Alles is energie

Energie het werk laten doen, kost moeite (en heeft een prijs)

In elk systeem is alom energie aanwezig. Die energie is niet altijd zo beschikbaar, dat het kan werken zoals gewenst. In dat geval moet energie worden omgezet. Energie kán worden omgezet van vorm. Het rendement van die omzetting nar exact de vorm die wél de arbeid kan verrichten, lukt nooit 100%. In vrijwel elke omzetting komt, naast niet nuttige bijproducten, ook warmte vrij.

Al het leven op aarde gebruikt energie. Al die energie is, voorzover bekend, de hele 4,5 miljaard jaar dat de aarde in ons zonnestelsel draait al beschikbaar geweest. Het borrelt en stroomt onder onze voeten, door aardkern en mantel. Het suist en spint, door het draaien rond haar as, de baan om de zon, en de krachten die zon, maan en buurplaneten op de aarde loslaten. Kosmische straling  en zonlicht, strooien elke seconde meer energie over de aarde uit, dan alle mensen samen in een jaar gebruiken. 

Bekend is dat restproducten van de verbranding van fossiele brandstoffen (o.a. koostofdioxide [CO2]  en water [H2O]) extra stralingswarmte van de zon vasthouden. Dit versterkte broeikasaffect speelt niet alleen in de atmosfeer. Vloeibaar water, zorgt ervor dat bijvoorbeeld oceanen, meer warmte vasthouden dan lucht. Opwarming van de biosfeer, verstoort bestaande kringlopen van o.a. water, koolstof. Die verstoren op hun beurt het leven van complexe ecosystemen. 

Het klinkt verleidelijk om de energie die voortdurend over onze aardbol wordt uitgestrooid, maximaal te leren benutten. Maar is dat het ook? Is  een focus op het leren benutten van (her)nieuw(bar)e energiebronnen voldoende, als vervanger van het verbruiken van fossiele brandstoffen? Kan andere energie alleen de westerse leefstijl ondersteunen?. Met de leefstijl van de gemiddelde inwoner van Burundi, kan de aarde met gemak het leven van enkele miljarden meer mensen dan nu ondersteunen. Maar een gemiddelde Burundees, gunt zijn kinderen een betere toekomst, dan het leven dat hij nu leidt... 

Het veranderen van het huidige energiesysteem in systeem dat maximaal zon en wind 'oogst' én op het juiste moment bescikkbaar maakt, zal leiden tot een schreeuwend tekort aan grondstoffen. Een westerse leeftstijl voor elke bewoners van planeet aarde, betekent een verveelvoudiging van het huidig energiegebruik. Hoe is daar een geschikt energiesysteem voor te realiseren, en valleen daar onbedoelde bijwerkingen van te verwachten? 

Wat valt valt met enige zekerheid te voorzien. Waarop mogen we vertrouwen, dat er valt te leren leven met de consequenties om de sprong te durven wagen? Stelt de energietransitie waar we mee gestart zijn, ter discussie over wat duurzaam is, of ontkomen we niet aan fundamentele discussies over welke lifestyle voor hoeveel mensen tegelijk volhoudbaar kan zijn? 

Energie in verschillende soorten en maten

Energie in overvloed

Natuur draait op hernieuwbare bronnen

Wereldwijd gebruiken mensen minder dan 0,01% van de dagelijks beschikbare hoeveelheid zonne-energie. De natuur zelf doet het beter.

Zonlicht:

• verwarmt water en lucht
  en veroorzaakt zo de zee- en windstromingen

• drijft door verdamping de waterkringloop aan

• levert het licht waarin planten via fotosynthese groeien en energie vastleggen

Behalve de zon drijven tal van andere energiebronnen het systeem aarde aan:

• Beweging van massa (plaattektoniek, land, water en lucht) onder invloed van:

  • de stand van de zon, maan en planeten

  • de rotatie- van de aarde

  • radioactief verval van aardmaterialen
    die convectiestromen van vloeibare materialen in de aardmantel veroorzaken

• zwaartekrachtbewegingen (vallend water of schuivende materie)

• chemische verwering

• energie(opslag) uit (in) gesteenten

• temperatuurverschillen tussen oppervlaktewater en diepzee

• concentratie- en ladingsverschillen tussen zout en zoet water

• elektrostatische (ont)lading

• natuurbranden

• neutrino’s (voor korte introductie <klik>)

Energie in alles

E=mc2. 

Massa is - met een flinke omrekenfactor - energie. Elk deeltje is slechts een verschijningsvorm van energie. Veel van die energie ligt gelukkig vast. Pas als energie vrijkomt, dan start het gedonder.  Energie is de drijvende kracht waardoor alles, door het hele universum heen, voortdurend verandert. Op aarde zet het levens op zijn kop; meestal geleidelijk en vrijwel ongemerkt, maar soms met verwoestende kracht. 

Energie nuttig gebruiken levert beschaving

Mensen zijn nog niet erg goed in het aftappen van alle energie, die overal overvloedig aanwezig is. Het ontstaan van menselijke beschavingen gaat gelijk op met het nuttig leren gebruiken van energie:

• het maken van vuur;

• het gebruik van (hef)bomen om wat met brute spierkracht onbegonnen werk is, te kunnen tillen en verplaatsen   

• het cultiveren van land en veredelen van gewassen, om het eten dicht bij huis te zien groeien 

• het domesticeren van dieren, door ze voor het karretje van de zware landarbeid te spannen

• het houden en fokken van dieren  als voedsel, waar niet meer op gejaagd hoeft te worden.

Verbruik van energie, natuur en sociale vooruitzichten 

In Nederland - en de meeste westerse landen - wordt energie gebruikt alsof het niets kost. Het meeste van die energie is fossiel; kolen, olie en gas. Wat te mooi klinkt om waar te zijn, is dat vaak ook. 

Duur verkregen grondstoffen
Vinden en winnen van economisch rendabele hoeveelheden brandstoffen (fossiel of voor kernenergie), vergt enorme investeringen. Door winning wordt lokaal het landschap ingrijpend veranderd. De arbeidsomstandigheden van met name arbeiders in kolenmijnen zijn gevaarlijk en ongezond.

Bewerking en transport naar de gebruiker
Fossiele brandstoffen zijn niet overal beschikbaar. Olie en kernbrandstoffen, zijn niet direct klaar voor gebruik. Het transport en de productie van verkoopbare brandstoffen vergt grote investeringen, legt een groot beslag op ruimte en gaat gepaard met overlast en gevaren voor de omgeving.

Inefficiënt gebruik
Het gebruik van fossiele energie is inefficiënt; in de energieomzetting voor consumptie van elektriciteit en (lage temperatuur) warmte, gaat veel energie verloren. Transport en opslag. 

Lees voor gebruik eerst de bijsluiter
Verbranding van fossiele en kernbrandstoffen, energiebronnen met een hoge energie-inhoud, heeft flinke nadelen:

• bij het gebruik van fossiele brandstoffen komen broeikasgassen en andere milieubelastende stoffen vrij

• gebruik van energie door het splijten van atoomkernen, veroorzaakt straling en hoogradioactief afval.

Een atmosfeer vol met broeikasgassen, verandert mondiaal de temperatuur en waterhuishouding op aarde. Radioactiviteit beschadigt behalve de weefsels en organen van al het leven, dat er te lang in te hoge doses aan wordt blootgesteld, ook het DNA dat wordt overgedragen aan volgende generaties. 

Afval tot in de eeuwigheid
Broeikasgassen en radioactief afval kunnen worden opgeslagen. Lekkages van de locaties die nu veilig lijken, zijn niet uit te sluiten. Zeker niet als CO2 niet verandert zolang het is weggestopt, en radio-actief verval rekent in halfwaardetijden, die over een langere periode gaat, dan de geschiedschrijving over de huidige en langvervlogen menselijke beschavingen. 

Gebruik van fossiel en nucleair, komt dus neer op het opzadelen van volgende generaties, met het afval waar wij geen raad mee weten. 

Hét verschil tussen eindige voorraden en hernieuwbaar

Voor eindige energiebronnen zijn continu grondstoffen nodig. Het vinden en winnen van zowel koolstofhoudende  als nucleaire grondstoffen wordt steeds lastiger. Gebruikte brandstof is voor altijd op. Er blijft elke keer opnieuw afval over.

Hernieuwbaar past techniek toe. Voor het maken van de techniek die energie van zon, wind en water oogst, is een beperkte hoeveelheid materialen en energie nodig. De technologie om hernieuwbare energie te gebruiken, wordt steeds beter. Nadat de energie is geoogst, schijnt de zon onveranderd door, blaast de wind in een beperkt afwijkende richting verder, stroomt water iets langzamer door. Is de techniek economisch of technisch aan het einde van haar levensduur, dan neemt de kans op hergebruik van de grondstoffen steeds meer toe.  

Zijn hernieuwbare energiebronnen onbeperkt bruikbaar?

Aan dit raamwerk zijn de nodige details toegevoegd.

Besparen van energie:

1.1.  start met bewust(wording) van energiegebruik (meten is weten)

1.2  vereist asset management;
        - weet wat er nodig is voor het volledig  creëren van de waarde  waarvoor een klant bereid is te betalen
        - weet welke techniek geschikt is voor de overdracht van energie aan grondstof 
1.3. Stel personeel in staat de processen en techniek juist (zoals bedoeld) te gebruiken
        en in en van de pratkijk te leren hoe het continu nóg beter kan. 

Het zelf opwekken van hernieuwbare energie beperkt uitstoot van broeikasgassen:

2.1 Wek (primair) op wat je zelf nodig hebt

2.2 Sla op wat je over hebt (lees: voor de tijdstippen of seizoenen waarin meer nodig is)

2.3 Win terug wat je niet 100% gebruikt hebt

2.4 Deel  overschotten efficiënt

Blijkt het onmogelijk helemaal van fossiel af te komen? 

3.1  Stoot NUL verbrandingsproducten uit; (vang niet alleen broeikasgassen, maar bijvoorbeeld ook NOx'en  en fijnstof af )

3.2  Zorg dat vrijgekomen CO2 wordt vastgelegd (investeer in natuurontwikkeling)

En ... (voortschrijdend inzicht gaat knellen met het oorspronkelijke concept); als genoeg doen, mogelijk niet meer genoeg  is:

4.  Zorg voor opwek hernieuwbaar of  afvangen en opslag van broeikasgassen elders.
Bedenk: Het is niet genoeg om precies op te wekken, wat je hier tekort komt...
Als je ergens op kunt rekennen, dan is het dat energie kruipt waar (je niet denkt dat) het gaan kan.

Elders opwekken, betekent rekening houden met energieverliezen door transport en opslag, tussen waar en wanneer je het opwekt en gebruikt. Houd rekening dat je minimaal 30% meer  moet opwekt dan zelf gebruikt.

5.  Je koopt er niets voor, maar mogelijk sust afkopen je schuldgevoel.

Waarschijnlijk niet het totale plaatje, maar voor nu een beeld om op voort te borduren.

Zowel woorden als daden doen er toe. Welke daden passen op de duurzaamheidsdefinitie van de VN commissie Brundtland uit 1987: ”voorzien in behoeften die aansluiten op het heden, zonder het vermogen van toekomstige generaties in gevaar te brengen"? 

Volhoudbaar richt de aandacht af, van ieder voor zich. Ieders leven, beïnvloedt talloze andere levens. De keuzes die ieder voor zich maakt, leveren aan anderen het vergelijkingsmateriaal, voor het voelen van tevredenheid of benadeeld zijn. Voor volhoudbaar maakt de totale hoeveelheid gras die blijft groeien het verschil; niet de kleur van het gras bij een ander.

Focus op het beïnvloeden van de individuele leefstijl lijkt goed; de vraag is: is het voldoende? Kan de overgang naar een volhoudbare samenleving slagen, zonder grenzen te stellen. Grenzen aan groei, grenzen aan consumptieruimte, grenzen aan... vrij besteedbare inkomens of maximaal mogelijk vermogen of bezit?  

Energietransitie: van verbruiken naar volhoudbaar benutten

Het klimaat verandert. Al lijkt het weer nu, op het weer van vroeger, de uitersten komen merkbaar vaker, heftiger voor.

Stoppen met de uitstoot van broeikasgassen, lijkt onontkoombaar. En ook al lijken er voldoende geschikte technische oplossingen voorhanden, het omschakelen van het verbruiken van fossiele brandstoffen en het ‘oogsten’ van hernieuwbare energie, blijkt een enorm complexe opgave. 

Regionale Energie Strategieën

Op papier blijkt sinds oktober 2020, uit 30 concept versies van de Regionale Energie Strategieën, dat Nederland voor 2050 voor de gebouwde omgeving en elektriciteit (- en warmteproductie), volledig kan over schakelen naar energie uit hernieuwbare bronnen. 

De strategieën voorzien nog niet in de energie voor de industrie,  landbouw en landgebruik en (transport en) mobiliteit. 

Ongeacht de scope; een lastig punt in de energietransitie voor zowel elektriciteit als warmte, is het niet synchroon lopen van vraag met het aanbod van energie. De zon houdt van mooi weer, wind meer van depressies. Er is weinig aandacht voor de bodem en ondergrond in de energietransitie.  

Effectief en veilig gebruik bodem en ondergrond 

De bodem en ondergrond maken het afstemmen van de verschillen in de naar vraag en de beschikbaarheid van hernieuwbare energie er niet makkelijker op. In drie artikelen richt ik de blik naar beneden, met de vraag:
welke mogelijkheden en beperkingen leveren bodem en ondergrond voor het effectief en veilig in, uit en doorvoeren van energie? 

• Deel 1   Ontstaan er kansen of risico’s, door meer, minder of een wisselende hoeveelheid energie in de bodem en ondergrond?

• Deel 2  Worden de ruimte, eigenschappen en functies van bodem en ondergrond optimaal en veilig gebruikt en beheerd?

• Deel 3 Is coördinatie van optimaal en veilig gebruik en beheer van bodem en ondergrond gewenst en te organiseren? 

Voorkomen van (vermijdbaar) onjuist gebruik van bodem en ondergrond is raadzaam. Ben je daar ook van overtuigd, of daar al mee bezig, samen lukt het vast beter en sneller.

Laat me weten als je samen aan de slag wilt.