Hernieuwbare energie tegen het licht gehouden

Play
David-john-cameron-mackay-by-david-stern
David MacKay op de fiets “aangedreven door biobrandstof: volkorenbrood.”

De uitspraak dat “Technologie zal de wereld wel redden”, wordt nogal gemakkelijk gebruikt als reden om niets te doen aan de huidige klimaatproblemen. “We moeten kerncentrales vervangen hernieuwbare energie” wordt er geroepen door de groene partijen. Maar hebben de mensen die dat beweren al eens één en ander berekend? David Mackay wel. En hij geeft ons op een zeer toegankelijke wijze een voorproefje.

Intro
Goeiedag, het is vandaag zondag 12 januari 2014, ik ben Jozef Van Giel en dit is de 179ste aflevering van deze podcast. Deze aflevering kwam tot stand mede dankzij Rik Delaet. De muziek is van Niek Lucassen. De website is ontworpen door Emile Dingemans. Vandaag bespreken we: Hernieuwbare energie tegen het licht gehouden
Hernieuwbare energie tegen het licht gehouden

De oorspronkelijke tekst is een TEDtalk van David Mackay. Mackay onderhoudt ook de website “withouthotair” waarin hij zijn boek voorstelt “Sustainable energy without hot air”. Je kan daar zijn boek gratis downloaden als pdf of in EPUB-formaat. Er is ook een overzichtsdocument te downloaden in het Nederlands. Mocht iemand zich geroepen voelen om het volledige boek te vertalen, zou dat prachtig zijn.

A reality check on renewables, door David Mackay. Vertaald door Rik Delaet

David MacKayAan het begin van de Industriële Revolutie zat er evenveel koolstof onder Groot-Brittannië in de vorm van steenkool als er koolstof onder Saoedi-Arabië zat in de vorm van olie. Deze koolstof was de motor van de industriële revolutie, zette de ‘Groot’ in Groot-Brittannië en leidde tot de tijdelijke wereldheerschappij van Groot-Brittannië. In 1918 piekte de steenkoolproductie in Groot-Brittannië en is sindsdien gestaag afgenomen. Later begon Groot-Brittannië olie en gas uit de Noordzee te gebruiken. Maar in 2000 piekte ook de productie van olie en gas uit de Noordzee. Ook die zijn nu bezig aan hun neergang.

Deze vaststellingen over de eindigheid van gemakkelijk bereikbare, lokale fossiele brandstoffen, zijn een motivatie om te zeggen: “Wat nu? Hoe gaan we leven als de fossiele brandstoffen op zijn? Moeten we niet nadenken over hoe we moeten afkicken van fossiele brandstoffen?” Een andere motivatie is uiteraard de klimaatverandering.

Als mensen praten over het leven na de fossiele brandstoffen en maatregelen tegen klimaatverandering, dan hoor je een heleboel blaasjes, een heleboel groene prietpraat, een heleboel misleidende reclame. Als natuurkundige denk ik dat het mijn plicht is om te proberen de mensen hun ogen te openen, ze laten inzien welke acties echt een verschil maken en ze richten op ideeën die ertoe doen.

Laat mij dit illustreren met wat natuurkundigen wel eens een berekening op de achterkant van een envelop noemen. Wij houden van dat soort berekeningen. Je stelt een vraag, schrijft wat getallen op en je zoekt een antwoord. Het zal wellicht niet erg nauwkeurig zijn, maar het doet je even nadenken. Hier komt de vraag: stel je voor dat we zeiden: “Och ja, we kunnen zonder fossiele brandstoffen. We gaan biobrandstoffen gebruiken. Probleem opgelost. We hebben geen olie meer nodig voor vervoer.” Als we nu eens de biobrandstoffen nodig voor één weg op de berm aan de rand van die weg zouden telen? Hoe breed zou die berm dan moeten worden?

We plakken er wat cijfers op. Onze auto’s gaan tegen 90 km per uur. Neem dat ze 12,5 km per liter afleggen, het Europese gemiddelde voor nieuwe auto’s. Veronderstel dat de productiviteit van biobrandstofplantages 1.200 liter biobrandstof per hectare per jaar is. Dat is zo voor de Europese biobrandstoffen. En laten we voorstellen dat de auto’s op 80 meter van elkaar constant langs deze weg rijden. De lengte van de weg maakt niet uit, want hoe langer de weg, hoe meer biobrandstoffenplantages we hebben aangezien hun lengte dezelfde is als de lengte van de weg. Wat doen we met deze gegevens? Deel het eerste door de andere drie en je vindt ongeveer acht kilometer. Dat is het antwoord. Dat is hoe breed de plantage zou moeten worden volgens deze aannames. En dan zeg je misschien: “Misschien gaat het toch niet zo gemakkelijk zijn.”

Misschien zou je denken dat het te maken heeft met landbouwoppervlakte. Is er dan een probleem met oppervlakten? En het antwoord is “Ja” maar het hangt er van af in welk land je bent.

Laten we beginnen met het Verenigd Koninkrijk. Ik wil het totale energieverbruik van het V.K., niet alleen voor het vervoer, maar voor alles voorstellen door gloeilampen (van 40 watt). Het is alsof we allemaal de hele tijd 125 lampen laten branden. 125 kilowattuur per dag per persoon is het energieverbruik van het V.K. Dat zijn 40 lampen voor vervoer, 40 lampen voor verwarming, en 40 lampen voor het maken van elektriciteit. Andere dingen zijn relatief klein vergeleken met deze drie grote brokken. Het is eigenlijk een nog grotere voetafdruk als we rekening houden met de energie voor de dingen die we importeren. 90% van deze energie komt vandaag nog steeds van fossiele brandstoffen, en slechts 10% uit andere, mogelijk groenere bronnen als kernenergie en hernieuwbare energiebronnen.

De bevolkingsdichtheid in het V.K. is 250 mensen per vierkante kilometer. We kunnen nu verschillende landen op een grafiek uitzetten waarbij we vertikaal hun energieverbruik per persoon uitzetten in aantal gloeilampen. Voor het VK is dat 125 lampen. Op de horizontale as zetten we de bevolkingsdichtheid uit. Die is dus 250 mensen voor het VK. We voegen er de andere landen aan toe. Daar zit nogal wat variëteit in.

Linksboven op de grafiek bevinden zich dan Canada en Australië, met enorme gebieden, en een zeer hoge consumptie per hoofd, 200 of 300 lampen per persoon, en een zeer lage bevolkingsdichtheid. Rechtsboven heeft Bahrein ongeveer hetzelfde energieverbruik per persoon als Canada: meer dan 300 lampen per persoon. Maar hun bevolkingsdichtheid is een factor van 300 keer groter: 1000 mensen per vierkante kilometer. Rechtsonder heeft Bangladesh dezelfde bevolkingsdichtheid als Bahrein, maar verbruikt 100 keer minder per persoon.

Onderaan links staat er niemand. Maar vroeger stonden daar een hele hoop landen. Hier is een andere boodschap van dit diagram. Landen als Soedan, Libië, China, India, Bangladesh stonden 15 jaar geleden veel meer naar links onder. De meeste landen gaan naar rechts en omhoog, naar een grotere bevolkingsdichtheid en een hogere consumptie per hoofd. Wij zitten in de rechterbovenhoek een buitenbeentje, het V.K. samen met Duitsland, Japan, Zuid-Korea, Nederland, en een heleboel andere wat aparte landen. Maar veel andere landen gaan omhoog en naar rechts en komen dichter bij ons. Wij geven een beeld van waar de toekomstige energieconsumptie in andere landen naartoe gaat.

Op deze grafiek kan je ook lijnen tekenen die met een hoek van 45° van linksboven naar rechts beneden lopen. Dat zijn lijnen van gelijk energieverbruik per oppervlakte-eenheid in watt per vierkante meter. De middelste lijn, bijvoorbeeld, is 0,1 watt per vierkante meter, het energieverbruik per oppervlakte-eenheid van Saoedi-Arabië, Noorwegen, Mexico en Bangladesh 15 jaar geleden. De helft van de wereldbevolking leeft in landen die er al boven zitten. Het V.K. verbruikt 1,25 watt per vierkante meter. Duitsland ook, en Japan nog een beetje meer.

Waarom is dit relevant? Omdat we hernieuwbare energie en andere vormen van energieproductie in dezelfde eenheden kunnen meten. Hernieuwbare energie is een van de toonaangevende ideeën om af te raken van onze verslaving van die 90% fossiele brandstoffen. We kunnen uitrekenen hoeveel hernieuwbare energie we kunnen produceren op één vierkante meter. Hier volgen enkele hernieuwbare energiebronnen: Energiegewassen leveren 0,5 watt per vierkante meter in een Europees klimaat. Wat betekent dat? Je had dat kunnen afleiden uit wat ik je zojuist vertelde over biobrandstoffenplantages. We consumeren 1,25 watt per vierkante meter. Dat betekent dat, zelfs als je heel west Europa beplantte met energiegewassen, je het hedendaagse energieverbruik niet kon opbrengen. Windenergie produceert een beetje meer, 2,5 watt per vierkante meter, maar dat is slechts twee keer zo groot als 1,25 watt per vierkante meter. Dan zou je voor het totale energieverbruik in alle vormen de helft van het V.K. moeten volzetten met windboerderijen. Ik heb trouwens de gegevens om deze beweringen te staven.

Foto door epSos.de (CC BY 2.0)
Foto door epSos.de (CC BY 2.0)

Laten we eens kijken naar zonne-energie. Wanneer je zonnepanelen op een dak zet, leveren ze in Engeland ongeveer 20 watt per vierkante meter. Maar als je echt veel energie van zonnepanelen wilt krijgen, moet je de methode van de traditionele Beierse landbouw gebruiken. Die overdekken ook het platteland met zonnepanelen. Zonne-energieparken leveren minder, vanwege de ruimtes tussen de panelen. Zij leveren ongeveer 5 watt per vierkante meter oppervlakte. Hier zijn de echte gegevens van een zonnepark in Vermont. Het levert van 4,2 watt per vierkante meter. Vergeet niet waar wij staan: wij hebben 1,25 watt per vierkante meter nodig. Windboerderijen geven 2,5 en zonneparken ongeveer 5. Welke hernieuwbare energiebron je ook kiest, welke mix van deze hernieuwbare energiebronnen je ook gebruikt, als je het V.K. ermee van energie wil voorzien, zal je ongeveer 20% of 25% van het land ervoor nodig hebben. Ik zeg niet dat het een slecht idee is. We moeten alleen de cijfers begrijpen. Ik ben absoluut niet tegen hernieuwbare energiebronnen. Ik ben er dol op. Maar ik ben ook voor wiskunde.

Zonne-energie concentreren in woestijnen levert grotere vermogens per oppervlakte-eenheid, omdat er haast geen wolken zijn. Sommige faciliteiten leveren 14 watt per vierkante meter, andere 10 watt per vierkante meter en een grote spiegelcentrale in Spanje 5 watt per vierkante meter. Als we zonne-energie gaan concentreren, is het perfect geloofwaardig dat we 20 watt per vierkante meter kunnen krijgen. Dat is leuk. Maar Groot-Brittannië heeft natuurlijk geen woestijnen. Nog niet.

Even een overzicht tot nu toe. Alle hernieuwbare energie, hoezeer ik er ook voor ben, is diffuus. Ze hebben allemaal een klein vermogen per oppervlakte-eenheid. Daar moeten we mee leren leven. En dat betekent dat, als je wil dat hernieuwbare energiebronnen een aanzienlijk verschil uitmaken voor een land als het V.K. op de schaal van het huidige verbruik, je je hernieuwbare faciliteiten ter grootte van het land moet indenken. Niet het hele land maar een belangrijk deel van het land.

Er zijn andere opties voor het genereren van vermogen zonder fossiele brandstoffen. Bijvoorbeeld kernenergie. Een Sizewell B-kerncentrale produceert ongeveer één gigawatt per vierkante kilometer, of 1.000 watt per vierkante meter. Zo bekeken is kernenergie niet zo ingrijpend als hernieuwbare energiebronnen.

Natuurlijk tellen andere overwegingen ook mee. Kernenergie heeft nogal wat populariteitsproblemen. Maar hernieuwbare energiebronnen ook. Mensen zijn anti-alles. We moeten dus alle opties openhouden.

Wat kan een land als het V.K. aanbieden? We hebben drie opties: onze eigen hernieuwbare energiebronnen, maar zie in dat ze een serieuze hap van het land innemen. Andermans hernieuwbare energiebronnen. Ga beleefd praten met de mensen in de linkerbovenzijde van het diagram en zeg: “We willen geen hernieuwbare energiebronnen in onze achtertuin, mogen we ze in jullie tuin zetten?” Dat is een serieuze optie. Het is een manier voor de wereld om dit probleem aan te pakken. Landen als Australië, Rusland, Libië, Kazachstan kunnen onze beste vrienden zijn voor hernieuwbare productie. Een derde optie is kernenergie. Dat is het wat het aanbod betreft.

Bedenk dat we op dit moment grote hoeveelheden energie, dat wil zeggen 90% van onze energie, uit fossiele brandstoffen verkrijgen. Maar er zijn andere manieren om dit probleem op te lossen. Bijvoorbeeld de vraag verminderen. Dat betekent de bevolking laten dalen — ik weet niet zeker hoe dat moet — of de consumptie per hoofd verminderen.

Laten we praten over nog eens drie manieren waardoor we de consumptie kunnen aanpakken. Eerst het transport. De natuurkunde vertelt ons hoe we het energieverbruik van het vervoer kunnen verminderen. Mensen zeggen vaak: “Met technologie los je alles op. We kunnen voertuigen maken die 100 keer efficiënter zijn.” En dat is bijna waar.

Het energieverbruik van de gemiddelde Europese auto is 80 kilowattuur per honderd kilometer per persoon. Tachtig kilowattuur. Kunnen we iets maken dat honderd keer beter is door het toepassen van natuurkundige beginselen? Jawel. Een fiets. Die is 80 keer beter in energieconsumptie en wordt aangedreven door biobrandstof: volkorenbrood. Maar er zijn tussenopties, want misschien zal de dame in de Europese auto zeggen: “Nee, Nee, Nee, verander mijn levensstijl niet, alstublieft.” Misschien kunnen we haar ervan overtuigen de trein te nemen. Dat is nog steeds een stuk efficiënter dan een auto, maar dat zou ook de levensstijl veranderen. Of de eco-auto. Hij heeft ruimschoots plaats voor een tiener, is korter dan een verkeerskegel en bijna zo efficiënt als een fiets zolang je niet harder rijdt dan 25 km per uur. Misschien zijn elektrische voertuigen wat realistischer opties voor het vervoer. Elektrische fietsen en elektrische auto’s. Misschien vier keer zo energie-efficiënt als de standaard door benzine aangedreven tank.

Dan is er de verwarming. Verwarming slorpt in Groot-Brittannië een derde van ons energieverbruik op, Veel ervan gaat naar huizen en andere gebouwen voor ruimteverwarming en het verwarmen van water. Wat kunnen we eraan doen? De dingen die je kunt instellen zijn het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenkant. Met een opmerkelijke technologie: een thermostaat. Als je hem naar links draait, vermindert het energieverbruik in je huis. Ik heb het geprobeerd. Het werkt. Sommige mensen noemen dat een verandering van levensstijl. Je kan ook gaan isoleren om het weglekken van warmte tegen te gaan. je muren, je dak, een nieuwe voordeur enzovoort. De trieste waarheid is dat dit je geld bespaart. Het is niet triest, het is goed, maar de trieste waarheid is dat je daarmee slechts een 25% van het lekken kan tegengaan. Als je echt wat dichter bij de Zweedse bouwnormen wil komen met een krakkemikkig huis als dit, dan moet je externe isolatie aanbrengen. Je kan warmte ook efficiënter gaan gebruiken met warmtepompen. Die gebruiken een klein beetje hoogwaardige energie, zoals elektriciteit, om warmte uit je tuin naar je huis te verplaatsen.

Een derde manier om je energieverbruik te verminderen, is je meters aflezen. Mensen praten veel over slimme meters, maar je kunt het zelf doen. Gebruik je eigen ogen en wees slim, lees je meter af en als je een beetje op mij lijkt, zal het je leven veranderen. Ik was een boek aan het schrijven over duurzame energie en een vriend vroeg me: “Hoeveel energie gebruik je thuis?” En ik was beschaamd. Ik wist het niet. Dus begon ik met elke week de meter af te lezen. Door elke week de meter af te lezen, is mijn leven veranderd. Ik begon te experimenteren. Mijn gasverbruik daalde door de thermostaat en de timing van het verwarmingssysteem te manipuleren. Zo kon ik mijn gasverbruik met de helft doen dalen. Zo ook voor mijn consumptie van elektriciteit. Door de dvd-speler, stereo-installaties, de randapparatuur alleen in te schakelen als het nodig is, kneep ik nog een derde van mijn elektriciteitsrekening af.

David MacKay

We moeten dus een afdoend plan opstellen. Ik beschreef zes belangrijke manieren. Omdat we 90% van onze energie uit fossiele brandstoffen halen, zullen we de meeste, zo niet alle zes, moeten gaan toepassen. Bijna allemaal hebben ze populariteitsproblemen. Als er een bij is waar je niet van houdt, bedenk dan dat je de andere des te meer zal moeten gaan toepassen.

Daarom ben ik een groot voorstander van een volwassen gesprekken gebaseerd op cijfers en feiten. Als je wil toekomen met 16 lampen per persoon, bedenk dan dat we er vandaag 125 gebruiken. Met 16 uit wind, dan betekent dat voor het V.K.: 160 windmolenparken, elk 100 vierkante kilometer groot. Dat zou voor windenergie twintig maal meer zijn dan vandaag.

Om met kernenergie 16 lampen per persoon te hebben, heb je een viervoudige stijging over de huidige niveaus van kernenergie nodig.

Met biomassa, voor 16 lampen per persoon, heb je een oppervlakte van 3,5 maal Wales nodig, ofwel in ons land, ofwel in een ander land, Ierland misschien, mogelijk ergens anders.

En een vierde optie, geconcentreerde zonne-energie in de woestijnen van andere mensen. Voor 16 gloeilampen, praten we over een totale oppervlakte van twee Greater Londons in de Sahara van iemand anders. Je zult elektrische leidingen moeten hebben door heel Spanje en Frankrijk om dat vermogen van de Sahara naar Surrey te brengen.

We moeten een plan hebben dat ertoe doet. We moeten stoppen met schreeuwen en beginnen te praten. Als we een volwassen gesprek kunnen voeren en een degelijk plan kunnen maken, kan deze lage-koolstof-revolutie wel eens leuk worden.

Het citaat
Het citaat van vandaag komt van Ray Anderson. Ray Anderson kwam al aan bod in de 163ste aflevering. Hij was een groot industrieel die in zijn bedrijf een ware groene revolutie tot stand bracht. Anderson zei:

Er zit daar beneden genoeg steenkool om ons allemaal te doden.

Tot de volgende keer.

Meer informatie
  • De oorspronkelijke TEDtalk.
  • De website Withouthotair van Mackay waarin hij de cijfers rond hernieuwbare energie voorstelt.
  • Hier kan je het boek downloaden.

Wees de eerste om te reageren

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *