Lange termijn doelstelling:
Hernieuwbare energie en ICT
Een volledig hernieuwbare energiehuishouding Energiebeleid omvat drie pijlers (landen, bedrijven, consumenten):
Erik Lysen
Utrecht Sustainability Institute
Fusie van: Utrecht Centrum voor Aarde en Duurzaamheid (UCAD) en Utrecht Centrum voor Energieonderzoek (UCE) An Innovative Truth III, Utrecht, 22 juni 2011
1.
EFFICIENCY: continue inspanningen om energie efficiency te verhogen en energiebesparing te bevorderen
2.
HERNIEUWBARE BRONNEN: maximale inzet van beschikbare hernieuwbare energiebronnen(zon, wind, biomassa, waterkracht, aardwarmte)
3.
SCHONER GEBRUIK FOSSIELE BRANDSTOFFEN: verminderen emissies, vooral van CO2, bijvoorbeeld via afvang en opslag (CCS)
Samen vormen zij de ‘Trias Energetica’ *)
*) Lysen, E.H., ‘The Trias Energica’, Eurosun conference, Freiburg, Sept 1996
Waarom hernieuwbare energiebronnen? 1.
Grootste bron van energie en nog miljarden jaren beschikbaar
(NB: alle olie, gas en kolen zijn “fossiele” zonne-energie van miljoenen jaren geleden)
2. 3.
Wijd verspreid over aarde, diversificatie van aanbod, ook in afgelegen gebieden beschikbaar Geen of weinig emissies van schadelijke stoffen, dus bijdrage aan beperken van klimaateffecten (NB: klimaat lijkt geen issue meer te zijn, door populistische ontkenning, maar het probleem verdwijnt daardoor niet: is vermoedelijk ernstiger)
4.
Scheppen nieuwe ‘business opportunities’ (ook voor ICT)
5.
Nadelen fossiele brandstoffen: • • • •
Verbranding heeft grote milieu- en klimaateffecten. Sterke geo-politieke machtsfactor Vraag zal aanbod snel overtreffen Voorraden eindig (maar nog relatief groot)
De zon als bron Zonne-energie, windenergie, waterkracht, biomassaenergie: allen afkomstig van zonnestraling
(NB: aardwarmte afkomstig van radio-actief verval 20-40 km diep en getijden-energie van aantrekking aarde en maan)
Zonnestraling: • Vermogen zon: 3,8 * 1026 W (bron: fusie waterstof => helium, massaverlies: 4,2 * 109 kg/sec) • Op aardoppervlak: 8 * 1016 W op 5 * 1014 m2 = 160 W/m2 • Energie per uur: 293 * 1018 J/uur
Wereld energieverbruik (primair): • 500 * 1018 J/jaar (EJ/jaar) (levert de zon in minder dan 2 uur)
Ref: The IPCC Special Report of Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, June 2011
Ref: The IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, June 2011
Energievoorziening Nederland 2009
Hernieuwbare energiebijdrage NL 2009 (Volgens EU Richtlijn Hernieuwbare Energie)
Windenergie Biobrandstoffen voor het wegverkeer Houtkachels huishoudens Meestoken biomassa in centrales Afvalverbrandingsinstallaties, biogeen afval Overige biomassaverbranding Houtkachels voor warmte bij bedrijven Biogas op landbouwbedrijven Bodemenergie, ondiep Buitenluchtwarmte Overig biogas Zonnewarmte Stortgas Biogas uit rioolwaterzuiveringsinstallaties Waterkracht Houtskool verbruik Zonnestroom Bodemenergie, diep TOTAAL HERNIEUWBAAR
Totaal finaal energieverbruik NL Aandeel hernieuwbaar (%)
TJ 16.124 15.414 12.292 10.137 9.822 7.350 2.792 2.148 1.977 1.586 1.315 927 863 765 360 300 165 142 84.479
% 19,1% 18,2% 14,6% 12,0% 11,6% 8,7% 3,3% 2,5% 2,3% 1,9% 1,6% 1,1% 1,0% 0,9% 0,4% 0,4% 0,2% 0,2% 100,0%
2.187.000 TJ 3,9%
Bron: PBL, 2011 CBS, Hernieuwbare energie in Nederland 2009
Bijdrage hernieuwbare elektriciteit 2009
Opgestelde vermogens 2009
Productie van hernieuwbare elektriciteit NL 2009 (GWh) Windenergie Meestoken biomassa in centrales Afvalverbrandingsinstallaties Overige biomassaverbranding Biogas Waterkracht Zonne-energie TOTAAL Totaal elektriciteitsverbruik 2009 Aandeel hernieuwbare elektriciteit:
4.578 2.422 1.147 896 822 98 46 10.009
Opgestelde capaciteit wind, water en zon (2009)
45,7% 24,2% 11,5% 9,0% 8,2% 1,0% 0,5% 100%
MW 1993 228 37 68
Wind op land Wind op zee Waterkracht Zon-PV
112.561 GWh 8,9%
GWh/jr 3843 735 98 46
uren/jr 1.928 3.224 2.649 676
Conclusie: de ene megawatt is de andere niet
Dus: 4% van onze elektriciteit komt nu uit windenergie CBS, Hernieuwbare energie in Nederland 2009
De ene megawatt is de andere niet
Netbelasting Nederland (3e week nov. 2009)
Theoretische centrale: 24 uur/dag en 365 dagen/jaar: iedere megawatt (MW) produceert 24*365 = 8760 MWh.
18.000
16.000
Theoretisch (24*365) Basislast (kolen, kern) Midden en pieklast (gas) W aterkracht W ind turbines (op zee) W ind turbines (op land) Zon PV (Nederland)
14.000
productie (MWh per MW) 8760 6000 tot 8000 3000 tot 4000 3000 tot 4000 3000 tot 3500 1800 tot 2200 700 tot 800
12.000
Belasting (megawatt)
Type centrale
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
Ter vergelijking: Zon PV (Middellandse Zee gebied) Zon PV (Sahara)
1200 tot 1500 2000 tot 2500
0 0
24
48
72
96
120
144
Uren
http://www.tennet.org/english/operational_management/export_data.aspx
168
Benaderd effect windvermogen op inzet fossiele centrales (3e week november 2009)
Voorbeeld: actueel windvermogen in Spanje
18.000
16.000
14.000
Belasting (megawatt)
12.000
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0 0
24
48
72
96
120
144
168
https://demanda.ree.es/eolicaEng.html, 18 juni 2011
Uren
Bijdrage wind in totale vraag Spanje
EU: Verplicht aandeel hernieuwbare energiebronnen in finale energievraag 2020 Share renewables in gross final consumption
EU doel 2020: 20% energie in EU uit hernieuwbare bronnen. Dit impliceert: 34% elektriciteit uit hernieuwbare bronnen
https://demanda.ree.es/eolicaEng.html, 17 juni 2011
Sweden Latvia Finland Austria Portugal Denmark Estonia Slovenia Romania France Lithuania Spain Germany Greece Italy Bulgaria Ireland Poland United Kingdom Netherlands Slovak Republic Belgium Czech Republic Cyprus Hungary Luxembourg Malta
2005
2020
39,8 % 32,6 % 28,5 % 23,3 % 20,5 % 17,0 % 18,0 % 16,0 % 17,8 % 10,3 % 15,0 % 8,7 % 5,8 % 6,9 % 5,2 % 9,4 % 3,1 % 7,2 % 1,3 % 2,4 % 6,7 % 2,2 % 6,1 % 2,9 % 4,3 % 0,9 % 0,0 %
49 % 40 % 38 % 34 % 31 % 30 % 25 % 25 % 24 % 23 % 23 % 20 % 18 % 18 % 17 % 16 % 16 % 15 % 15 % 14 % 14 % 13 % 13 % 13 % 13 % 11 % 10 %
Opbouw bijdrage hernieuwbare bronnen voor EU doelstelling Nederland: 14%
Opbouw bijdrage hernieuwbare elektriciteit 40,0%
16% 35,0%
14%
Zon-PV
Elektriciteit
Bijdrage elektriciteitsvoorziening
12%
waterkracht
30,0%
Verwarmen en koelen Transport
10%
8%
6%
biomassa gas biomassa vast wind op land
25,0%
wind op zee 20,0%
15,0%
10,0%
4% 5,0%
2% 0,0%
0%
2005
2005
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
Bron: Nationaal Actieplan voor energie uit hernieuwbare bronnen (EZ, 2010)
Opgestelde vermogens in Nationaal Actieplan voor energie uit hernieuwbare bronnen 7.000
wind op land
6.000
wind op zee
Geinstalleerd vermogen (MW)
Zon-PV 5.000
Waterkracht
4.000
3.000
2.000
1.000
0 2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
2018
jaar
Bron:Nationaal Actieplan voor energie uit hernieuwbare bronnen (EZ, 2010)
2010
2011
2012
2013
2014
2015 Jaar
Jaar
2020
2016
2017
2018
2019
2020
Kan de wereld / Europa grotendeels of volledig op hernieuwbare energie draaien? • The Energy Report (WWF, Ecofys, 2011): “Ja, wereld kan in 2050 volledig op HE draaien” (belangrijke rol biomassa) • Roadmap 2050 (ECF, McKinsey, 2010): “Europa kan in 2050 voor 80% koolstofloos, mits energiesector 90-100% • 100% Renewable electricity (PWC, 2010): Europa’s elektriciteit kan in 2050 voor 100% hernieuwbaar zijn • [R]enewables 24/7 (EREC & Greenpeace, 2009): “met smart grids kan elektriciteit in Europa voor 90% van HE komen, 24/7”. VOORWAARDE: FORSE ENERGIEBESPARINGEN Ref: The IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, June 2011
Rol ICT bij integratie hernieuwbare bronnen
Bron: EREC + Greenpeace: [R]enewables 24/7, Nov. 2009
Rol ICT bij intelligente elektriciteitsnetten
Energieverbruik ICT huishoudens
Elektriciteitsverbruik ICT sector Forecast ICT in Germany (GWh/yr) User devices in households User devices in businesses Servers and datacenters Network access and core network Total
2007 33.010 6.817 9.122 6.435 55.384
2010 35.292 7.047 9.558 6.276 58.173
2015 39.360 6.839 10.319 6.481 62.999
2020 40.863 6.933 12.319 6.543 66.658
Commentaar: schatting voor huishoudens leidt tot ongeveer 950 kWh/jaar voor ICT verbruik. Lijkt erg hoog, bij gemiddeld verbruik 3500 kWh/jaar. Maar: eigen schatting komt ook hoog uit:
Fraunhofer IZM, Estimated Energy Requirements as the Information Society Develops Further, 2009
Vertaald naar Nederlandse situatie: Schatting ICT in Nederland (GWh/jr) Apparaten in huishoudens Apparaten in bedrijfsleven Servers en datacentra Netwerk toegang en kern netwerk Totaal Elektriciteitsverbruik Aandeel ICT:
2007 6.840 1.413 1.890 1.333 11.477
2010 7.313 1.460 1.981 1.301 12.055
2015 8.156 1.417 2.138 1.343 13.055
118 9,7%
123,6 9,8%
131,5 9,9%
2020 8.468 1.437 2.553 1.356 13.813 135,9 TWh 10,2%
Efficiency maatregelen t.b.v. huishoudens • Schermen zuiniger maken, automatisch uitschakelen als er niemand zit (bijv: Power Sensor, Philips) • Zuiniger chips gebruiken in PC’s en servers • Standby verbruik: < 1 watt, liefst < 0,1 watt • Plug-ins uitschakelen (Flash verbruikt veel energie) • Groei datastromen intomen (via beprijzen) • Gebruik: “Internet Der Dingen”: ieder apparaat eigen IP adres, en dus aan te sturen. • Bell Labs (GreenTouch, jan 2010): “Netwerk kan duizend keer zuiniger” (draadloos internet: grote energieverbruiker) • Bewustwording, bijv. gebruik TV’s en PC/laptop om naar muziek/radio te luisteren is erg energie-intensief.
Router en WiFi PC TV Settop box VCR opladers Totaal
watt uren/dag uren/jaar 10 24 8760 100 8 2920 150 6 2190 7 24 8760 10 24 8760 5 24 8760
kWh/jr 88 292 329 61 88 44 901
Energy Saving Trust, UK, 2007: “By 2020 entertainment, computers and gadgets will account for an extraordinary 45% of electricity used in the home”: New ICE age: Information, Computers & Entertainment
Opties tot verbetering efficiency ICT sector Servers: 75% energie te besparen Voorkeur voor natuurlijke koeling Afvalwarmte nuttig gebruiken
CONCLUSIES Keynes: ‘Essays in Persuasion’, 1931 1. Op lange termijn is een volledig hernieuwbare energievoorziening nodig én mogelijk 2. Hernieuwbare energie in Nederland groeit van 4% nu naar 14% in 2020: vooral via wind en biomassa 3. ICT zal grote rol spelen bij integratie hernieuwbare energiebronnen: slimme netten 4. ICT gebruikt naar schatting 10% van onze totale elektriciteit, maar in huishoudens gebruikt ICT al 25% van de elektriciteit, en dat aandeel groeit. 5. ICT kan veel efficiënter, vooral door technische verbetering aan schermen en IC’s, stand-by verbruik naar nul brengen, en bewustwording gebruikers.
“Thus the author .. hopes and believes that the day is not far off when the Energy Problem will take the back seat where it belongs and that the arena of the heart and head will be occupied, or re-occupied, by our real problems - the problems of life and of human relations, of creation and behaviour and religion”.
