk fluctuerende aanbod aan energie moeten er in het netwerk bovendien veel extra kosten gemaakt worden. Zo krijgen bestaande centrales steeds meer de functie van backup voor als het niet waait of als de zon niet schijnt, waardoor die centrales veel minder gunstig kunnen leveren en het rendement afneemt. Ook wordt het ook steeds moeilijker om het netwerk stabiel te houden en de leveringszekerheid te garanderen. De OESO heeft in 2019 uitgerekend dat als de helft van alle stroom afkomstig is van zon en wind deze zogenaamde systeemkosten met 30% tot 50% toenemen. Het hoogste percentage geldt als je niet de beschikking hebt over stuwmeren om de energie op te slaan (wat in Nederland het geval is).
Kosten in Nederland
In Nederland is niet erg duidelijk hoe hoog de kosten voor hernieuwbare energie precies zijn. Op de energierekening is weliswaar een post energiebelasting zichtbaar, maar een deel blijft verborgen in de netwerk- en leveringskosten.
Toch is een goede indicatie te krijgen voor de absolute hoogte van de kosten van zonne- en windenergie in Nederland door een vergelijking te maken met andere Europese landen. In onderstaande grafiek zijn voor elk land de totale jaarlijkse variabele energiekosten per huishouden weergegeven. Er is uitgegaan van een gemiddeld verbruik per huishouden in 2017 van 2770 kWh elektriciteit en 1240 m3 aardgas per jaar (bron: ECN, nationale Energieverkenning pag. 153). De prijsniveaus zijn afkomstig van Eurostat en de gegevens over het opgesteld vermogen komen van Wikipedia (wind, zon). Alle cijfers hebben betrekking op 2017 (het laatste jaar waarin alle gegevens beschikbaar zijn).
De grafiek laat een opvallend verband zien: hoe groter het opgesteld vermogen aan zon en wind, hoe hoger de jaarlijkse energiekosten per huishouden. Er is een duidelijke correlatie (van 0,83). Maar uit de grafiek is meer af te leiden. Het laat zien dat zonder zon- en wind (dus opgesteld vermogen = 0) de kosten per huishouden gemiddeld in Europa uitkomen op €679 per jaar. Dat is dus het bedrag wat we zouden hebben betaald als Nederland niet had gekozen voor hernieuwbare energie.
In de Nederland bedroegen de variabele energiekosten in 2017 €1264. Een bedrag van €585 (€1264 - €679) is dus toe te schrijven extra kosten voor hernieuwbare energie. Dit bedrag is versleuteld in energiebelasting, maar ook in hogere leverings- en netwerkkosten. Dit betekent dat met 7,8 miljoen huishoudens in 2017 de jaarlijkse kosten €585 x 7,8 miljoen = €4,6 miljard hoger waren dan in de situatie zonder zon en wind. 
Zelfs als de energiekosten voor de burgers de komende jaren gelijk zouden blijven, is dit bedrag een veelvoud van het bedrag van gemiddeld €1 miljard per jaar dat het Planbureau voor de Leefomgeving heeft berekend voor alle maatregelen uit het energieakkoord. Het is duidelijk dat het Planbureau het overgrote deel van de verborgen kosten niet heeft meegenomen.
Verdere toename van de kosten
De hier genoemde cijfers hebben betrekking op 2017. Het aandeel zon en wind in de productie van stroom bedroeg in dat jaar ruim 13%. Met het aannemen van de klimaatwet in 2019 komt de uitrol van zon en wind in een stroomversnelling. De kosten van windmolens en zonnepanelen zijn iets gedaald, een trend die zeker voor zonnepanelen waarschijnlijk zal doorlopen. Maar dat weegt niet op tegen de hierboven genoemde systeemkosten die meer dan evenredig zullen toenemen en de dalende opbrengsten per megawatt geïnstalleerd vermogen bij een groter aandeel van zonne- en windenergie. Het getoonde verband zal de komende jaren zeker niet gunstiger worden.
Dat betekent dat als het aandeel zon en wind toeneemt van 13% in 2017 naar bijvoorbeeld 50% in 2030, de jaarlijkse extra kosten voor stroomopwekking 3 tot 4 keer hoger zullen zijn dan €4,6 miljard, dus in de orde van €14 tot €18 miljard per jaar.
Met 50% zonne- en windenergie in 2030 besparen we in Nederland een uitstoot van ongeveer 24 megaton CO₂ per jaar. Met de berekende kosten van €14 tot €18 miljard komt dit neer op €570 tot €760 per bespaarde ton CO₂. Ter vergelijking: bij CO₂-besparing door het planten van bomen bedragen de kosten niet meer dan €5 per ton CO₂.
Waterstof
Om dit te realiseren zijn echter twee conversieslagen nodig, eerst van stroom naar waterstof (elektrolyse) en daarna van waterstof naar stroom (brandstofcel). Beide stappen samen plus het extra energietransport zorgen als snel voor een verlies van 70% van de opgewekte energie. Dat betekent dus dat er drie keer zoveel windmolens en zonnepanelen nodig zijn om dezelfde hoeveelheid stroom te leveren. De kosten per kilowattuur zullen navenant stijgen, nog afgezien van de investeringen die nodig zijn voor de omzetting van en naar waterstof. Ook de belasting voor het milieu van de extra windmolens en zonnepanelen zal dan nog veel verder toenemen.