W E R K D O C U M E N T
T. B.V. DE WERKHYPOTHESE: DE ONTWIKKELING VAN DE ENERGIESITUATIE
door
H. J. Snel
1979
R I J K S D I E N S T
-
56 Abw
f ebruari
V O O R D E I J S S E L M E E R P O L D E R S S M E D I N G H U I S L E L Y S T A D
De wereldenergieproduktie tussen 1925 en 2025, onderverdeeld naar energiebron, is weergegeven in tabel 1 en de figuren 1, 2 en 3. De voorspelling van de produktieomvang van de fossiele brandstoffen berust op de theorie van een produktieverloop volgens de zgn. logistische curve. De produktie groeit aanvankelijk exponentieel, totdat de beperktheid van de voorraden merkbaar wordt, waarna de produktie eerst snel, later langzamer weer afneemt (zie figuur I ). Zo rmrdt de top in de produktie van gas en aardolie a1 binnen de beschouwde periode tot het jaar 2025 bereikt, die van steenkool pas veel later. Bij de steenkool is ook de winning d.m.v. vloeibaar maken een vergassing meegenomen. Er is vanuit gegaan dat de gevolgen van het gebruiken van de fossiele brandstoffen voor het milieu, m'et name valt dan te denken aan de vrijkomende warmte en de (kumulerende) C02-produktie, niet zodanig zijn dat deze beperkingen opleggen. Het aandeel in de energieproduktie val niet-fossiele energiedragers is aangenomen op 8% in het jaar 2000 (lit. I ) . Een onderdeel hiervan is de kernenergie. De groei hiervan blijft beperkt door de eraan verbonden problemen, met name die van het radio-actieve afval. Hierbij moet ook worden opgemerkt dat bij de huidige technologie de urariumvoorraad slechts equivalent is met maximal 10% van de uiteindelijke winbare voorraad fossiele brandstoffen. Pas bij invoering van de nog niet operationele kweekreactor zou deze verhouding kunnen omslaan (lit. 2, 3). Andere niet fossiele energiebronnen zijn waterkracht en zonne-energie. Deze zullen het grootste deel van de niet-fossiele energieproduktie voor hun rekening nemen. Voordeel van deze energiebronnen is dat er geen extra warmte en afvalprodukten uit vrijkomen. Ze hebben echter we1 invloed op het milieu. Daardoor is uiteindelijk ook de benutbare hoeveelheid zonne-energie, zij het op een zeer hoog niveau, beperkt. Aangenomen is dat tussen 2000 en 2025 de niet-fossiele energieproduktie verdubbelt. Inmiddels kan dan de energieproduktie door kernfusie operationeel zijn en een bijdrage leveren. Deze energiebron is praktisch onuitputtelijk. Echter ook bij kernfusie is er een stralingsrisico en komt er extra warmte vrij. Het is erg goed mogelijk dat uit milieu-overwegingen de produktie van de fossiele energiedragers beperkt zal moeten worden en een extra beroep gedaan op de niet-fossiele bronnen. Dit zou ook het geval kunnen zijn i.v.m. de betekenis van fossiele energiedragers, als grondstof voor de chemische industrie (lit. ) . ,
Met name door een op grote schaal benutten van niet-fossiele energiebronnen (kernfusie, zonne-energie rondom de evenaar) ontstaat er behoefte aan de mogelijkheid om energie met geringe verliezen en in een schone vorm naar de plaats van gebruik te kunnen transporteren en om energie op te kunnen slaan. Elektriciteit is we1 schoon maar transport over grotere afstanden gaat gepaard met grote verliezen en opslaan is niet goed mogelijk. Wordt de energie vastgelegd door waterstof te maken dan zijn transport en opslag we1 mogelijk. Waterstof is een erg schone brandstof. Uit een vergelijkende berekening van energiesystemen waarin waterstof en elektriciteit in verschillende verhoudingen als medium worden gebruikt, blijkt een gemengd system het goedkoopst (lit. 5). Het opzetten van een waterstofsysteem vereist tientallen jaren. Daarom mag verondersteld worden dat hiermee in 2025 a1 een begin is gemaakt. Wat betreft de energie~rijswordt tussen nu en 2000 een verdubbeling voorzien (lit. 1 ) .
Tabel 2 laat voor 1970 de verdeling van het energieverbruik over de wereldbevolking zien. Hieruit blijkt dat de Nederlander bijna drie keer zoveel energie gebruikte dan de hele wereldbevolking gemiddeld. Als we deze verhouding gelijk willen houden mag Nederland in 2000 4000 1015 J gebruiken, tegen 2100 1015 J in 1970. In figuur 4 zijn een aantal mogelijke ontwikkelingen van het energieverbruik in Nederland weergegeven. Voor de Werkhypothese wordt uitgegaan van die in Variant B van de Wetenschappelijke Raad voor het Regeringsbe1eid:In dat scenario neemt de economische groei af tot nu1 in 2000. In de Variant B wordt voor het verkeer en vervoeruitgegaan van een sterk ontwikkeld systeem van huurauto's. Hieraan is gekoppeld een vermindering van het aantal autokilometers. Daardoor wordt het energieverbrukbeperkt. Aangezien in de Werkhypothese een concentionelere ontwikkeling van.het verkeer en vervoer wordt voorzien, wordt voor het energieverbruik door deze.sector W.R.R.-Variant A aangehouden (tabel 7),.' Het is echter de vraag of bij de voorziene energieprijsstijging en economische ontwikkeling deze ontwikkeling van het verkeer en vervoer we1 mogelijk is. Dit geldt met name voor de ontwikkeling van de lucht-' vaart. Deze is voornamelijk te danken aan de groei van het aantal va-' kantievluchten en doordat op de voor internationale vluchten geen accijnsen wordt geheven, werken de prijsstijgingen relatief sterk door. Voor na 2000 wordt voor het totale energieverbruik uitgegaan van een stabilisatie. Tabel 3 en figuur 5 geven de verdeling van het energieverbruik over een aantal sectoren. Het grootste deel van het "overig finaal verbruik" wordt benut voor verlichting en verwarming door gezinnen en overheid. Deze aanwending bedroeg in 1973 bijna 22% van het totale energieverbruik in ons land. Door de grote verbetering die mogelijk is in de efficigntie van de verwarming kan het relatieve aandeel van deze post zelfs bij een vergroting van het aantal woningen afnemen. Onder de sector energie-industrie staat aangegeven de energie die gebruikt wordt om energie te transformeren (elektriciteitscentrales en raffinaderijen). De produktie van de raffinaderijen worden voor een groot deel gegxporteerd. Bij de verschuiving in de energievoorziening van aardolie naar steenkool is te verwachten(dat de daarbij mogelijke transformatieprocessen (gassificatie en liquefactie) grotendeels in de steenkoolproducerende landen zelf zullen plaatsvinden. Bovendien beschikt ons achterland Duitsland zelf over steenkool. Er is dus op den duur een afname te verwachten van de energie die gebruikt wordt voor andere transformaties dan die in elektriciteit. In de elektriciteitsproduktie is op den duur een rendementsverhoging mogelijk. Bij grootscheepse invoering van kernenergie/kernfusie kan (naast evt. waterstof als medium) een vergroting van de elektriciteitsproduktie optreden. Voor 2000 is nog uitgegaan van een gelijkblijvend aandeel van het verbruik in de energie-industrie. De wijze waarop door de verschillende bronnen in de energiebehoefte werd en zal kunnen.worden voorzien is aangegeven in tabel 4 en figuur 6. Voor de niet-fossiele bronnen is uitgegaan van de jaarproduktie welke de alternatieve energiebronnen in ons land in ~otentiekunnen leveren (Lit. 10). Het gaat daarbij voornamelijk om zonne-, wind- en geothermische energie. Verondersteld wordt dat ons land, met zijn uit~uttende gasvoorraad, een belangrijke plaats zal innemen bij de ontwikkeling van de hiemoor vereiste technologie.
De resterende energiebehoefte is naar evenredigheid met de wereldproduktie over de fossiele energiebronnen verdeeld. Dit komt neer op een zeer snelle vervanging van aardolie en aardgas door steenkool. De steenkool zal hier voor een deel in een omgezette vorm worden aangevoerd en gebruikt. Ook de aardolie en het aardgas worden bijna volledig geimporteerd. De mogelijke bijdrage van kernenergie en kernfusie is hier niet te kwantificeren. De toenemende afhankelijkheid van de levering van energiedragers door het buitenland kan er de oorzaak van zijn dat over de bezwaren van kernenergie/kernfusie wordt heengestapt en deze bron een belangrijk aandeel gaat leveren. In tabel 4 is ook het percentage aangegeven dat het Nederlandse verbruik uitmaakt van de wereldproduktie. 1.v.m. de afhankelijkheid van het buitenland is ook het invoersaldo en het percentage dat dit van de wereldproduktie uitmaakt belangrijk (tabel 5). Beide gegevens zijn vewerkt in figuur 7. Duidelijk komt hieruit naar voren de invloed van de exploitatie van ons aardgas. In dit beeld is dit ook in een gunstige periode gebeurd, nl. een waarin ons land een relatief hoog percentage van de wereldproduktie nodig had. De ontwikkeling van het energieverbruik van ons land per hoofd van de bevolking is aangegeven in tabel 6. Na 1990 is het verbruik per hoofd constant. Consequenties Hoewel in de hier beschreven ontwikkeling van de energiesituatie geen absolute tekorten optreden, is er toch een spanning tussen vraag en aanbod die zal resulteren in prijsstijging. Nederland zal hiervan als energie-importerend land in het bijzonder de nadelige invloed op de economische ontwikkeling ondervinden. De consequenties hiervan zijn een integraal onderdeel van de Werkhypothese-visie. Hier zullen alleen een aantal ruimtelijke gevolgen worden aangegeven die direct samenhangen met de energievoorziening. I. Het gebruik van steenkool (in de oorspronkelijk vorm) is het minst bezwaarlijk als dit gecentraliseerd gebeurt. Daarom schakelen de grote elektriciteitscentrales op deze brandstof over. De aanvoer hiervan stelt eisen aan de infrastructuur, met name de waterwegen. Buiten de topuren gaan deze centrales over op waterstofproduktie. Mogelijk zullen later alleen centrales bij de zeehavens oorspronkelijke steenkool gebruiken en de andere centrales alleen brandstoffen welke met behulp van steenkool zijn geproduceerd. Deze brandstoffen kunnen als zodanig worden geimporteerd of in de zeehavencentrales geproduceerd. 2. Er worden aanvankelijk geen kerncentrales bijgebouwd, later mogelijk wel. Op langere termijn zijn kernfusiecentrales waarschijnlijker. Ook hier een gemengde elektriciteits en waterstofproduktie. Deze centrales vragen een plaats in een minder dicht bevolkt gebied. 3. Tegenover deze beide terdenties naar een gecentraliseerde elektriciteitsopwekking staat de ontwikkeling van gecombineerde warmte- en elektriciteit~~roduktie, welke wat dit betreft decentraliserend werkt. Dit vereist kleinere centrales binnen het stedelijk gebied. Deze kunnen eventueel worden gevoed met de in grotere centrales geproduceerde waterstof. 4. In verband met de onzekerheden die kleven aan de ene~~ievoorziening moet een goed openbaar vervoerssysteem worden gehandhaafd. 5. Het waterstofdistributiesysteem en de toepassing van wannte-kracht-
koppeling en g e o t h e d s c h e e n e r g i e p l e i t e n voor een zekere concentratie van woningen, de toepassing van z o n e n e r ~ i e .
15 februari 1979 H.J. Snel
Literatuur
I. Wetenschappelijke Raad voor het Regeringsbeleid 1977. De komende vijfentwintig jaar.
2. Essobron juni 1978. 3. Energienota (1974).
4. Krevelen, prof. dr. D.W. van. Grondstoffen, materialen en recycling. Intermediair 6 oktober 1978. -
5. T.N.O. Waterstof als energiedrager. 6. Verslag Symposium Energie, nu en morgen. T.H. Twente 1975. 7. Centraal Bureau voor 1975-1976.
Statistiek
Algemene milieustatistiek
8. Stichting Toekomstbeeld der Techniek 1974. Energy conservation; ways and means. 9. Landelijke Stuurgroep. Energie-onderzoek 1976. Energie 1976. 10. Wart. R. van der. De betekenis van alternatieve energiebronnen in Nederland. Energiespectrum juli/augustus 1978.
Tabel 1. Wereldenergieproduktie in l0I5 J
steenkool en bruinkool aardolie aardgas kernenergie waterkracht zonne-energie kernfusie totaal
35.000 7.500 2.500
45.000
35.000 12.500 2.500
50.000
47.941 21.861 7.620 0 1.191
65.789 43.932 17.389 17 2.508
62.516 97.645 37.570 288 4.084
74.304 108.471 43.012 502 4.585
78.626
129.622
202.103
230.874
1) excl. comunistische landen. bronnen: 1925, 1940: Shell, op citaat lit. 6 1950 t/m 1972: UNO, op citaat lit. 3 2000 en 2025: lit. I,.m.u.v..niet-fossiel 2025
310.000
440.000
180.OOO 250.000 150.000
400.000 150.000 100.000
50.000
100.000
610.000
750.000
[ I
Tabel 2. Procentuele-verdelingwereldbevolking en energieverbruik in 1970 ---
-
-
-
Verdeling bevolking (1) West-Europa Afrika Midden-Oosten (met Turkije) Noord-Amerika Midden- en Zuid-Amerika Verre Oosten en Australiz Oost-Europa, Sovjet Unie en China ~
Verdeling Verhouding energieverbr. (2) (2) : (1)
995 10,O 299 6,O 737 31,6
21,2 195 35,9 3 ~ 6 992
2,23 0,15 0,34 5,98 0,47 0,29
32.3
27,6
0,85
190
-
Totaal Nederland
0,37
1,03
2,78
Bron: lit. ..3
Tabel 3. Energieverbruik Nederland per sector.in l0I5 J
energie-industrie industrie verkeer en vervoer overig finaal verbruik to taal
238 307 442 457 720 235 317 588 735 1620 116 I73 268 348 420 560 700 304 432 626 775 810 589 893 1229 1924 2315 2980 3700 3850
Bron: - 1960 t/m 1975 C.B.S., lit. 7 - verkeer en vervoer 1960 t/m 1970 lit. 8 1975 t/m 2000 W.R.R.-variant A (lit. I) - 1980 t/m 2000: totaal volgens W.R.R.-B (lit. I); aandeel energiebedrijven en industrie overeenkomstig L.S.E.0.-scenario I1 (lit. 9)
Tabel 4. Energieverbruik Nederland per energiedrager in l0I5 J
vaste brandstoffen aardolie aardgas kernenergie alternatieve bronnen
493 460 222 100 250 600 900 96 443 1162 851 1500 1750 1700 - 13 7151320120012501100 - - 35 35 35 50 I
1900 750 500 750
totaal percentage v.d. wereldproduktie
0,75 0,71 1,03 0,94 0,96 0,84 0,63
Bronnen: 1950 t/m 1970, lit. 3. 1975 C.B.S. (lit. 7) 1980 t/m 2000, W.R.R.-variant
0.52
B (lit. 1).
Tabel 5. Energieverbruik en -produktie Nederland in 1015 J
totaal verbruik
589 915 2098 2'315 2980 3700 3850 3900
totale produktie
390 459 1318 2980 3330 2140
810
750
invoersaldo
+I99 +456 +780 -665 -350 +I560 t.3040 +3150
invoersaldo in % v.d. wereldproduktie
0,25 0,35 0,39 -0,27 -:0,l2 0,35 0,50 0,42
Bronnen: 1950 t/m 1970: Lit. 2 1975 t/m 2000: W.R.R., Variant B (Lit. 1) 2025 : Tabel 4
Tabel 6 . ~nergieverbruikNederland per hoof d van de bevolking -
-
1950 Totaal energieverbruik ( i n l0I5 J) Bevolkingsomvang
589
1960
1970
1975
1980
915 2098
2344
2980 3700 3850 3900
13,l
13,6
0
160
172
10,2 11,6
Energieverbruik per hoofd v . d . bevolking ( i n lo9 J)
58
79
212
1990 2000
2025
15,O
15,6
15,8
247
247
247
Tabel 7 . Autosysteem i n 2000 volgens "De komende. v i j f e n t w i n t i g jaar" ( L i t . 1)
auto's/1.000 inw. auto's
-
Variant A
---------
Variant ---------B
4 20
200
6
privi5 (10 ) huur ( lo6)
6
autogebruikers (10 ) gem. aantal km
6,1
6,1
- autobezitter -
autohuurder
9
autokm (10 )
87 9
personenkm (10 )
34,8
150
86
700
400
Totaal energieverbruik verkeer en vervoer
(1015 J)
Figuur I . Een voorspelling van de j a a r l i j k s e produktie van f o s s i e l e energie-dragers bron: L i t . 1 .-
Figuur 2. Wereldenergieproduktie
I. W.R.R.
(Lit. I )
2. Esso; excl., we1 verwachte, nieuwe bronnen. (Lit. 2) -
Figuur 3. Verdeling wereldenergieproduktie over verschillende bronnen bron: .
~~
..
~
.
- aardgas, aardolie en steenkool -
overig: t/m 2.000 Lit. 1 .
-
: Lit. 1 .
Figuur 4 . Energieverbruik Nederland 1 . Scenario I Landelijke Stuurgroep Energieonderzoek (1976) ( L i t . 9)
2. Variant A W.R.R.
(Lit. I)
3. Variant B W.R.R.
4. Scenario I1 L . S . E . O . ..
( L i t . 9)
Figuur 5 . Verdeling energieverbruik Nederland over sectoren .. . . . . . . ..
. .
~
.
.... .
..
.
.
Figuur 6 . Verdeling energieverbmik Nederland over v e r s c h i l l e n d e bronnen . .....-. . . . ~ . . . . .,
.. ,
Figuur 7. Energieverbruik en -invoersaldo Nederland gerelateerd aan de wereldenergieproduktie . ....~-
- .
Figuur 8. Energieverbruik Nederland per hoofd van de bevolking - ... .. . . . . ~ ~
