AFSTANDSBEPALINGEN In vorige VESTA nummers [zie onderaan dit artikel] is hier al aandacht aan besteed, maar aangezien dit in de astronomie toch een heel belangrijk onderdeel van onderzoek is, zullen we in dit artikeltje alles nog eens ‘op een rijtje’ zetten: welke methoden en voor welke gevallen ze gebruikt worden, de (on)zekerheden en problemen daarbij. NB: de getallen tussen[...] geven de verwijzing naar betreffende VESTA nummers en andere bronnen. PARALLAX Voor afstandmeting op aarde, in ons zonnestelsel en op niet al te grote afstanden in de melkweg (minder dan 300 lichtjaar) gebruikt men (meestal) de parallax (verschilzicht). Het principe van de parallax berust op goniometrie (zie figuur 1): A. Op aarde. De parallax (verschilzicht) is al meer dan 2000 jaar geleden door Eratosthenes toegepast om de omtrek van de aarde te bepalen. Als de zon in Syene (Assoean) precies in de bodem van een put scheen (en dus loodrecht op het aardoppervlak), maakte de zon tegelijkertijd in Alexandrië (op 800 km afstand) een hoek van 7,2 graden met de loodrechte stand. (Zie figuur 2.). Hiermee was dus -avant la lettre- ook aangetoond, dat het aardoppervlak niet plat was: ten tijde van Columbus waren er zeelieden, die om die reden niet ver de zee op durfden.[1]. (zie figuur 3). Op aarde kan men b.v. de afstand tot een kerktoren (C) bepalen, door deze vanuit twee punten (A en B) -op bekende afstand l van elkaar- te bezien: Trigonometrie leert: sinus(a) = l/d ofwel d= l/sin(a). Stel afstand AB (l) is 1 km. Hoek a = 30 graden. Hoek ABC = 90 graden. Dan is sinus(a)=0,5. Hieruit volgt de afstand tot de kerktoren: AC(d)= 1/0,5 =2km. (zie figuur 1).
Figuur 2. Bepaling van de omtrek van de aarde door Eratosthenes.
Figuur 1
Figuur 3
Figuur 4. Bepaling van de afstand van de maan door driehoeksmeting
4
B. In ons zonnestelsel. Voor de berekening van de afstand tot de maan nam men als ‘basis’ de middellijn van de aarde. Zie figuur 4, bepalingen in de oudheid kwamen al aardig overeen met de huidige waarden. Huidige afstandsbepaling tot de maan. Aanvankelijk werd de methode van de parallax toegepast (zie figuur 4). Uiteraard wordt de apparatuur steeds geavanceerder. Nu maakt men gebruik van radar en lasers. Door Amerikanen en Russen zijn daartoe op de maan reflectoren geplaatst, waardoor afstanden tot op een millimeter nauwkeurig berekend kunnen worden ! De Amerikanen plaatsten Apollo 11 (juli 1969), Apollo 14 (febr. 1971) en Apollo 15 (juli 1971), de Russen, Loenochod 1 (L1, nov. 1971) en Loenochod 2 (L2, jan. 1973). Loenochod 1, lange tijd ‘zoek’, is na 40 jaar weer teruggevonden. Voor een overzicht van de geplaatste panelen, zie figuur 5. Kepler heeft, als eerste, de afstand tot Mars op ingenieuze wijze berekend. Zie bijlage 3.
Figuur 5. De posities van de vijf reflectorpanelen op de maan: Apollo 11, 14 en 15 en Loena 17 en 21
Figuur 6. Vereenvoudigde voorstelling van het verband tussen de absolute magnitude Mv en de kleur (of spectraalklasse) der sterren in het Hertzsprung-Russelldiagram.
C In ons melkwegstelsel (tot afstanden van maximaal 300 lichtjaar). De aardmiddellijn is nu veel te klein. Men neemt de middellijn van de aardbaan (2AE) [6c]. Zie figuur 7. Afstandsbepaling. Dit gebeurt (voor sterren die niet al te ver weg zijn m.b.v. de z.g. Parallax (verschilzicht). Principe: bij verplaatsing zal men een voorwerp in een andere richting gaan zien. Weet men de verplaatsing en het ‘verschilzicht’ dan is daaruit de afstand te berekenen. In onderstaande tekening blijkt dat de richting, waarin men een ster (loodrecht op de richting aarde zon) ziet, na een half jaar gewijzigd is (overigens maar heel weinig, vanwege de grote afstand zon-ster). Dit verschilzicht noemt men parallax. M.b.v de formule: tg p = 2. a. e / R (= afstand zon-ster) kan men R berekenen. De afstand waarbij p= 1 boogsec. noemt men de parsec. NB: 1 parsec = 3,26 lichtjaar. Figuur 7
5
Maar... hoe groter de afstand, hoe kleiner de parallax! Bij parallax, kleiner dan 1 bgs (1/3600 graad), overeenkomend met een afstand van 300 lichtjaar, is deze methode niet meer bruikbaar. D In ons melkwegstelsel voor sterren op grotere afstand (dan 300 miljoen lichtjaar). Voor grotere afstanden maakt men gebruik van het (gelukkig) toeval(?) dat er sterren zijn met een constante lichtkracht [8b]. Hieronder een overzicht. I.
Cepheïden [8a] zijn pulserende, veranderlijke sterren (qua lichtkracht). Het zij allemaal superreuzen met een constante absolute lichtkracht (absolute magnitude M [6a]), afhankelijk van de periode, welk verband neergelegd is in de periode-lichtkrachtwet (welke we u zullen onthouden). Hoe langer de periode, hoe groter M (absolute magnitude. NB1 Onder de absolute magnitude M van een ster verstaan we de magnitude, indien die ster op een afstand van 10 parsec zou staan. NB2 Als eenheid van lichtkracht neemt men die van de zon: Lo. De lichtkracht van sterren vertoont een enorme spreiding van 1.000.000 tot 0,000001 Lo! Er blijken twee groepen cepheïden te bestaan: Cepheïden I (klassiek cepheïden) met een periode van ± 1 week en Cepheïden II (pseudo cepheïden) met een periode van ± 15 dagen. NB: M II is 1,5 x M I. II.
RR Lyrae sterren zijn sterren met een periode tussen 1 uur en 1 dag. Deze hebben allen M=0 (dus L = 100 x Lo). NB1 Verandering in temperatuur is enige reden voor verandering in L. NBII Cepheïden komen vnl voor in vlak van de melkweg, Lyraesterren komen op alle breedten voor. III.
Het HRD diagram (zie figuur 6). In 1913 hebben Herzsprung en Russell alle (melkweg)sterren onder gebracht in een zg. HRD diagram.[6b,7b], een kleur (spectraal)-lichtkracht diagram [7b], waarbij de sterren onderverdeeld zijn in de klassen O en B (blauw), A en F (wit), G (geel), K en H (oranje) en M (rood), in afnemende temperatuur (van 30.000 tot 5.000 K). Hierbij staan kleur /spectraalklasse horizontaal en absolute Magnitude M (van -6 tot +16) en absolute lichtkracht L (10.000 tot 0,00001) verticaal. Veruit de meerderheid van de melkwegsterren staan in de hoofdreeks. Uit het diagram blijkt, dat er voor deze sterren een verband geldt tussen klasse en absolute magnitude M. E Afstanden tot andere (niet te verre) melkwegstelsels. Hierin zijn de (meeste) sterren te zwak voor een afstandsbepaling. O sterren en Cepheïden zijn wel sterk genoeg in ;lichtkracht, (mits niet al te ver). F Heel verre afstanden. Lichtsterke sterren (type O) en cepheïden zijn nu ook te zwak in lichtkracht. Supernova’s van het type 1a [8c] bieden nu uitkomst. Dit zijn dubbelsterren, bestaande uit een witte dwerg (restant van een supernova-explosie) en een begeleidende ster, waarvan de witte dwerg , dankzij zijn enorme aantrekkingskracht, materie opslorpt van de begeleidende ster. Hierdoor wordt de massa van de witte dwerg steeds groter, tot hij een kritische massa bereikt, waardoor hij explodeert. De absolute lichtkracht van deze explosie is steeds constant en dermate groot, dat deze op miljarden lichtjaren afstand waar te nemen is. Daardoor is deze ‘standaardkaars’ bij uitstek geschikt voor het bepalen van (zeer) grote afstanden. De methode van afstandsbepaling mbv sterren (en andere lichtbronnen) met bekende absolute magnitude M (‘standaardkaarsen’) moge duidelijk zijn: Uit gemeten magnitude m en absolute magnitude M is nu de afstand te berekenen. Voorbeeld: Stel, je weet de lichtsterkte van een lantaarnpaal op 10 meter afstand (M). Indien de waargenomen lichtsterkte (m) 1/100 daarvan is, dan staat deze lantarenpaal dus op 100 m. afstand (immers de lichtsterkte neemt kwadratisch af met de afstand).
6
ROODVERSCHUIVING [2] Voor zeer grote afstanden wordt (ook) gebruik gemaakt van de roodverschuiving, welke het gevolg is van het uitdijend heelal. Dit gebeurt door gebruikmaking van de z.g. Hubbleconstante: de uitdijings snelheid in (km/s) per miljoen lichtjaar. Zie ook de serie over de oerknal [3]. PROBLEMEN BIJ AFSTANDSBEPALINGEN. Ten gevolge van lichtverduistering door nevels, wordt het licht afgezwakt, waardoor de berekende afstand te groot zal uitkomen (waarom?) Een ander probleem bleek, toen de afstand van supernova’s groter bleek dan uit M berekend was. Dit betekende: een versnelde uitdijing van het heelal. Als oorzaak nam men donkere energie aan [8d]. DARK AGES. Dat afstandsbepalingen tot zeer verre sterstelsels (10 miljard lichtjaar of zelfs meer), grote problemen oplevert, zal duidelijk zijn: De stelsels zijn niet alleen nog vrij klein (dus gering in lichtkracht) en door de enorme roodverschuiving (vnl) in het infrarood zichtbaar, maar het heelal was grotendeels ‘onzichtbaar’ doordat ze nog vnl uit (H en He) atomen bestond, die 700.000 jaar na de oerknal gevormd werden uit losse elektronen en protonen (H+) en alphadeeltjes (He2+)[5]. Door lichtverstrooiing aan deze atomen was het heelal vrijwel onzichtbaar. Het heelal was voor een groot deel gevuld met een mist van waterstofgas, dat de intense UV-straling van de jonge stelsels grotendeels absorbeerde. Dit duurde tot ongeveer 900 miljoen jaar na de oerknal, daarna zorgde de intense UV-straling van de inmiddels gevormde (vaak zeer lichtsterke) sterren, voor een z.g. reïonisatie van het heelal: de atomen werden (opnieuw) geïoniseerd en daardoor werd het heelal weer doorzichtig. GAMMAFLITSERS [9]. Dit zijn de meest sterke lichtbronnen in het heelal, welke meestal maar zeer kort, van enkele milliseconden tot enkele minuten duren. Hun lichtkracht is dermate groot, dat ze zelfs in de periode van de Dark Ages zichtbaar waren. Het record is GRB 090423 op een afstand van 13,1 miljard lichtjaar (het heelal was toen nog maar 600.000 miljoen jaar oud. Bijlage 1: Gebruikelijke afstandseenheden in de astronomie. Welke afstandseenheden zijn in de astronomie gebruikelijk? Voor niet al te grote afstanden, zoals die tot de maan is de km nog wel te gebruiken (384.400km). Voor grotere afstanden (binnen ons zonnestelsel) gebruikt men de A.E., dit is de afstand aarde-zon (150.000.000km). Voor afstanden daarbuiten, is het lichtjaar gebruikelijk. Dit is de afstand, die het licht in een jaar tijds aflegt (300.000 x 60 x 60 x 24 x365 =10 biljoen (10.000.000.000.000)km. Astronomen gebruiken de PARSEC, dit is de afstand tot een ster met een parallax van 1 boogseconde. NB: 1 ps = 3,26 lj. Bijlage 2: Gemeten recordafstanden [14] De oerknal vond 13,7 miljard jaar geleden plaats. Verschil tussen de gemeten afstand en deze 13,7 miljard lj, levert dus de leeftijd van het heelal op het moment van de ontdekking. Vanaf 2008 volgen de recordmetingen elkaar snel op. Een overzicht: 15 september 2008: gammaflits op 12,2 miljard lichtjaar. april 2009: waterstofwolk (Himiko genoemd) 55.000 ljaar groot op 12,9 miljard lichtjaar. 23 april 2009: Gammaflitser op 13,1 miljard lichtjaar. Het heelal was toen 13,7-13,1 = 600 miljoen jaar oud. september 2009: Reuzenstelsel op 12,8 miljard lichtjaar. oktober 2009: Cluster op afstand van 10,2 miljard lichtjaar. januari 2010: Hubble ontdekt (na 40 uur belichtingstijd!)verzameling zeer kleine en blauwe stelsels op 13 miljard lichtjaar afstand. oktober 2010: VLT (ESO, Chili) ontdekt stelsel op 13,1 miljard lichtjaar. Wanneer zijn de eerste sterrenstelsels ontstaan? Een stelsel, op 12,75 miljard jaar afstand (dus 950 miljoen jaar na oerknal) blijkt sterren te bevatten, welke al 750 miljoen jaar oud zijn. D.w.z. dat de eerste sterren al na 200 miljoen jaar na de oerknal gevormd zijn.
7
Bijlage 3:
Kepler, die als eerste die afstandsbepaling (binnen ons zonnestelsel) verrichtte.
Hoe Kepler de vorm van de Marsbaan bepaalde. De door Kepler, als eerste bedachte methode van afstandsbepaling in de wereldruimte zullen we toelichten met figuur 8. We gaan daarbij uit van een ogenblik, waarop Mars in oppositie staat, en dus de aarde in A1. Wachten we nu 687 dagen -dat is de siderische omlooptijd van Mars- dan zal de planeet zich weer nauwkeurig op dezelfde plaats in zijn baan bevinden. De aarde, nu in A2, heeft in die tussentijd bijna tweemaal haar baan doorlopen. Precies gezegd: op 2 x 365 - 687 =43 dagen na, zodat pZ =43º. Vanuit A2 gezien staat Mars dan in de richting A2M en pA2 met de richting naar de zon, kan uit de waarnemingen op die dag, direct worden afgeleid. In ÎZMA2 zijn nu de hoeken bekend, zodat met de sinusregel, de afstand ZM kan worden uitgedrukt in de aarbaanstraal als eenheid. Een soortgelijke handelwijze, toegepast bij een aantal opposities, leverde Kepler de zonsafstanden van Mars in verschillende punten van zijn baan, ;zodat op die manier de vorm van de Marsbaan nauwkeurig bekend werd -een baan, Figuur 8. Bepaling van de afstand van Mars tot de zon volgens die dus een ellips bleek te zijn. Kepler Literatuur: 1. VESTA 28, pg 5 Columbus. 2. VESTA 29, pg 12 Roodverschuiving. 3. VESTA 30, pg 4 Hubbleconstante. 4. VESTA 31, pg 4-5 De eerste 4 minuten van het heelal. 5. VESTA 32, a) pg 15 Achtergrondstraling. b) pg 16 Heelal na 700.000 jaar: temperatuur gedaald tot 3000K. Vorming atomen. Heelal na 1 miljoen jaar: vorming eerste (proto)sterren. 6. VESTA 68, a) pg 5 Begrip absolute magnitude M. b) pg 5 Indeling sterren naar spectraalklasse/kleur en M: HRD diagram. c) pg 7 Uitdijend heelal. d) pg 8 Afstandsbepaling van sterren m.b.v. parallax. 7. VESTA 69 a) pg 5 e.v. Levensloop sterren, HRD diagram. b) pg 8 Kleur-helderheidsdiagram. c) pg 9 2e generatie sterren. 8. VESTA 74 a) pg 5 Chepheïden. b) pg 5 Constante absolute lichtkracht. c) pg 5 Supernova’s d) pg 6 Donkere materie en donkere energie. 9. VESTA 77 pg 4 e.v. Gammaflitsers (GRB’s) 10. VESTA 84 pg 4-7 Klimaat en milieu I 11. VESTA 85 Klimaat en milieu II. a) pg 4 I Kyotoprotocol. b) pg 5 III Voorspellende waarde van klimaatmodellen. 12. VESTA 86 Klimaat III a) pg 4-6 I Kernenergie. b) pg 7 VIII (On)zekerheden. c) pg 8 IX Klimaatconferenties, Kopenhagen. d) pg 8 X Duurzame (of groene) energie. e) pg 9 XI Klimaatklussen. 13. Informatieblad 376 (nov 2009) pg 6 14. NB: In het informatieblad is veel te vinden over de, tot nog toe gemeten, grootste afstanden.
8
KERNENERGIE, of toch maar liever niet? [12a] Geen astronomisch onderwerp, maar wel buitengemeen actueel. Niet alleen de ‘herdenking’ van 25 jaar ‘Tsjernobyl’, maar vooral ook de ramp in Fukushima hebben de gemoederen hierover weer eens flink opgeschud Kranten zijn er als de kippen bij om allerlei paniekverhalen rond te strooien, daar vraagt het publiek om, dus dan geldt; ‘u vraagt en wij draaien’. En dat publiek (evenals de meest journalisten overigens), niet gehinderd door enige kennis, gaan massaal met spandoeken de straat op, milieugroepen (en ook Greenpeace) beleggen bijeenkomsten waarbij op de steeds gestelde vraag: „willen we (nog) ‘kernenergie’?”, het volk luid en duidelijk ‘nee’ bralt. Het is vooral de onwetendheid over de kans op calamiteiten en de angst voor het onbekende. Ja, het dodental door o.a. het verkeer, drugs, drank en roken, daar kun je je iets bij voorstellen, maar bij zaken als terroristische aanslagen en eventuele kernrampen heerst angst door de onwetendheid over de kans daarop en de gevolgen ervan. Bij de discussies rond klimaat en milieu waren/zijn er twee groepen: de paniekzaaierige klimatologen (met Al Gore voorop) en de (meestal deskundige) klimaat sceptici, zoals de Deense Lomborg. Ook bij kernenergie is dit het geval: tegenover de ‘onwetende’ club nee-roepers staan zij met verstand van zaken, die duidelijk voor zijn. De argumenten: Kernenergie is ‘schoon’ (geen CO2 uitstoot) en goedkoop. Er zijn grote aantallen kerncentrales, vooral in Frankrijk (58, vanwaar wij ook kernstroom betrekken). Regeringen reageren overigens heel verschillend. In Frankrijk ziet men geen problemen, Duitsland (Merkel), mede beïnvloed door overvloedige protesten, is helemaal in zijn schulp gekropen: voorlopig geen (nieuwe) kerncentrales. In Turkije daarentegen, bij gebrek aan fossiele brandstoffen en door de wens, tot een -industrieel- opstoten in de vaart der volkeren, zijn er plannen tot het aanleggen van talloze stuwdammen (ondanks de grote nadelen voor de plaatselijke bevolking) en het bouwen van kerncentrales in gebieden met (grote) kans op bevingen. Zelfs de kernwetenschappers zijn tegen deze bouw, maar de -dictatoriale- regering zet toch door. Maar in Turkije kan het nog erger: Bij zilvermijnen liggen baden met het zeer giftige KCN (Kaliumcyanide), dat wordt gebruikt om zilver van de rotsen af te weken. Deze baden dreigen nu te overstromen, iets wat men heeft zien aankomen, maar iedereen is muisstil: wie iets ervan zegt, wordt onmiddellijk ontslagen. En in Nederland? De regering, met Verhagen voorop, is een uitgesproken voorstander van kernenergie. Er zijn plannen om in Borssele, door Nutsbedrijf Delta, een nieuwe kerncentrale te laten bouwen. Hiertoe hebben ze een partner gevonden in het Franse staatsbedrijf EDF (Electricite de France), de grootste exploitant van kernenergie ter wereld, met de benodigde ‘know how’ en de -financiële middelen. Ook ERH (Energy Resources Holding) uit Den Bosch wil (ook in Borssele) een kerncentrale bouwen. VNO-NCW pleit al jaren voor kernenergie. De omringende landen, Frankrijk, Engeland en Duitsland, gebruiken al jaren de -goedkopere- kernenergie. Willen we onze internationale concurrentiepositie niet kwijtraken, dan rest ons geen keus. Er is in feite geen tijd te verliezen, eerst moet nog een vergunningentraject doorlopen worden en het elektriciteitsnet aangepast, zodat een eventuele ingebruikneming nog wel 10 jaar kan duren. Dit voorjaar was het 25 jaar geleden, dat de kernramp bij Tsjernobyl plaats vond, een ramp in de zwaarste categorie 7. Kort na 25 jaar Tsjernobyl vond de kernramp te Fukushima in Japan plaats, nu ook in categorie 7 geplaatst, beide gevallen voer voor anti-kernenergie klanten. NB: De ramp in Japan was niet zozeer het gevolg van beving, maar vooral door de daardoor opgewekte tsunami. Voor een overzicht van de krachtigste bevingen van de laatste 100 jaar, zie bijlage 4. Tijd voor een terugblik. 400.000 brandweermannen, reddingswerkers en schoonmakers (z.g. liquidators) werkten in het ;jaar na de ramp te Tsjernobyl binnen een straal van 30 km. Daarvan stierven er 28 aan stralingsziekte en 20 aan diverse andere oorzaken. Onder de bevolking waren er 5000 gevallen van schildklierkanker, waarvan er 20 stierven. Daarbij kwamen de psychische problemen: tienduizenden werden gemeden als melaatsen, minder kans op baan of huwelijk, depressies, angsten en zelfmoorden. De angst voor de natuur in het getroffen gebied, binnen een straal van 30 km, waar geen mens meer mag komen, viel achteraf er mee. Kans op besmette koeien in Nederland bleek volkomen ongegrond. Al deze aantallen zijn op zich natuurlijk erg genoeg, maar erg weinig in vergelijk met het aantal doden t.g.v. kanker (42.000/jaar) of verkeer. Van de niet-rokers sterft 1% aan longkanker, van de (stugge) rokers 10%.
9
Les 1: De biologische effecten van langdurige blootstelling aan straling waren aanzienlijk kleiner dan werd voorspeld op basis van Hiroshima en Nagasaki: Toen kwamen er meer dan 150.000 mensen om het leven. Les 2: De aanwezigheid van de mens voor flora en fauna is schadelijker dan straling. Havenaar promoveerde onlangs op onderzoek naar de gevolgen van de kernramp in Tsjernobyl en Japan. Tegen de achtergrond van massamoord (t.g.v. atoombommen), ongelukken, leugens is een negatief beeld van kernenergie ontstaan. De mens is van oudsher bang voor menselijke ontdekkingen. Na de introductie van de trein om1839 dacht men, omdat deze zo snel (30 km/h !) reed, dat reizigers op zijn minst een hersenbeschadiging zouden oplopen en koeien zure melk zouden gaan geven ! Angst voor straling en het onbekende, gevoed door de media, regeert. De WHO (Wereld Gezondheid organisatie) ‘becijferde’ dat 5.000 mensen zouden overlijden door straling, Greenpeace kwam zelfs op 50.000 ! Bossen zouden sterven, dieren mismaakt worden. De angst voor radioactiviteit is vergelijkbaar met die voor straling van zendmast, asbest, vogelgriep, of terroristische aanslagen. Niet de mate van dreiging en de vraag of die überhaupt is aangetoond, bepaalt de angst. Die wordt door de onzekerheid en de onzichtbaarheid bepaald. Hoe groot is de faalkans voor een kernreactor? Een eerste studie hierover was in 1975 (in de VS). Een algemeen probleem bij zeer kleine kansen is, dat ze niet goed geschat kunnen worden (aldus Sleutel, oud-hoogleraar kansberekening). Er moet ook beslist niet gegeneraliseerd worden. Vragen als: Hoe oud/modern is de reactor? Tsjernobyl is niet te vergelijken met de te bouwen centrale in Nederland. Waar zijn ze geplaatst? Een beving, laat staan tsunami, zoals in Japan is hier absoluut ondenkbaar. De faalkans voor de te bouwen reactor in Nederland wordt geschat op 1 op miljoen.
Kortom volgens
Rapporten:
is
Kernenergie zeer veilig.
Vergelijk met andere energievormen: Wat betreft de prijs (per opgewekte eenheid). Zie tabel: Hieruit blijkt dat alleen waterenergie (stuwmeren) goedkoper is. Zonne-energie is alleen te realiseren m.b.v. hoge subsidies (die –terecht– geschrapt gaan worden). Gas is 10x, olie 30x en kolen zelfs 60x duurder.
*De cijfers van de OESO en de IEA slaan op doden door ongelukken bij zowel werknemers als rest bevolking. De cijfers van de OESO zijn gebaseerd op echte ongelukken. De IEAcijfers zijn gebaseerd op schattingen. ExternE houdt ook rekening met vervuilende effecten. Wat betreft de CO2 uitstoot: Zonne- en windenergie lijken gunstig, maar ‘vergeten’ wordt vaak de uitstoot, veroorzaakt door de fabricage van zonnepanelen en windmolens. Bovendien, zonne- en windenergie zijn erg klimaatgevoelig. Het nodige ‘schakelen’ op andere energievormen is nadelig. Vervuiling: hier spant kolenenergie de kroon. Volgens de WHO sterven er jaarlijks een miljoen mensen aan luchtvervuiling. Aantal doden: Tsjernobyl: zie boven, Japan: geen doden. Zie verder de tabel.
10
NB: In China waren er tussen 1969 en 2000 ruim 20.000 doden in kolenmijnen, in 1975 kostte een ramp bij een stuwdam, 30.000 mensen het leven. Het aantal doden als gevolg van kernenergieopwekking in vergelijk tot andere vormen is derhalve (althans voor Nederland) buitengemeen laag. Plannen voor de bouw van nieuwe kernreactoren zijn in Duitsland (zoals reeds vermeld), teruggeschroefd, maar buiten Europa zijn deze er volop. Nu zijn er wereldwijd 441 operationeel (17% van de elektriciteitsproductie) , 59 zijn in aanbouw, er zijn plannen voor 439 ! China met een enorme economische groei (± 10%/jaar), loopt voorop met 153, gevolgd door India (60) en Rusland (44). In de VS de eerste sinds 1979 (Harrisburg !). NB: China wil zijn nucleaire capaciteit van 11 GW (Gigawatt) opvoeren naar 112 GW in 2020! En hoe staat het met de mondiale voorraad en productie van Uraan? De voorraad is onzeker, maar productiekosten variëren. Mijnbouw is meest gebruikelijk. Kazachstan is de grootste producent ter wereld, dankzij een nieuwe productiemethode isr (in situ recovery), waarbij uranium uit poreuze ertsen wordt losgeweekt. Ook wordt veel verrijkt uraan, afkomstig uit ontmanteling van kernwapens, gebruikt. Er zijn ook nieuwe ontwikkelingen op komst: snelle reactoren halen 100x meer energie uit uraan. (op dit moment zijn er 2 werkzaam, in Rusland en Japan). Ook thorium kan gebruikt worden als nucleaire brandstof. Het is volop aanwezig, voldoende om 1000 centrales 1000 jaar te laten draaien. Bijlage 4. Krachtigste bevingen van de laatste 100 jaar. Plaats datum aantal doden kracht (magnitude) Op schaal van Richter Chili 22 mei 1960 2.000 9,5 Alaska 28 maart 1964 125 9,2 ZW Alaska 9 maart 1957 geen 9,1 Sumatra 26 december 2004 20.000 9,0 (Tsunami) Equador 31 januari 1906 ±1.000 8,8 Alaska 4 februari 1965 geen 8,7 Tibet 15 augustus 1950 700 8,6 Indonesië 1 februari 1938 geen 8,5 Koerillen 13 oktober 1963 onbekend 8,5
Figuur 9. 1petajoule = 1015 joule (Andere vormen van) DUURZAME ENERGIE [12d] Het Europees doel is om in 2020 de CO2 uitstoot te reduceren met 20% d.m.v. gebruik van 14% duurzame energie. Het moge duidelijk zijn, dat onder duurzame energievormen wordt verstaan: Gebruik van wind-, zonne- en (voor Nederland geen optie) waterkrachtenergie, groene energie (biomassa), maar ook kernenergie ! De (huidige) Nederlandse regering tracht, zoals eerder genoemd, deze doelstelling te halen, door kern- en groene energie te combineren. In Nederland is het aandeel duurzame energie momenteel 4% zie figuur 9. Een overzicht: Windenergie: Het Deense Vestas is (nog steeds) de grootste producent van windturbines: duurzaam en winstgevend. Maar dat laatste gaat tegenvallen sinds subsidies op de tocht staan. De koers (in Deense kroon) is in drie jaar tijd met 75% gedaald! Zie figuur 10. NB: Vestas, met vestigingen over de gehele wereld, levert o.a. aan de VS, Zuid Amerika en China. Nadelen van windenergie: 1) Zonder subsidie (zeer) kostbaar. 2) Wisselend aanbod (extra) schakelkosten. 3) Landschapvervuilend. Figuur 10. 4) Voor (directe) omwoners veel herrie. 5) Neemt (veel) ruimte in beslag. Maar uit studies blijkt dat windparken inefficiënt zijn, doordat de molens te dicht op elkaar staan (7 rotordiameters van elkaar af). Slechts 40% van het vermogen van als ze vrij zouden staan. Bij 10 rotordiameters afstand zou dit 70% zijn. Overigens begrijpen we nog weinig van luchtstromingen (volgens van Bussel, hoogleraar windenergie). 11
Ook zal door opwarming het temperatuurverschil tussen polen en evenaar (de ‘motor’ achter de wind) afnemen met als gevolg dus zwakkere wind. NB: Opgewekte (wind)energie is evenredig met de derde macht van de windsnelheid: dus bij b.v. een halvering van de windsnelheid, neemt de energie met 87% af ! NB: in 2009 werd in de EU 5% van de elektriciteit door windenergie geleverd. Zonne-energie: Hierover kunnen we kort zijn. Zonder subsidie onbetaalbaar ! Ook de plant benut zonlicht via fotosynthese, om uit CO2 en water sachariden te vormen. Het gebruik van zonlicht is via deze fotosynthesen echter heel inefficiënt (<1%). Van Grondelle (VS) kreeg 3 miljoen €uro subsidie voor onderzoek ter verbetering van deze inefficiëntie. Hij hoopt uiteindelijk tot 10% te komen, hetgeen tot een enorme vergroting van de biomassaproductie zal leiden. NB: De technische achtergrond van e.e.a. zullen we hier achterwege laten. Biomassa: Groenafval, houtsnippers e.d. zijn ook grondstoffen voor energielevering. Palm- en koolzaadolie worden gebruikt voor de productie van biodiesel. Nadeel is, dat tropisch regenwoud (dat CO2 opneemt) tegen de vlakte moet, of dat landbouwgrond, nodig voor voedselproductie, verloren gaat. Algen: Dit is een vrij nieuwe vorm van groene energie en wordt door sommigen gezien als de energie voor de toekomst. Op dit moment is de wereldproductie slechts 5.000 ton/jaar. In Nederland is er een (vrij kleine) algenkwekerij (Ingrepo) te Borculo. Er zijn legio toepassingen, vooral op gebied van voedsel voor mens en dier, kleurstoffen, schimmelbestrijding etc. De toepassing als biodiesel is (nu echter nog) te duur. Politiek en ‘groene banen’. De link tussen groene energie en klimaat is verschoven naar groene energie en economie. Zoals al eerder opgemerkt: de Nederlandse regering wil kern- en groene energie combineren. NB: Groene banen hebben degene die zich met -stimulering van- groene energie bezig houden. De regelgeving en criteria daartoe zijn ingewikkeld en onduidelijk en kosten overheid, ondernemers en leveranciers, honderden miljoenen euro’s, schrijft Actual, een onafhankelijk adviescollege. Ook de -beruchte- milieu-scepticus, de Deen Lomborg is deze mening toegedaan. Bedrijven die er -via subsidie- baat bij hebben, zijn niet objectief. De markt voor groenfondsen ligt (bijna) stil. Investeerders zijn huiverig geworden, nu zulke fondsen fiscaal minder aantrekkelijk worden. Enige krantenkoppen.
In groenfondsen zit geen muziek ‘Duurzame inkoop overheid kost veel en levert niets op’. Toegegeven moet worden, dat er ook tegengeluiden zijn, zoals van de hoogleraren Berkhout, (duurzaamheid), Gerlagh (milieu-economie) en Rotmans (duurzame transities), allen dus niet behorend tot de groep ‘niet gehinderd door enige kennis’! Klimaat IV In de Vesta-nummers 84, 85,m en 86 is over he klimaat al veel gezegd. Het vorig VESTA nr 86 begon met: in dit 3e (en laatste!) artikel over klimaat.., en nu toch dit? Klimaat is, alhoewel enigszins op de achtergrond gedrongen, nu naast kern- en duurzame energie, in feite toch een ‘never ending story’, dus sorry lezers. Het vervolg op kern- en duurzame energie is reeds boven te sprake gekomen.[12d] Maar hoe zit het met het vervolg op klimaatconferenties? [12c] Nou, niet zo best (om het maar eens eufemistisch uit te drukken). Het Kyoto-protocol (1997), [12a] opgesteld om uitstoot broeikasgassen tussen 2008 en 2012 met 5% te verminderen, werd niet gehaald, Kopenhagen (2009)[12c] was een regelrechte ramp, de EU deed niet (echt) mee, de VS en China deelden de lakens uit en op de laatste conferentie te Cancun (december 2010) werd ook al niets van belang afgesproken. Maar wat wil je ook? Bij de afspraak tussen VS en Rusland om de kernwapens drastisch te verminderen, waren slechts 2 landen betrokken, bij klimaatafspraken moeten bijna 200 landen 12
het eens zien te worden! Ieder kijkt naar elkaar, beloof jij niets, dan ik ook niet! De economische belangen zijn dan ook (te) groot. China, als opkomende economische reus (een groei van 10%/jaar) is nu al de grootste vervuiler (was de VS). China gaat echt niet deze groei stoppen. Toch doen ze er veel aan, zoals bouw van windparken en kernenergiecentrales (ruim 100). De energiewinning middels waterkracht, door bouw van de 3 klovendam is echter zwaar omstreden. Aardbevingen (met duizenden doden) worden daaraan toegeschreven. Ook bij een ramp met een andere dam waren duizenden doden te betreuren, om maar te zwijgen over al diegenen, die moesten verhuizen wegens het onder water zetten van hun land, dezen werden niet of amper schadeloos gesteld. (Erg) veel is ook onzeker [12b], zoals de invloed van de mens en de CO2-concentratie op het klimaat. Paul Crutzen (Nobelprijswinnaar) spreekt van het ‘antropoceen’, het (geologisch) tijdvak, waarin de mens het klimaat heeft beïnvloed, anderen denken daar heel anders over. Wetenschappers zijn het over veel oneens. Klimaatmodellen blijken geen enkele waarde te bezitten [11b]. Plannen voor z.g. geo-engeneering zijn in feite niet serieus en ook nooit toegepast.[12e] Te Cancun is daar ook in het geheel niet over gesproken. En dan de kosten/baten verhouding. Lees en huiver!: De EU wil 250 miljard euro besteden aan CO2 reductie. Dit zal de temperatuur met 1/20ste graad doen dalen!! Dat geld en die energie worden wel onttrokken aan realistischer ‘oplossingen’. En dan die paniek verhalen: de zeespiegel zou 6 meter stijgen (volgens Al Gore), dit wordt hooguit 60cm. De ijsbeer zou in de knel komen door smeltend poolijs (bleek niet waar). Milieurampen als overstromingen zouden het gevolg van het klimaat zijn, ook niet waar. Ja, er is een heftige strijd tussen pro en contra klimaatwetenschappers. Jones wilde zelfs zelfmoord plegen (maar deed dit tenslotte niet). Ook de invloed van het (veranderende) klimaat op de biodiversiteit (uitsterven van soorten) heeft aandacht. Ook hier weer veel onzekerheid. Stonden er in 2009 en 2010 bijna dagelijks verhalen over het klimaat, de ‘belangstelling’ is duidelijk verflauwd, er is een zekere ‘klimaatmoeheid’ opgetreden. De laatste tijd is de aandacht sterk verschoven naar de economische effecten: naast energiebesparing, doeltreffender energiewinning, opslag CO2, scheppen van z.g. ‘groene banen’. Hierover is bij het onderwerp ‘duurzame energie’ al veel gezegd. Denk nu niet dat aandacht voor en werken aan milieu een zinloze bezigheid zou zijn. Het milieuonderwerp van de jaren 80, zure regen, is zo goed als verdwenen, dankzij gasverwarming, schonere industrie en driewegkatalysator. (Zie figuur 11). Nu nog even iets heel anders. Curieus. Vesta-lezers weten wel hoe er over astrologie, ufo’s met groene mannetjes etc. gedacht wordt. Maar het kan nog erger. Heeft u ook die mail ontvangen van een zekere Jorn Verschoor? Figuur 11 Deze verdeelt de mensheid in twee groepen, de eerste (waaronder hij), die geloven, dat de kortgeleden ontdekte komeet (in sterrenbeeld Maagd) helemaal geen komeet is, maar de planeet Nibira, beschreven op een kleitablet van 5000 voor Christus(!) Deze planeet zou al de oorzaak zijn geweest van allerlei aardbevingen in Costa Rica, Japan en Spanje. Door de NASA (en het Vaticaan met zijn enorme telescopen!) zou dit bericht bewust verzwegen worden om geen ‘paniek te zaaien’, want deze planeet zou zich (zeer) binnenkort op de aarde storten, wat ‘het einde der tijden’ zou betekenen. De andere groep zou aan bovenstaande geen geloof willen hechten. Tot welke groep behoort U? In de volgende Vesta weer actueel astronomisch nieuws. Is er al buitenaards leven ontdekt? Welke lopende en toekomstige satelliet en sonde missies zijn er in ons zonnestelsel en wat zijn de resultaten hiervan? Heiloo 1 juni 2011 Jaap Kuyt.
13
