Naar een toekomstbestendig energiesysteem VEM. Energie Coöperatie de Drentse Aa. Ton Schoot Uiterkamp

VEM

Naar een toekomstbestendig energiesysteem

Energie Coöperatie de Drentse Aa

Ton Schoot Uiterkamp

Center for Energy and Environmental Sciences, IVEM Online, 4 november 2020

• Inleiding IPAT

• Korte energie- en milieugeschiedenis (ca 1800 - 1992)

• Waarom een nieuwe energietransitie ?

• Duurzaamheid

• Energie en Duurzaamheid

• Hoe realiseer je de nieuwe energietransitie ?

• Slotopmerkingen

VEM

Samenvatting

Ehrlich and Holdren (1971)

I =

Impact =

P x

Population

A x

Affluence x

T

Technology

X

IPAT vergelijking

Consumenten/Gebruikers Vraag Aanbod

VEM

Korte energie – en milieugeschiedenis (met nadruk op Nederland)

ca 1800 – 1992 (UNFCCC)

VEM

Vòòr 1800: vooral hout en turf als energiebron voor koken en verwarming

VEM

Planeet Aarde rond 1800 : 510 miljoen km²

ca 1 miljard mensen

VEM

Thomas Robert Malthus (1766 – 1834)

1798 An Essay on the Principle of Population

Bevolkingsgroei exponentieel ~ ar

Groei voedselproductie lineair ~ ar

VEM

Britse industriële revolutie begint rond 1800 ( in NL ca 1850)

VEM

Mijnbouw in UK vanaf 18^e eeuw ( in NL vanaf 1852)

VEM

William Stanley Jevons (1835 – 1882)

1865 The Coal Question: An Inquiry Concerning the

Progress of the Nation and the Probable Exhaustion of Our Coal-Mines.

“British industrial growth relied on cheap coal and the increasing cost of coal, as deeper seams were

mined, threatened economic stagnation”.

1865 Tekort aan steenkool voorspeld in UK

VEM

Een schoolwandplaat uit het begin van de twintigste eeuw:

Industriestad Enschede, door J.C.H. Heijenbrock (1916)

Begin 20^e eeuw: schoorstenen moesten toen nog roken....

VEM

New York verkeer, 1900 New York verkeer, 1920 Transities kunnen heel snel gaan

VEM

Chemisch Weekblad XXV (1928)

OVER ONZE NATUURLIJKE HULP-BRONNEN IN HET HEDEN EN IN DE TOEKOMST

door

F.M. JAEGER

Rede, gehouden te ‘s Gravenhage bij gelegenheid van het 25- jarig bestaan der Nederlandsche Chemische Vereeniging.

VEM

…..” dat mettertijd, als het tekort aan steenkolen werkelijk gaat intreden, en als de menschheid inderdaad door

energie-gebrek in haar bestaan bedreigd wordt, de

fotochemie de redster in den nood zal kunnen worden”...

F.M. Jaeger

Chemisch Weekblad XXV (1928)

1928 opkomst zonne-energie voorspeld

VEM

Grote waterkracht centrales ( vanaf ca 1930 )

VEM

London Great Smog, 5 dec-9 dec 1952

4000 doden en ca 100.000 zieken;

SOx steenkoolverbranding;

stoomlocomotieven en dieselbussen

NB

Greater London had in 1952 8.6 miljoen inwoners

VEM

Kerncentrales (vanaf ca 1955 in USA; 1969 NL)

VEM

Olievoorraden zijn eindig: “Peak Oil” Prognose (1956 )

Marion King Hubbert ( 1903-1989)

VEM

Ester Boserup (1910-1999) Theory of Agricultural Intensification (1965)

VEM

(5w Infographics; Sources: World Peace Foundation, Tufts; Food and Agriculture Organization, U.N.)

Sterfte door hongersnoden 1900- 2010

VEM

1700-2000 : wereld GDP groeit sneller dan bevolking

Bevolking en aantal huishoudens in Nederland, 1950 – 1993 (1950 = 100) Bron: CBS (1989, 1995)

VEM

1950 10.0 miljoen inwoners 2.5 miljoen huishoudens (8% eenpersoons) 2018 17.2 miljoen inwoners 7.9 miljoen huishoudens (40% eenpersoons)

VEM

Huishoudens zijn de consumptie-eenheid; IPAT zou eigenlijk IHAT moeten zijn

VEM

Verstedelijking van de Wereld

VEM

Hoe welvarender hoe hoger de vleesconsumptie

VEM

Hoe welvarender hoe hoger de consumptie van “stuff ”

VEM

Energietransities in Nederland 1700 - heden

Turf 1700- 1974

Aardolie 1943 – nu Aardgas Groningen 1959 – 2022 ?

Steenkool 1852-1974

Enkele drijfveren voor energietransities vòòr 1992 in 1992: UNFCC

• (Angst voor) Uitputting van bronnen (bijv. steenkool, olie)

• Toegang tot goedkopere bronnen (bijv. aardgas in NL)

• Andere vervoerswijzen (bijv. opkomst van auto’s rond 1920)

• Gezondheid (bijv. smog in Londen 1952)

• Energie zekerheid (bijv. oliecrisis 1973)

• Energie veiligheid (bijv. mbt kernenergie)

VEM

Planeet Aarde in 1992 : 510 miljoen km²

ca 5.5 miljard mensen

VEM

Waarom een nieuwe energie transitie ?

VEM

VEM

415 ppm Mei 2019

VEM

Relatie tussen CO₂ gehalte en temperatuur van de aardatmosfeer

VEM

Methaangehalte in atmosfeer neemt ook toe

VEM

Schematische voorstelling broeikaseffect

VEM

Joseph Fourier (1824)

« Remarques générales sur les temperatures du globe terrestre et des espaces planetaires »

John Tyndall (1861)

“On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connection of Radiation, Absorption. and Conduction”

Wetenschap van het Broeikas Effect heeft al een geschiedenis van 200 jaar

VEM

(Extra) Broeikas-effect verklaard en voorspeld: 1895

Svante Arrhenius (1859-1927)

VEM

Afwijking mondiale temp. t.o.v. gemiddelde temp. in periode 1980-2010 in ‎°C (NRC 8 augustus 2018) ‎

VEM

(Volkskrant 13 januari 2020)

Gemiddelde temperatuur in Nederland 1901-2019

Temperatuur kan 6,4 graden stijgen

“Opwarming aarde komt door de mens ”

Vrijdag 2 februari 2007

VEM

VEM

UNFCCC aangenomen in Rio de Janeiro in 1992

COP 1, Berlin, 1995 COP 3, Kyoto, 1997

VEM

COP 21 Paris, November 30 - December 12, 2015 COP 25 Madrid, December 2 – 13, 2019 COP 26 Glasgow, November 1- 12, 2021

United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) adopted in 1992

COP 1, Berlin, 1995 COP 3, Kyoto, 1997

VEM

Paris klimaat accoord 2015:

 Mondiale temperatuurstijging onder 2 graden C

 Uitgangspunt : vrijwilligheid

 Wel bindende N(ationally) D(etermined) C(ommitments)

 Elke vijf jaren nieuwe NDC’s publiceren (vanaf 2018)

 Eerste “Global Stocktake” in 2023 : “name and shame”

 Etc. etc.

VEM

Duurzaamheid

VEM

1987

Definition Sustainable Development i.e. Sustainability:

"Development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet

their own needs."

Brundtland, 1987

VEM

VEM

Groucho Marx

(1890 -1977)

Why should I care about the future ? What’s it ever done for me ?

VEM

^Duurzaam Volhoudbaar

NL SA

VEM

VEM

2015 - 2030

VEM

Energietransities waren er eerder maar de huidige energietransitie is uniek:

• Duurzaamheid leidend beginsel

• Toenemende gehaltes aan broeikasgassen veranderen het klimaat

• Klimaatverandering is drijfveer

• Paris klimaat verdrag (hoewel niet-bindend)

• Onderdeel van grote maatschappelijke systeemveranderingen:

robotica, AI, social media, e-commerce, e-cars, etc. etc.

• Wereldwijd optredend



VEM

Energie en duurzaamheid

VEM

2004

Goal Region

Developing Countries

Today

The North Today

Best path

Impossible path U-turn

path

Necessary route for the North

Risk of collapse

Per Capita Carbon Dioxide Emissions

Well- Being

Achieving the sustainable energy goal

VEM

VEM

Mens ≈ 100 Watt gloeilamp

Energie gebruik van “gemiddelde” Nederlander in 2018

ca. 60 gloeilampen van 100 W : 6000 W = 6 kW/persoon

Huis

+ ^Voedsel +

Auto

+

+

Rest Vakantie

^Huidige

situatie

VEM

60 x 100W gloeilampen = 6 kW/p

VEM

1.5 kW society

Hans Peter Dürr (1929-2014)

NB Sinds 1998 2kW society (ETH Zürich)

tenminste 10 miljard mensen kunnen duurzaam leven uitsluitend op zonne-energie als ze een energie gebruik accepteren van 1.5 kW / persoon

De

uitdaging

VEM

15 x 100W gloeilampen = 1.5 kW/p

VEM

Alternatief 60 CF Lampen van 25 W

VEM

Hoe realiseer je de nieuwe energietransitie ?

Trias Energetica (1996)

1. Beperk en voorkom gebruik van energie (carbon tax!) 2. Verminder gebruik van fossiele energiebronnen

3. Vervang fossiele door hernieuwbare energiebronnen NB voorzie in voldoende energie-opslag faciliteiten

VEM

VEM

Science April 14, 2017

VEM

VEM

S

VEM

2016:Tengger (China) desert solar park 1547 MW 43 km²

VEM

Periodiek systeem (2016); eerste versie van Dmitri Mendeleev in 1869

VEM

VEM

Randvoorwaarden voor investeringen

in hernieuwbare energiesystemen

1. Kosten-effectiviteit : elke euro telt

2. Uitvoerbaarheid : technologisch, materiaalkundig, etc.

3. Aanvaardbaarheid : psycho-sociaal, politiek, ruimtelijk,

ecologisch, juridisch (stikstofnorm !) etc.

VEM

Poldermolen “de Goliath” (1897) Eemshaven 15 juni 2017

VEM

“ David” (l) (2017) en “Goliath” (r) (1897); Eemshaven 15 juni 2017

VEM

Wind- en zonneparken hebben ruimte nodig houd dus rekening met :

NIMBY (Not In My Back Yard)

&

BANANA (Build Absolutely Nothing Anywhere Near Anything)

VEM

Slotopmerkingen

VEM

Bijna alle duurzame energie opgewekt in de vorm van elektriciteit (wind, zon, etc.)

Maar mondiaal ca 80% van de energie niet gebruikt in de vorm van elektriciteit: benzine, aardgas etc dus moleculen ipv elektronen

Transitie naar duurzame energie-opwekking

VEM

VEM

VEM

Situatie 2019 (Volkskrant 29 augustus 2019)

VEM

Enkele technische & politieke uitdagingen voor komende jaren

• Invoering carbon tax m.n. op vliegverkeer

• Ombouw van energiesystemen zonder bestaande leveringen in gevaar te brengen

• Energieneutraal bouwen

• Betere opslagsystemen voor warmte en elektriciteit

• Warmtenetten in oude binnensteden : biogas, waterstof, geothermie ?

• Wegvervoer : elektrificatie en/of waterstof

VEM

NOS Nieuws , Maandag 27 jan 2020 , 22:10

VEM

Landbouw tijdperk 10.000 B.P. - 1800 : 300 generaties

Industrieel tijdperk 1800- 2000 : 6 generaties

Periode naar duurzaamheid 2000- 2200 ? : 6 generaties ?

1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000

…

T (jaar)

Carbon-based Solar Stock Carbon-free Solar Flow ?

Fossil Carbon-based Solar Stock

naar Wim Sinke

Energiesysteem van de toekomst ?

Slechts twee onbegrensde hulpbronnen op onze eindige planeet:

Zonlicht (tenminste voor de komende 100.000 jaar…) (Nature, 24 (Nature, 24 oktober 2018)

&

Menselijk Vernuft !

VEM

VEM

t ank you! ^H ₂