Energie en menselijk handelen
11-feb-2008
12-feb-2009
15-feb-2010 $74.28
Source: BP Statistical Review of World Energy 2007
http://321energy.com/
BP Statistical Review- 2012
2/22/2013
Nederland – uitdagingen volgens de Algemene Energieraad • “Het Jaarverslag 2007 ... een appèl aan de overheid om meer lef en daadkracht te tonen in de uitvoering van het energiebeleid. • ‘Er zullen moedige politieke beslissingen genomen moeten worden; zeker is dat de noodzakelijke maatregelen de populariteitsprijs niet zullen verdienen.’
bron: http://www.algemene –energieraad.nl
Nederland – uitdagingen volgens de Algemene Energieraad •
“(...) een pleidooi voor • krachtige maatregelen • snelle zakelijke beslissingen • nuchterheid over de kortetermijnmogelijkheden van verduurzaming • verbod op verspillende producten.
•
En een aantal adviezen: - Dwing energiebesparing af. - Wees voorbereid op een nieuwe oliecrisis. - Ga zuiniger om met het aardgas uit Groningen. - Zorg voor een vriendschappelijke relatie met gasland Rusland. - Erken dat steenkool en/of kernenergie niet gemist kunnen worden.”
bron: http://www.algemene –energieraad.nl
Energie vraag: tot 2008 sterke groei
Source: BP Statistical Review of World Energy 2007
Energie – aanbod olie = “gelijk”
Energie – groei aanbod - overzicht
Aandeel in Wereldenergiegebruik
Source: BP Statistical Review of World Energy 2007
Onevenwichte verdeling Wereld energie gebruik (olie, gas, steenkool, nucleair, hydropower)
Source: BP Statistical Review of World Energy 2007 en 2010
Resultaat: steeds meer CO2 Ondanks inzet andere energiebronnen
Energie en Menselijk Handelen •
introductie • wat is ‘energie’; vormen van energie; • Wet van Behoud van Energie; energiebalans; • energie-eenheden
•
energie uit fossiele grondstoffen; • bronnen en voorraden • gebruik van energie • energie-conversiesystemen;
•
Stof: • •
Collegemateriaal (productie elektriciteit!) Dictaat; website aardolieraffinage
Energie – Definitie @wisselende schaalniveaus • van Gr. energeia = werkzaamheid • van en = in, ergon = werk Eerste Hoofdwet van de Thermodynamica: “de energie van het universum is constant” “energie kan noch worden gecreëerd, noch worden vernietigd”. …energie kan wel van de ene in de andere vorm worden getransformeerd.
Systeemdenken: Energie, Industrie en Milieu • Milieu als bron en put:
• Wat zijn de bronnen? • Wat verdwijnt er in de put? • Wat gebeurt er in onze industriële samenleving?
Kwaliteit van Energie •
Bij het gebruik van energie neemt de kwaliteit daarvan altijd af
•
Tweede Hoofdwet van de Thermodynamica: • De wanorde of entropie van het Universum neemt altijd toe. • Als een proces in een systeem met eindige snelheid verloopt, dan neemt de entropie van systeem + omgeving (het Universum) toe.
‘Primaire bronnen’ van energie Overzicht huidig gebruik (Wereld) hydro nuclear 6% 6% oil 37% coal 27%
natural gas 24%
• Cijfers 2004;
Source: BP, 2005;
• Cijfers 2007; Source: BP, 2008;
De wereld draait op olie
Bron: BP Statistical Review, 2010
Bron: www.nrc.nl/W2/Lab/Shell/inhoud.html
bron: NRC-Handelsblad
Ruwe olie – productie en verbruik
Olieprijzen; lange termijn
Source: BP Statistical Review of World Energy 2013
Fossiele grondstof Oorsprong: dierlijk materiaal • AARDOLIE (crude oil, ruwe olie, petroleum) • Materiaaleigenschappen • mengsel van hoofdzakelijk vloeibare koolwaterstoffen (alkanen, naftenen, aromaten) • met wisselde hoeveelheden zuurstof-, stikstof- en zwavelverbindingen • Verhoudingsformule CxHyNzOqSr • Ontstaansgeschiedenis • in de diepere, zuurstofarme waterlagen afgestorven plankton, afgebroken door bacteriën • daarna reacties o.i.v. druk en temperatuur •
Fossiele grondstof Aardolie • Elk aardolie ‘veld’ cq. bron levert een unieke kwaliteit aardolie • Afhankelijk van condities ter plaatse en leeftijd sterk variërende fysische en chemische materiaaleigenschappen • van vloeibaar tot zeer visceus, bijna vast • van alkaanrijk (parrafinic) tot aromaatrijk (naftenic) • van zwavelarm tot zwavelrijk
Wereld energie-gebruik [Mtoe]
(bron: BP, 2010)
Wereld energie-gebruik, 1900-1990: trendbreuk na WOII! • Oorzaken • bevolkingsgroei wereldwijd • verhoging levensstandaard • industrialisatie • Hoe ziet de toekomst eruit?
Milieudruk: groeit • I=P*A*T • Impact = Population * Affluence * Technology • Impact = Bevolking * Welvaart * (Stand der) Techniek • [Impact] = [number] * [Tech._Items $/person] * [Impact / Tech._Items / $]
• Trend en toekomst: • P: groei • A: groeit in verschillende regio’s • T: bereikt telkens limieten (S-curve) •
Energiegebruik: groeit increasing living standards (A)
increasing population (P)
increasing demand
increasing use of fossil resources
limited resources
market mechanisms
technology (T)
Milieudruk: groei met 60% in 25 jaar! • I=P*A*T
Duurzaamheid: “Snapshot”: “Last uit verleden” :
I (momentaan) I (cumulatief) - herstel
> draagkracht?? > draagkracht ?
Systeemdenken: Energie, Industrie en Milieu •Milieu als bron en put
• Wat zijn de bronnen? • Wat verdwijnt er in de put? • Wat gebeurt er in onze industriële samenleving?
Fossiele grondstoffen
• als brandstof gebruikte delfstoffen • ontstaan uit afgestorven organismen • gevormd in miljoenen jaren • oorsprong zowel plantaardig als dierlijk • NIET HERNIEUWBAAR • tijdspanne vorming: miljoenen jaren • periode van verbruik: eeuwen (?)
De “snelle” koolstof-cyclus “Living” Carbon
“Fossil” Carbon “Using fossil fuels
“In-Use” Carbon
De “snelle” koolstofcyclus •
Living Carbon: de “biosphere” • biomassa (CH2O) opgeslagen in levende natuur • bijna gesloten kringloop aangedreven door zonlicht
•
Fossil Carbon: • opslag zeer klein gedeelte “Living Carbon” (CxHy) • over miljoenen jaren zeer grote hoeveelheden • let op: deze is onderdeel van de “snelle” koolstofcyclus!
•
In-use Carbon: • koolstof in gebruik in onze industriële samenleving • voedselvoorziening, brandstoffen, produkten
Fossiele grondstof Oorsprong: Plantaardig • naar ouderdom te onderscheiden: • turf (peat), • bruinkool (lignite) • steenkool (bituminous coal, soft coal), • antraciet (anthracite) • materiaaleigenschappen van deze fossiele grondstoffen: • bestaan voornamelijk uit koolstof • altijd (en soms veel) minerale verontreiniging • veel vervuilende stoffen in rookgas (o.a. Zwavel S) • veel bodemas • meer of minder ‘vluchtige’ koolwaterstoffen
Steenkool Samenstelling • bestaat grotendeels uit koolstof (C); (65 tot 98 [gew.%]) • koolwaterstoffen met een C:H verhouding rond 1:0.5 • variabele hoeveelheden stikstof (N), zuurstof (O), zwavel (S) en andere elementen • Verhoudingsformule CxHyNzOqSr
Ontstaan uit moerasvegetatie (Carboonflora) • inkoling onder uitsluiting van lucht, hoge P,T (“pyrolyse”) Voorraad • de economisch winbare voorraad is toereikend voor ca. 200 - 300 jaar huidig verbruiksniveau
Steenkool
•
“Global coal production increased in 2009 for the tenth consecutive year despite weak global coal demand.”
•
(BP Statistical Review, 2010)
Steenkool
Fossiele grondstof Aardgas • Materiaaleigenschappen • mengsel van lichte, gasvormige koolwater-stoffen (methaan, ethaan, propaan, butaan) • ‘natural gas liquids’, t.m. heptanen / octanen • stikstof, H2S, CO2, COS, H2, Helium, water • methaangehalte varieert 30 - 95 %vol • Ontstaansgeschiedenis • afbraakproducten bij vorming aardolie / steenkool; • ontwijkende gassen tegengehoud cq. geadsorbeerd in gesteenten aardkorst • Voorraden • voldoende voor ca. 65 jaar huidig verbruiksniveau (2006)
Voorraden
• Waarover kunnen we nog beschikken? VOORRAAD (Resource) - definitie Een concentratie natuurlijk voorkomend vast, vloeibaar, of gasvormig materiaal, in of op de aardkorst, in zo'n vorm en hoeveelheid dat economische winning van een product uit de concentratie hedendaags en/of potentieel mogelijk is. U.S. Bureau of Mines & U.S. Geological Survey
R/P Ratio • Veronderstelling: • “systeem” werkt continu • geen (significante) accumulatie • R = voorraad [ton] of [MTOE] • P = productie [ton/jaar] of [MTOE / jaar] • R/P = aantal [jaar] dat we nog vooruit kunnen
De vooruitzichten in één kental Cijfers: BP Statistical review
R/P-ratio (jaar)
1990 1996 2004
2009
Steenkool
209
224
164
119
Aardolie
45
42
40.6
45.7
Aardgas
52
62
66.7
62.8
• • Op basis van geïdentificeerde voorraden
R/P ratio, olie 1982-2009 Onevenwichte verdeling over de wereld
Source: BP Statistical Review of World Energy 2010
R/P ratio, olie 1991-2011 Onevenwichte verdeling over de wereld
Source: BP Statistical Review of World Energy 2012
R/P ratio, olie 1981-2011 Onevenwichte verdeling over de wereld
Source: BP Statistical Review of World Energy 2012
R/P ratio, olie 1981-2011 Onevenwichte verdeling over de wereld
Source: BP Statistical Review of World Energy 2012
Voorraden
•ORIGINELE VOORRAAD •De hoeveelheid van een voorraad voor aanvang van de productie •GEÏDENTIFICEERDE VOORRADEN •Voorraden wiens locatie, gehalte en kwaliteit bekend zijn of geschat n.a.v. specifiek geologisch bewijs. •Bewezen voorraden (Demonstrated R.) •Gemeten (Measured R.) •Aangetoond (Indicated R.) •Geconcludeerd voorraden (Inferred R.)
Voorraden Voorraden Geidentificeerde voorraden Bewezen Gemeten
Geconcludeerd
Aangetoond
RESERVE - BASIS - economisch - marginaal economisch -sub-economisch
Onontdekte voorraden Hypothetisch
Speculatief
Olie – voorraad vooruitzichten (?)
Proven oil reserves at end 2006
Olie-voorraden
OPEC
Olie en gasvoorraden: kunnen we ze ook (tijdig) gebruiken? •
“Static” versus “dynamic” debate
•
Static: hoeveel olie is er nog (voorraad) [Mtoe]
•
Dynamic: hoeveel productiecapaciteit is er [Mtoe/dag]
NB het gaat hier om de reserve in productiecapaciteit
En is olie niet al over zijn piek heen (Peak Oil)
EU en olie
• Aantal exporterende landen NEEMT AF • Toenemende afhankelijkheid OPEC en Rusland • Ook voor aardgas!!!
De wereld draait op olie … maar in toenemende mate op aardgas
Bron: Malcolm Brinded, Shell Group: The changing global gas market Chttp://www.shell.com/static/media-en/downloads/speeches/mb_05112003_om.pdf
Analyse: historisch profiel energiegebruik
•Spiro, 1e druk p.54
Hoelang is het huidige niveau van energiegebruik vol te houden? - oplossingen(?)
• Supply-side: meer fossiel • door ‘uitbreiding’ bekende voorraden door (her) ontwikkeling ontdekte, sub-commerciële voorraden; bijv. ‘clathraten’ • door exploratie / ontdekken van nieuwe voorraden olie, gas, kolen • shale-oil; shale-gas (“fracking”) • Supply-side: ontwikkeling nieuwe bronnen • nucleair • ‘duurzaam’ of ‘groen’: zon, wind, water etc.
Hoelang is het huidige niveau van energiegebruik vol te houden? - oplossingen(?)
• Demand-side: Verminder de vraag • verminder gebruik per capita; “lifestyle”; • Demand-side: ‘Gebruiksfase producten’ • trend (1) ‘elektrificatie’ van moderne samenleving; bijv.: PC, mobieltje, wasdroger, (2e) auto • trend (2) ‘24 uurs economie’ • verminder gebruik per “item”? • minder vraag door bijv. “dematerialisatie” in service-economy • Demand-side: Voorbrengingsfase producten • benut meer van de in energiedragers aanwezige potentie: ontwikkeling technologie & systemen
Systeemdenken: Energie, Industrie en Milieu • Milieu als bron en put
• Wat zijn de bronnen? • Wat verdwijnt er in de put?: volgende keer. • Wat gebeurt er in onze industriële samenleving?
