ENERGIE VOOR NU EN LATER Ir B. van den Hoogen Soest, december 2013
Inleiding Deze notitie gaat over energie, ons energiegebruik en de mogelijkheden op duurzame wijze in onze behoefte aan energie te voorzien. Het gebruik van fossiele brandstoffen leidt tot ernstige milieuproblemen. De fossiele brandstoffen, die in miljoenen jaren zijn vastgelegd, worden door ons in twee eeuwen opgestookt. De opwarming van de aarde wordt onmiskenbaar in belangrijke mate veroorzaakt door het verstoken van deze grote hoeveelheden fossiele brandstoffen. Onze levenswijze tast daarmee de biosfeer aan. De Nederlandse meteoroloog Paul J. Crutzen noemt daarom het huidige geologische tijdperk het ‘antropoceen’. Crutzen won in 1995 de Nobelprijs voor scheikunde met zijn werk aan het modelleren van het ozon probleem. Het antropoceen is het tijdperk waarin de condities op aarde bepaald worden door het menselijk handelen. Voor het welzijn van toekomstige generaties is het dringend noodzakelijk naar een meer duurzame samenleving te streven. Wat verstaan we eigenlijk onder duurzaam? Sustainable develo pment refers to a mode of human development in which resource use aims to meet human needs while ensuring the sustainability of natural systems and the environment, so that these needs can be met not only in the present, but also for generations to come. Aldus de definitie van de VN-commissie Brundtland uit 1987. Een duurzame ontwikkeling sluit aan op de behoeften van het heden, zonder de mogelijkheden van toekomstige generaties om in hun behoeften te voorzien in gevaar te brengen. Duurzaamheid gaat over de schaarste van de hulpbronnen, waarmee welvaart wordt voortgebracht, zowel nu als in de toekomst. De oppervlakte van de aarde is eindig, grondstoffen kunnen op raken en de opnamecapaciteit van de atmosfeer en onze natuurlijke omgeving kent haar grenzen. Bij duurzame ontwikkeling is er sprake van een evenwicht tussen ecologische, economische en sociale belangen. Voor de opwekking van energie wordt veelal gesproken over hernieuwbare energie, energie die met behulp van duurzame bronnen zoals zon en wind wordt opgewekt. Hernieuwbaar is een meer beperkt begrip. Hernieuwbaar hoeft niet altijd duurzaam te zijn. Biomassa is een hernieuwbare bron, maar hiervoor landbouwgrond opofferen is niet duurzaam. Deze notitie gaat in op de volgende vragen: • Wat is energie, arbeid en vermogen? • Hoeveel energie gebruiken wij, en is dat veel? • Zijn er genoeg fossiele brandstoffen? • Is energie goedkoop of duur? • Welke problemen brengt het overvloedige gebruik van fossiele brandstoffen met zich mee? • Kunnen we met hernieuwbare energie in onze behoeften voorzien? • Zo ja, waarom doen we dat dan niet?. Leeswijzer: 1. De lezer die minder vertrouwd is met berekeningen met natuurkundige grootheden, kan de in kaders geplaatste teksten desgewenst overslaan. 2. Ik ga er aan voorbij dat zowel het aanbod als de vraag van hernieuwbare energie fluctueert in de tijd. Om alle energiebehoeften en energiebronnen met elkaar te kunnen vergelijken, breng ik alles terug tot continue energiestromen gelijkmatig over een jaar verdeeld. Dus de energiebron of energiebehoefte gedurende een jaar gedeeld door het aantal seconden dat een jaar telt. Al deze energiestromen worden daarmee in Watts uitgedrukt. Het vraagstuk van het in evenwicht brengen van energie behoefte en productie blijft buiten het bestek van deze notitie Ir. B. van den Hoogen, Soest, december 2013
2
Wat is energie en hoeveel energie gebruiken wij?
De w ereld is van uit de ruimte bezien ‘s nachts bijna geheel verlicht. Deze door de NASA gepubliceerde foto laat zien hoezeer onze maatschappij, in het bijzonder in de geïndustrialiseerde gebieden, momenteel gebruik maakt van elektrische energie voor verlicht ing. De groei van de w ereldbevolking en de groei van de consumptie betekenen, dat met onveranderd beleid de w ereldbevolking in 2050 nog 100% meer energie zal gebru iken. We w orden vanuit de ruimte dan w el erg goed zichtbaar.
Wat bedoelen we, als we het over energie hebben? In de natuurkunde kennen we twee begrippen: arbeid en vermogen. Arbeid is de geleverde prestatie, gedefinieerd als kracht maal weg, uitgedrukt in Newton.meter of ook wel Joule genoemd. Arbeid per tijdseenheid noemen we vermogen, dus Joule per seconde of Watt. In het dagelijkse taalgebruik kan het woord energie meerdere betekenissen hebben. In “dat kost veel energie” bedoelen we kennelijk arbeid in natuurkundige zin en als we zeggen “hij heeft veel energie” bedoelen we kennelijk vermogen. Ook in deze notitie worden deze twee betekenissen van het woord energie door elkaar gebruikt om niet al te zeer een formeel natuurkundig juist jargon te moeten gebruiken. Hoeveel energie heeft een mens dagelijks nodig en welke prestatie kan een mens leveren? In rust is de mens een soort gloeilamp van 100 Watt. Inclusief een geringe inspanning verbranden we dagelijks 10.000 k Joule. De hoeveelheid brandstof die een mens dagelijks nodig heeft, moet daarom een calorische inhoud, dat wil
3
zeggen een verbrandingswaarde, hebben van ca. 10.000 k Joule. Deze hoeveelheid energie kan je putten uit 250 gram vet of uit 600 gram brood. De verbrandingswaarde van een kwart liter dieselolie zou ook genoeg zijn, als ons spijsverteringssysteem hier mee zou kunnen omgaan. Als een mens ook op dieselolie zou lopen, zouden we belangrijk goedkoper uit zijn. Voedsel is ongeveer vier keer zo duur. We gebruiken echter veel meer energie dan wat nodig is om ons lichaam in stand te houden. Iedere Nederlander wordt als het ware permanent ondersteund door een motor van 6.500W, of 6,5 kWatt. Zie in het kader hieronder.
De motor van onze consumptie Alle energiestromen die Nederland binnenkomen aan olie, gas en elektriciteit, minus w at er weer uitgaat w ordt de hoeveelheid primaire energie genoemd. Nederland gebruikt jaarlijks 3,3 Exa Joule, dat is 10 18 Joule aan primaire energie. Delen w e dat door 16 miljoen dan gebruikt elke Nederlander jaarlijks ca. 200 miljoen Joule of anders geschreven 200.106 Joule. Dat is ongeveer 30 vaten ruw e olie per jaar. Als w e dit nu als een continue stroom van energie zien, gelijkelijk over het jaar verdeelt, dan kunnen w e deze energiestroom in Watts uitdrukken. We moeten daarvoor deze 200. 106 Joule delen door het aantal seconden, dat in een jaar zit. Doen w e dat, dan blijkt iedere Nederlander continu een energiestroom van 6.500 Watt te gebruiken, of 6,5 kW. Voor de w ereldbevolking is dit gemiddeld 2.5 kW, een Amerikaan gebruikt ruim 10 kW.
Een energiestroom van 6.500 W is groot ten opzichte van de arbeidsprestatie die een mens kan leveren. Probeer maar eens in de fitnesszaal één van de apparaten enige tijd op 200 watt te belasten. Als motor presteert een mens niet veel meer dan 200 Watt. Het rendement van die motor is 25 %. Voor een prestatie van 200 Watt is 800 Watt aan brandstof nodig, waarvan 600 Watt in de vorm van warmte moet worden afgevoerd. We moeten dus driemaal zoveel warmte kwijt als de arbeidsprestatie die we leveren. De moderne mens in Nederland gebruikt met 6,5 kW ongeveer 60 maal zoveel energie als nodig om in leven te blijven. Begin van de vorige eeuw was dit nog maar ca drie maal zoveel. Kort na de tweede wereldoorlog was het primaire energieverbruik slechts 10% van het huidige verbruik. Blijkbaar is energie momenteel zo goedkoop, dat we ons deze luxe levensstijl kunnen permitteren. Een duurzame levenswijze is dit echter niet. Begin 1900, Petroleum voor verlichting en ko ken.
De vraag of wij veel energie gebruiken, moet dus beantwoord worden met: ja, heel veel ! Primaire energie is nog geen elektrische energie. We moeten wel een duidelijk onderscheid maken tussen elektrische energie en de energie vertegenw oordigd in fossiel brandstoffen. De opw ekking van elektrische energie met w armte uit de verbranding van fossiele brandstoffen gaat op zijn best gepaard met een rendement van 40 %. Om uit fossiele brandstoffen elektricit eit op te w ekken is daarom tweeënhalf maal zoveel primaire energie nodig, dan de geproduceerde elektrische energie. In de volgende beschouw ingen w ordt elektrische energie daarom ook tw eeënhalf maal groter gew aardeerd in vergelijking met de in fossiel brandstoffen aanw ezige calorische w aarde.
4
Zijn er voldoende fossiele brandstoffen en zijn deze duur? In het zeer uitgebreide rapport “Global Energy Assessment” van het International Institute for Applied Systems Analysis, (Austria) w orden door auteurs uit de wetenschappelijke- en energiew ereld alle facetten van het energievraagstuk belicht. Dit 1800 pagina’s tellende rapport bevat o.a. gegevens over het voorkomen van w inbare fossiele brandstoffen.
Op de horizontale as zien we de omvang van de verschillende reserves voor aardolie. Op de verticale as is het prijsniveau aangegeven, waarop deze reserves economische winbaar zijn. Hieruit valt af te lezen dat de voorraden schalieolie en de in de teerzanden aanwezige olie nog heel groot zijn.
Hoewel de winning steeds duurder wordt, omdat de eenvoudig winbare voorraden snel afnemen, is er nog voor vele jaren voldoende aardolie, zeker nog voor 100 jaar. Aardgas is er in nog grotere hoeveelheden. Hiermee kunnen we nog zeker 200 jaar toe en de voorraden steenkool zijn nog veel groter. In deze beschouwing is de grote hoeveelheid aardgas aanwezig in zg. gashydraten niet mee genomen. De winning daarvan bevindt zich nog een experimenteel stadium. Zijn de fossiele brandstoffen duur? Als de energiestroom van 6,5 kW door slaven zou worden geleverd, hebben we per persoon 32 slaven in volcontinu dienst nodig, dus 160 slaven in een vijfploegendienst. Betalen wij deze slaven het minimum loon dan kost dat meer dan € 25.000,- per dag. Een energiestroom van 6,500 Watt per dag komt overeen met een dagelijks verbruik van 16 liter benzine of dieselolie en dat kost nog geen €30,- . Die energiedragers, want dat zijn fossiele brandstoffen, zijn in verhouding tot voedsel en in vergelijking met arbeid geleverd door mensen erg goedkoop.
Noch de beschikbaarheid, noch de prijs van energie is dus een echt probleem. Wat is dan wel het probleem? Het echte probleem is de weinig duurzame wijze waarop onze samenleving is ingericht, waardoor de leefmogelijkheden voor toekomstige generatie ernstig worden aangetast.
5
De echte problemen De CO2 concentratie in de atmosfeer is de 400 ppm ( parts per million ) gepasseerd. Dat is een waarde die in de achterliggende miljoen jaren nog nooit is voorgekomen. Dit leidt onherroepelijk tot een temperatuurstijging op aarde, het begin van deze stijging is nu al duidelijk w aarneembaar. Het recente rapport van het IPPC, w aarin de laatste stand van de w etenschap gerapporteerd w ordt, laat daarover geen enkele tw ijfel bestaan. Klimatologen hebben lang gepleit voor een zodanige begrenzing van de CO2 uitstoot, dat er een redelijke kans is de temperatuurstijging tot 2 0C te beperken. Deze doelstelling lijkt nu al vrijw el onhaalbaar.
De gevolgen zijn het smelten van de ijskappen, een stijging van het zeeniveau en het afnemen van de beschikbare landbouwgronden. Behalve de opwarming van onze atmosfeer brengt het ongelimiteerd gebruik van fossiele brandstoffen een aantal ander ongewenste effecten met zich mee. De stikstof uitstoot als gevolg van het verbranden van fossiel brandstoffen resulteert in nitraten die uitregenen, en in de bodem tot overbemesting leiden. Tal van grondstoffen dreigen op te raken. In de geschiedenis van het leven op aarde is vijf keer voorgekomen dat de dan aanwezige planten en dieren massaal uitstierven. Vijf grote extincties. Biologen spreken nu van een zesde extinctie, omdat de biodiversiteit afneemt met een snelheid die vergelijkbaar is met de vijf vorige grote extincties. De huidige klimaatverandering gaat voor vele soorten te snel om zich te kunnen aanpassen. Berekend is dat het uitsterven van soorten nu 100 tot 1000 maal zo snel gaat als de natuurlijke uitsterving. (International Union for the Conservation of Nature.) Sommige wetenschappers menen dat deze rampzalige ontwikkeling kan verergeren tot 10.000 maal de natuurlijke sterfte (WWF). Een tropische aarde Onderzoekers proberen analogieën te vinden voor het toekomstige klimaat door te kijken naar het klimaat dat er 50 miljoen jaar geleden w as, in een periode met een soortgelijke hoge CO2 concentratie. De overeenkomsten zijn slechts vage indicaties van hoe het klimaat zou kunnen veranderen, maar deze perspectieven zijn bepaald onrustbarend. Bij een temperatuurstijging van 4 graden of meer is het w aarschijnlijk, dat de aarde geheel een tropische planeet w ordt. In een meer optimistische visie w ordt daarmee een nieuw e ijstijd voorkomen. Daarbij moeten w e w el bedenken dat een interglaciaal, d.w .z. de w arme periode tussen tw ee ijstijden, enige tienduizenden jaren duurt. Terw ijl w e hier over verschijnselen praten, die zich in enkele decennia voltrekken.
We tasten met onze leefwijze onmiskenbaar de bestaansmogelijkheid van toekomstige generaties in ernstige mate aan. Daarbij moeten we bedenken dat de groei van de bevolking en de stijging van de welvaart in onderontwikkelde gebieden in 2050 leidt tot een behoefte aan brandstof, die twee maal zo groot is als nu. Hoe zeer de behoefte aan fossiele brandstof toeneemt, zien we in nevenstaand figuur. Hetzelfde geldt in principe voor de groeiende behoefte aan voedsel. Hebben we zoveel landbouwgrond?
6
De Europese Unie gaat hier iets aan doen. Voor het jaar 2020 en de jaren daarna zijn er in de Europese Unie duidelijk doelstellingen geformuleerd voor het verminderen van het gebruik van fossiele brandstoffen en de emissies van CO2. In 2020 moeten w e in Europa 20% minder energie gebru iken, 20% van de energie dient uit hernieuw bare bronnen afkomstig te zijn en de CO2 uitstoot moet 20% lager zijn. In 2050 zouden de CO2 emissies zelfs met 80% verminderd moeten zijn.
In de periode van 2006 tot 2010 was in de EU 40 % van de nieuw geïnstalleerde capaciteit voor de opwekking van elektrische gebaseerd op hernieuwbare bronnen, met wind en zon dus. Nederland is zoals uit de grafieken hieronder blijkt, bepaald geen koploper bij het installeren van opwekkingsystemen voor hernieuwbare energie. We bevinden ons in de onderste regionen tussen de 27 lidstaten.
7
Al onze energie duurzaam opwekken kan dat eigenlijk wel? De zonstraling is de bron van alle hernieuw bare energie. 1). Wind en biomassa zijn afgeleiden van de zonne-energie. De zon straalt permanent 2000 maal zoveel energie naar de aarde als er door de mensheid gebruikt w ordt. De vraag is : “Hoe kunnen w ij die overvloedige energiestroom in de praktijk benutten?”. Tw eederde van de zonnestraling komt op de oceanen terecht. Grote delen van het landoppervlak zijn ook ongeschikt voor energieopw ekking. Toch zou al een betrekkelijk klein deel van het aardoppervlak voldoende zijn. Zoals in het kader bovenaan bladzijde 4 is aangegeven, is de energie behoefte van heel Nederland 3.3 EJ per jaar. Dat komt overeen met een energiestroom van 105 . 109 W gemiddeld over het jaar. De behoefte aan elektrische energie is hiervan 11 á 12 % d.w .z. 11.500 MW of 11,5 . 109 W gemiddeld gedurende een jaar. Zijn w e in staat een flink deel van deze energie behoefte uit hernieuw bare bronnen op te w ekken?
De instraling van zonne-energie is gemiddeld over een heel jaar in ons land ca 110 Watt per vierkante meter. Voor zuid Europa is dit ruim anderhalf maal zo veel. De door de zon ingestraalde energie kunnen we met een rendement van ca 70 % in warmte omzetten. Met fotovoltaïsche zonnepanelen kunnen we ca 15% van het opvallende zonlicht in elektriciteit omzetten. Zonnepanelen kunnen dus per vierkante meter ca 16 Watt elektrische energie opwekken, gemiddeld over het hele jaar. Met dit getal kunnen we een schatting maken van het ruimtebeslag dat hernieuwbare energie met zon en wind met zich mee brengt. We moeten er dan wel rekening mee houden dat primaire fossiele energie met een rendement van ca 40% kan worden omgezet in elektriciteit. Elektrische energie is daarmee 2,5 maal zoveel waard als de olie en gas. Zon – goed voor 2% van onze behoefte aan primaire energie Als we op ieder huis in Nederland 25 m2 zonnepanelen installeren resulteert dit in maximaal 100 km2 aan zonnepanelen. Daarmee zouden we ongeveer 1,6.109 Watt kunnen opwekken. Dit vertegenwoordigt 4.109 Watt (4.000 MW) aan primair energiegebruik. Dus ca 4% van ons primaire energiegebruik. Lang niet alle daken zijn geschikt of beschikbaar, als de helft hiervan met zonnecellen zou worden voorzien komen we niet verder dan 2%. Een huis met ca 20 m2 zonnepanelen is wel genoeg voor het opwekken van de benodigde elektriciteit voor haar bewoners. Wind - goed voor 10% van onze behoefte aan primaire energie Windmolens moeten onderling een zeker afstand tot elkaar hebben. Het is daardoor niet mogelijk veel meer dan 4 Watt per vierkante meter op te wekken. Ook hier geldt dat deze 4 Watt het gemiddelde is over het gehele jaar. Laten we eens uitgaan van windparken voor de kust met een totaal oppervlak van 1.000 km2. Dat zijn 12 windparken van 80 km2 . Met 1000 km2 aan windparken is het mogelijk 4.109 Watt (4.000 MW) op te wekken. Omdat dit elektrische energie is, mogen we dat met 2,5 vermenigvuldigen. Dus 10 . 109 Watt en dat is 10 % van onze primaire energiebehoefte. (1. De getijdenbeweging energie is een uitzondering hierop. Deze energiebron onts taat do or zwaartekrachten
8
Voorbeelden van zon en wind In het energie akkoord wordt aangekondigd, dat er voor 2015 twee windturbineparken in de Noordzee gebouwd zullen worden onder de naam Gemini I en II. Goed voor 2,5 % van onze elektriciteitsvoorziening. Het Gemini windpark In het energieakkoord w ordt gesproken over 4.450 MW in 2023 d.w .z. ca 20 % van onze behoefte aan elektriciteit. Er is in het energieakkoord een w indpark ‘Gemini’ gepland dat op 85 km uit de kust ten noorden van Schiermonnikoog in ca 30 meterdiep w ater komt te liggen. Aan de hand van de gegevens over het geplande w indpark Gemini kunnen w e zien w at de mogelijkheden voor w ind op zee zijn. De beide Gemini parken hebben samen een oppervlak van 68 km2. Het geïnstalleerde vermogen is 600 MW met 150 w indturbines van 4 MW. De verw achte opbrengst aan elektrische energie is 2,5 TWh per jaar ( 2,5 . 10 12 Wh per jaar). Hieruit valt af te leiden dat het w indpark gemiddeld gedurende het hele jaar 285 MW produceert, ongeveer 2,5 % van onze huidige behoefte aan elektriciteit. Er w ordt gemiddeld over het jaar ca 4,2 W per vierkante meter opgew ekt. Als we met w ind op zee alle elektrische energie voor Nederland w illen opw ekken, zijn daar veertig van deze parken voor nodig, of een oppervlak van ca 2.700 km2.
De stad voor de zon In de stad voor de zon, een nieuwe wijk in Heerhugowaard, wordt evenveel elektriciteit opgewekt als de wijk gebruikt.
Hoopvolle ontwikkelingen In Denemarken was in 2010 30% van de geproduceerde elektrische energie afkomstig uit hernieuw bare bronnen. In de Scandinavische landen w ordt met succes beleid gevoerd om de CO2 emissies te verminderen. In die landen daalde de CO2 emissies in 2012 met ca 10% ( Eurostat 80/2013 29 mei 2013 ) Duitsland heeft momenteel ruim 31.000 MW aan w indvermogen geïnstalleerd. In de komende 10 jaar denkt Duitsland nog eens 13.000MW op zee bij te plaatsen. Hoew el China in hoog tempo nieuw e kolencentrales bouw t, is 38% van de nieuw e gebouw de capaciteit hernieuw baar. ( GEA, 2012 ) Voor de komende jaren is per jaar 10 Gw att aan nieuw e opw ekkingscapaciteit met zonnecellen gepland. Hiermee w ordt de geïnstalleerde capaciteit aan zonnecellen verviervoudigd. (China State Counsel)
9
Bio-energie In de natuur wordt een deel van het invallende zonlicht via fotosynthese omgezet in organisch materiaal. Helaas is dit omzettingsrendement niet erg hoog. In gunstige klimaatzones is dat maximaal 3%, in Nederland komen we niet hoger dan 1%. Van de zonnestraling van 110 Watt per m2 blijft dus organisch materiaal over met een verbrandingswaarde van 1 Watt per vierkante meter. Per persoon zouden we dan over 6.500 m2 moeten kunnen beschikken. Voor 16 miljoen Nederlanders komt dat neer op ca. tweeënhalf maal Nederland. Op dit moment wordt met bijstoken van biomassa en vuilverbranding ca. 5 % van onze primaire energie behoefte gedekt. Deze biomassa wordt echter hoofdzakelijk geïmporteerd. Plantaardig materiaal gebruiken voor energieopwekking lijkt aantrekkelijk, maar we moeten dat zodanig doen, dat we niet concurreren met de voedselproductie. Als we landbouwgrond gaan aanwenden voor het produceren van materiaal voor bijstoken of voor het winnen van oliën zullen we snel op grenzen stuiten. Voor het voeden van een mens is in principe 110 Watt voldoende. Het huidige landbouwareaal in de wereld is nu ongeveer voldoende om de wereldbevolking te voeden. Als we op landbouwgronden gewassen gaan kweken om iedere wereldbewoner 6.500 Watt te leveren, zou hiervoor 65 maal zoveel landbouwgrond nodig zijn. Ook slechts 10 % op basis van bio-energie vraagt veel te veel landbouwgrond. Naast landbouwgewassen is er energie te winnen uit afval van de voedselproductie, hout, vuilnis, en dierlijke mest. Op dit moment wordt ca 10 % van de energiebehoefte in de wereld gedekt door biomassa. In het rapport Global Energy Assessment is geïnventariseerd hoeveel biomassa er potentieel beschikbaar is voor energieopwekking. De inventarisatie levert op, dat er nog eens 10% kan worden toegevoegd, waarmee 20 % van de huidige energiebehoefte in de wereld gedekt kan worden met biomassa. Het huidige energieverbruik in de wereld is echter slechts 2.500 Watt per persoon. Dat is aanzienlijk minder dan de helft van de nederlandse consumptie van 6.500 Watt. Voor de nederlandse energieconsumptie betekent dit, dat ongeveer 7,5% van de primaire energiebehoefte gedekt kan worden met biomassa. Het meeste biomateriaal wordt verbrand voor energieopwekking, koken, of ruimte verwarming. Een deel kan via vergisting omgezet worden tot brandstof voor de mobiele sector. Deze laatste route wordt aangeduid als de tweede generatie bio-energie. Samenvattend
Deze getallen laten zien dat, ondanks de overvloedig beschikbare zonne-energie en wind, er geen ‘easy fix’ is. Er zijn zeer grote installaties nodig om met hernieuwbare bronnen een belangrijk deel van onze energiebehoefte te dekken. De energiedichtheid van hernieuwbare bronnen is zo laag, dat gigantische installaties nodig zijn. Het zal daarom een hele klus worden de binnen de EU voor 2020 de overeengekomen verplichtingen te halen.
10
Besparen, ontkoppelen en een betere technologie Om alle energie die w ij op dit moment gebruiken uit hernieuw bare bronnen op te w ekken, zijn erg grote installaties en grote w indparken nodig. Zelf als w e dit vanaf vandaag krachtig ter hand nemen zal zo’n energietransitie enkele decennia in beslag nemen. We zullen daarom nog heel lang fossiele brandstoffen aanw enden voor het produceren van elektrische energie en brandstoffen voor de mobiele sector. De klimaatdoelen zijn daarmee niet op tijd haalbaar. Er zijn echter nog andere mogelijkheden, om ons een heel eind in de goede richting te helpen. Besparen, ontkoppelen en meer efficiënte apparaten.
Besparen Met een gemiddelde jaartemperatuur van bijna 110 Celsius is er in Nederland voor ruimteverwarming maar een zeer geringe hoeveelheid energie nodig. In een gemiddeld Nederlands huis is voor ruimteverwarming 125 kWh per m2 nodig. Het is mogelijk goed geïsoleerde huizen te bouwen waar slechts 15 kWh per m2 nodig is. De regels voor nieuwbouw worden voortdurend aangescherpt. Vanaf eind 2020 is alle nieuwbouw bijna energieneutraal. Dit betekent dat een gebouw in 1 jaar bijna evenveel energie opwekt als verbruikt. Nieuwe overheidsgebouwen zullen al vanaf eind 2018 bijna energieneutraal zijn. Met seizoenopslag van warmte en koude kunnen de grote gebouwen in Nederland vrijwel energieneutraal verwarmd en gekoeld worden. Seizoen opslag is te realiseren met een koude en een warme bron in waterlagen in de Nederlandse bodem. Ook het temperatuurverschil tussen dag en nacht biedt vooral voor koeling interessante besparingsmogelijkheden. Een buffer voor warmteopslag Als buffer kunnen zg. ‘phase change materials’ gebru ikt w orden. In deze PCMmaterialen kunnen w e de koelte van de nacht opslaan en die dan overdag w eer gebruiken voor koeling, en de w armte van de dag benutten voor de nacht. De behoefte aan koeling en verw arming van gebouw en kan daarmee vermoedelijk gehalveerd w orden. PCM – materialen zijn stoffen, bijvoorbeeld zouten, die bij 22 0C vloeibaar w orden en bij 18 0C weer in vaste vorm overgaan. Voor vloeibaar maken is w armte nodig die w eer vrij komt bij het stollen.
Onderstaande plaatjes laten gebouwen zien, waarin deze technieken zijn toegepast..
Ontkoppelen Tot op heden is er een vrijwel lineair verband tussen welvaart en CO2 emissie. Groei van de welvaart brengt onvermijdelijk een grotere milieubelasting met zich mee. Als het bruto nationaal product met 1% stijgt en de schade aan het milieu ook met 1% toeneemt, is het de vraag of de toename van de welvaart uitgedrukt in het BNP, ook een toename van het welzijn betekent. Het is de moeite waard na te denken over economische groei, die niet gepaard gaat met
11
een hogere CO2 uitstoot. Met andere woorden: Het is wenselijk de groei van onze welvaart te ontkoppelen van een toename van de CO2 emissies. Deze ontkoppeling impliceert een andere levensstijl. Vakantie op Vlieland i.p.v. Tenerife, geen benzine slurpende auto’s etc.. Een andere levensstijl kan geweldig helpen. Van het huidige landbouw areaal op de wereld wordt 80% gebruikt voor veeteelt. Vleesproductie is erg energie intensief. Als we over zouden stappen op een ‘low meat’ dieet, bijvoorbeeld het zg. Willett dieet, zou de behoefte aan fossiele energie met tientallen procenten dalen, zie het rapport “Vleesconsumptie en klimaatbeleid” uit 2008 en het rapport “De macht van het menu” uit 2013 van het Planbureau voor de Leefomgeving. Ook de afname van de biodiversiteit zou daarmee in belangrijke mate verminderen. Efficiënte machines en apparaten Eén van de beleidslijnen van de EU is hogere eisen stellen aan de energie-efficiency van apparaten en machines. Ongemerkt heeft in onze maatschappij al een belangrijke ontwikkeling op dit gebied plaats gevonden. Een analyse gemaakt door het International Energy Agency laat dit zien.
In nevenstaand fi guur, door de IEA gepubliceerd, wordt het belang van efficiëntere apparaten en processen getoond. Zonder verbetering van efficiency zou de energiebehoefte gestegen zijn tot ca. 160 EJ. Door verbetering van de efficiency bleef deze stijg ing beperkt tot 100 EJ.
Deze winst gaat door het zg. rebound effect deels weer verloren. Als bijvoorbeeld reizen minder kost, gaan we meer reizen. Door technische maatregelen kan veel energie bespaard worden, maar het blijft zoiets als dweilen met de kraan open, als we niet ook ons consumptiepatroon veranderen
12
Als het kan, waarom doen we het dan niet. Bijeenkomsten over duurzaam opgew ekte energie beginnen steevast met de constatering dat w e ons met de verslaving aan fossiele energie op een gevaarlijke en doodlopende w eg bevinden. Het klimaatprobleem w ordt steeds meer manifest, fossiele brandstoffen zijn beperkt beschikbaar en zijn hoofdzakelijk in handen van landen met een nogal onvoorspelbaar politiek systeem. In de volgende fase van de discussie w ordt meestal geconstateerd: “Voor energie uit w ind op land is eenvoudig te w einig land beschikbaar, voor energie met zonnecellen is het Nederlandse dakoppervlak te klein en energie opw ekken met w ind op zee is duur”. Tot zover gaat het goed, maar dan krijgt de discussie steevast een merkw aardige w ending: “Energie opwekken met behulp van hernieuwbare bronnen kan niet, want dat is te kostbaar.”
Natuurlijk is energie opgewekt uit hernieuwbare bronnen duurder dan die geproduceerd met fossiele brandstoffen. Als dat niet zo was hadden we helemaal geen probleem en werd in ieder geval een groot deel van onze elektrische energie al lang hernieuwbaar opgewekt. We willen toch minder afhankelijk zijn van fossiele brandstoffen, dat was toch het uitgangspunt? Wel, dan moeten we de meest effectieve route naar dit doel uitstippelen en die route bewandelen, ook al is dat duurder dan met fossiele brandstof gestookte installaties. Dat energie uit hernieuwbare bronnen duurder zou zijn dan die met fossiele brandstoffen opgewekt wordt, is bovendien alleen maar waar, omdat we de nadelige effecten daarvan niet doorbelasten aan de consument respectievelijk doorschuiven naar volgende generaties. De verzuring van de oceanen, de opwarming van de atmosfeer en stijging van de zeespiegel veroorzaken grote kosten. Deze kosten worden niet door de veroorzaker betaald. De veroorzaker strijkt de winst op en de maatschappij draait op voor de schade. Als de schade aan het milieu in de prijs tot uitdrukking zou komen, was de prijs van energie, opgewekt door fossiele brandstoffen te verbranden aanzienlijk hoger. De enige reële kostprijs van energie is de kostprijs, die hoort bij een mix van energie opgewekt uit hernieuwbare bronnen. Het was de bedoeling het verschil in kostprijs tussen de uit hernieuwbare bronnen opgewekte energie en de fossiel opgewekte energie te overbruggen met de CO2 - rechten. Een prijs van € 60 per ton CO2 equivalenten zou hernieuwbare opgewekte energie concurrerend maken met de fossiel opgewekte energie. Op de markt voor CO2 rechten is de prijs per ton CO 2 echter van de introductieprijs van € 20,- naar enkele euro’s gedaald, omdat er simpelweg teveel rechten zijn uitgegeven. Elk land probeerde zijn industrie te beschermen en was royaal bij het uitgeven van rechten. Daarboven op kwam nog een verminderde vraag naar energie als gevolg van de economische crisis. Toen recentelijk in het europese parlement voorgesteld werd het aantal CO2 -rechten te verminderen, was voor dit voorstel geen meerderheid te vinden.
Weinig politici hebben de moed hun kiezers te vertellen dat het consumeren duurder zal moeten worden, als we de toekomst van volgende generaties niet in gevaar willen brengen. De scheiding tussen economie enerzijds en milieu anderzijds dient te verdwijnen. Tot op heden kunnen economen, noch politici hierop een goed antwoord vinden.
Literatuur: Jo Hermans, (2009) ‘Energie survival gids’, BetaText David JC MacKay ( 2009) Sustainable Energy- without the hot air, UIT Cambridge Ltd. GEA, (2012) Global Energy Assessment – Toward a Sustainable Future, Cambridge University Press, Cambridge UK
13
