Taiwan Balanceren Tussen Klimaatambities en Chipproductie
Hsinchu, Taiwan – Een kraanvogel vliegt over een stille rijstakker, terwijl het water langzaam op de achtergrond stroomt. Dit is een vredig en stereotypisch beeld van het Oost-Aziatische platteland. Weinig lijkt erop te wijzen dat ik slechts enkele kilometers verwijderd ben van een van de hartslagen van de wereldeconomie.
Dit is Hsinchu, een kleine stad dicht bij Taipei in Taiwan. Het is letterlijk wat je het Silicon Valley van de wereld zou kunnen noemen.
Enkele kilometers van de rustige rijstvelden rijzen gigantische gebouwen uit de grond, met permanente airconditioning die zoemt boven het drukke verkeer. Dit zijn de fabrieken die de siliciumchips of halfgeleiders bouwen die onze smartphones, computers en zelfs kunstmatige intelligentiesystemen zoals ChatGPT laten functioneren.
Toch botsen deze twee werelden, rustige natuur en hightech productie, steeds vaker op het eiland.
Taiwan is de wereldleider in de productie van computerchips. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited (TSMC) is de grootste chipfabrikant in Taiwan. Tegen het derde kwartaal van 2024 had het 64 procent van de wereldwijde halfgeleider-markt veroverd, volgens onderzoeksbureau Counterpoint. De op één na grootste speler, het Zuid-Koreaanse Samsung Foundry, vertegenwoordigde slechts een verre 12 procent.
Chipproductie maakt een aanzienlijk deel uit van de Taiwanese economie en draagt voor 25 procent bij aan het bruto binnenlands product (BBP) van het eiland. In 2020 was de marktwaarde van TSMC gelijk aan de helft van de omvang van de Taiwanese economie, volgens een studie uit die tijd.
Weinig landen lijken de Taiwanese chipproductie te kunnen overtreffen. Echter, dit succes in de halfgeleiderindustrie roept ook vragen over duurzaamheid op.
Chipproductie verbruikt grote hoeveelheden water en energie en stoot emissies uit door chemicaliën. TSMC alleen verbruikt ongeveer 8 procent van de elektriciteit van het eiland, volgens een recent rapport van S&P Global Ratings.
“Halfgeleiders zijn ook een snelgroeiende industrie, wat op zijn zachtst gezegd zorgwekkend is.” Dit leidt zelfs tot conflicten met de boeren die in de nabijheid van de chipfabrieken wonen.
In 2021, tijdens een droogte, stopte de Taiwanese regering de irrigatie van boerderijen zodat de enorme chipfabrieken het bespaarde water konden gebruiken. Tegenwoordig groeit de bezorgdheid over hoe zonneparken, die nodig zijn om de chipproductie van stroom te voorzien, landbouwgrond kunnen innemen.
“Dat is een grote vergissing.”
In de Hsinchu-regio van Taiwan zijn rustige natuur en hightech productie een voorbeeld van de toenemende botsingen op het eiland.
‘Gekke’ AI Terwijl het waterverbruik van chipfabrieken de afgelopen jaren veel internationale aandacht heeft gekregen, wordt het op het eiland zelf als oud nieuws beschouwd. Halfgeleiderfabrikanten recyclen al het meeste water dat ze gebruiken, en de overheid heeft sinds de droogte van de afgelopen jaren geïnvesteerd in meer waterinfrastructuur.
De Taiwanese maken zich vandaag de dag echter zorgen over het energieverbruik van de industrie. Kunstmatige intelligentie heeft in de afgelopen jaren grote doorbraken bereikt, aangewakkerd door de grote taalmodellen van Amerikaanse bedrijven zoals OpenAI en tools zoals ChatGPT. Deze revolutie werd aangedreven door chips die voor een groot deel in Taiwan werden vervaardigd.
De hype rond AI zorgt er op zijn beurt voor dat de enorme chipfabrieken in Taiwan op volle toeren draaien.
“Daardoor wordt het energieverbruik van de halfgeleiderindustrie een groot probleem voor Taiwan, vanwege de toenemende emissies en zelfs mogelijke tekorten.”
In alle gekte zou het klimaat wel eens vergeten kunnen zijn. “Het belangrijkste doel is nu om AI en de bijbehorende toeleveringsketens te ontwikkelen,” zei Chang. “Energie is geen grote zorg. De overheid zou actiever moeten zijn in het ontwikkelen van duurzame energie.”
Langzame hernieuwbare energie Een belangrijk probleem is hier de Taiwanese energiemarkt. Taiwan is momenteel bezig met het afschaffen van zijn kernreactoren. De bouw van zonne- en windenergie blijft echter achter.
“Taiwan is nog steeds sterk afhankelijk van fossiele brandstoffen,” zei Chang. “Meer dan 80 procent van onze energievoorziening komt uit gas en kolen.” Slechts 11 procent van de energievoorziening van Taiwan tussen september 2023 en augustus 2024 kwam uit wind, zon en waterkracht, volgens de Energiedienst.
Een afnemend aandeel van kernenergie droeg nog eens 5,6 procent bij.
De Taiwanese overheid stelde in 2016 een doelstelling van 20 procent hernieuwbare energie tegen 2025, die het bijna zeker niet zal halen. Offshore windenergie loopt bijvoorbeeld achter op de overheidsdoelstellingen. In 2018 gaf Taiwan 5,7 gigawatt (GW) offshore windenergie in opdracht om tegen 2025 te worden geïnstalleerd.
Tegen 2024 had de overheid haar doelstellingen verlaagd en hoopte dat tussen de 2,56 GW en 3,04 GW dat jaar gereed zou zijn.
Windenergie loopt vooral tegen de lokale regelgeving van Taiwan aan. De overheid eist dat zeer hoge percentages van de windturbines en andere componenten lokaal worden geproduceerd. Deze lokale productie pakt echter niet snel genoeg op.
“Je kunt niet zo snel een nieuwe toeleveringsketen opbouwen,” zei Kubitschek. “Taiwan heeft zijn eerste commercieel schaalbare offshore windpark pas in 2017 gebouwd. Het kost tijd om een binnenlandse windenergiesector te creëren.”
Zonne-energie stuit ook op barrières. Zonnepanelen op daken zijn grotendeels verzadigd op het eiland. Grootschalige zonneparken zijn op hun beurt omstreden vanwege landgeschillen. Groepen zoals boeren zijn bang dat ze inbreuk zullen maken op landbouwgrond, wat leidt tot protesten en rechtszaken.
Chia-wei Chao hoopt dit te veranderen.
Voorlopig blijft de Taiwanese energiemarkt afhankelijk van fossiele brandstoffen. Ondertussen neemt het energieverbruik van de halfgeleiderindustrie snel toe. Dat is een probleem voor de chipfabrikanten. Ze worden door hun klanten onder druk gezet om groener te worden.
Apple, een prominente koper van TSMC-chips, wil dat zijn grote leveranciers zich committeren aan 100 procent hernieuwbare energie tegen 2030 – een verre doelstelling gezien de huidige trends. De elektriciteitsprijzen in Taiwan stijgen ook snel, en de dreiging van stroomuitval neemt toe.
Volgens Kubitschek zijn bredere veranderingen nodig in de Taiwanese energiemarkt, waaronder het versoepelen van lokale regelgeving, het hervormen van vergunningen en het heroverwegen van de rol van Taipower, het door de overheid beheerde energiebedrijf. Echter, Kubitschek zegt dat dergelijke hervormingen waarschijnlijk nog ver weg zijn. Greenpeace wil ondertussen deze conundrum omzeilen en eist dat bedrijven zoals TSMC hun eigen duurzame energie-installaties bouwen.
CHIPS-wetten De problemen van Taiwan met de halfgeleiderproductie zijn echter niet uniek. Sinds COVID-19 en de bijbehorende tekorten aan cruciale goederen zoals halfgeleiders, willen landen als de Verenigde Staten en de Europese Unie meer chips lokaal produceren.
Zowel de VS als de EU hebben wetgeving aangenomen om de binnenlandse chipproductie te ondersteunen, hoewel de Amerikaanse president-elect Donald Trump zijn land hard heeft bekritiseerd vanwege de CHIPS and Science Act. Zowel de VS als de EU stuiten nu op soortgelijke problemen als Taiwan.
In de VS worden bijvoorbeeld nieuwe chipfabrieken geplaatst in gebieden die gevoelig zijn voor droogte. TSMC investeert $12 miljard in een fabriek in de woestijngebieden van Arizona. Dat is slecht gepland, volgens Lepawsky van de Memorial University of Newfoundland. “De [VS] CHIPS Act hield geen rekening met het waterverbruik. Dat zal in de toekomst problemen veroorzaken.”
In Europa groeien ook de zorgen over de milieueffecten van chipproductie. In 2022 kondigde de EU aan dat het het aandeel van Europa in de wereldwijde halfgeleiderproductie tot 20 procent wilde verhogen tegen 2030, wat TSMC en Intel ertoe heeft gebracht plannen voor nieuwe fabrieken in Duitsland en Polen aan te kondigen (Intel heeft sindsdien zijn plannen uitgesteld omdat het probeert zware financiële verliezen te beperken).
Volgens een studie van onderzoeksbureau Interface zou, als Europa zijn doelstelling van 20 procent productie zou bereiken, de emissie van halfgeleiders op het continent acht keer toenemen, wat in strijd is met andere beleidsprogramma’s zoals de Green Deal.
Chipgassen Onderzoekers maken zich ook zorgen over een ander soort klimaateffect van halfgeleiders. Naast water- of energieverbruik produceert de productie van halfgeleiders broeikasgassen. Tijdens de complexe productieprocessen kunnen de processen zelf hun eigen emissies produceren.
Deze worden scope 1-emissies genoemd, volgens Emily Gallagher, de directeur van het Sustainable Semiconductor Technologies and Systems (SSTS) programma van het onderzoeksinstituut Imec in België. TSMC is een van de bedrijven die lid is van het SSTS-programma van Imec.
Volgens berekeningen van Imec is ongeveer 10 procent van de productiemissies van een gemiddelde chip scope 1. Het verminderen van deze emissies betekent dat de zeer complexe productieprocedures van halfgeleiders moeten worden aangepast door de efficiëntie van de processen te verhogen om het gebruik van gassen te optimaliseren, door bestaande gassen indien mogelijk te vervangen en door hun gebruik te verminderen.
“Voorlopig domineren scope 1-emissies niet de emissies die verband houden met de productie van halfgeleiders,” zei Gallagher. “Maar naarmate fabrieken hun energievoorziening decarboniseren, zal het belang ervan dramatisch toenemen.”
Terug in Taiwan staat het energieverbruik nog steeds op ieders gedachten. Taiwan staat in het hart van de wereldwijde AI-hype, niet alleen door chips te produceren, maar zelfs door de systemen te maken die de hete servers koelen waarop AI-modellen worden getraind. Of de lokale energiemarkt dat aankan, moet nog blijken.
“We hebben ambitieuzere doelen en de middelen om ze te bereiken nodig,” zei Chang. “Er is nu een reële bezorgdheid over stroomtekorten. Grote energieverbruikers zoals halfgeleiderbedrijven moeten verantwoordelijkheid nemen.”
