Wens

Hoe winnen we Parijs ?

Schone energie
Geplaatst op 12 december 2017, 14:35 uur
Hoe halen we Parijs met plezier?
De berekening voor een ingrijpende verandering van ons energiesysteem.
Door Pauline Westendorp (met dank aan Frans Debets voor alles.)

In 1960 wilde Kennedy naar de maan èn veilig weer terug. Nederland creëert nu een nieuwe uitdaging. Heel Nederland op schone energie in 2030! We zijn als eerste in Parijs!

Hoe groot en complex is de opdracht?
Het Nederlandse eindverbruik was in 2015 ongeveer 570 miljard kWh (2050 PJ ). Dat is het verbruik van energie voor warmte, elektriciteit, en transportbrandstoffen door alle burgers, bedrijven, scholen, instellingen etc.
De opdracht is: 570 miljard kWh vervangen of besparen. De eerste 6% is al vervangen, dat is de 35 miljard kWh duurzame energie die we per jaar in 2014, 2015 en 2016 produceerden.
Door de helft van ons energiegebruik te besparen hoeft minder fossiel te worden vervangen door duurzame energie en tevens gaat het percentage duurzaam hard omhoog.

Is 50% besparing mogelijk?
Er zijn al verschillende wetten en afspraken die het energiegebruik beogen te verminderen, maar daar wordt nog weinig aandacht aan besteed.
- De energielabels voor huizen worden door de markt en de overheid niet serieus genomen;
- De energieprestatie coëfficient voor nieuwbouw is pas in 2020 nul, dat kan vervroegd worden;
- de MeerJarenAfspraken (MJA) afspraken met de grotere bedrijven worden nauwelijks gehandhaafd;
- de Europese Energie-Efficiency Richtlijn (EED) wordt ook nog nauwelijks gehandhaafd
- het Activiteitenbesluit art 2.15 wordt ook nog nauwelijks gehandhaafd
- voor meerdere bedrijfstakken zijn de Erkende Maatregelen nog in ontwikkeling.
Op dit gebied hoeven we niks nieuws te bedenken, we moeten slechts de bestaande regels correct toepassen. Twee gebieden waar een werkend systeem nog ontbreekt:
- Het huidige CO2 systeem werkt nog niet. Een beprijzing van de CO2 op wereld-, EU- of landsniveau kan door leidende landen worden ingezet. De grote verbruikers in de industrie vallen onder het ETS systeem waarmee de CO2 rechten verdeeld worden.
- Wat nationaal kan worden ingezet: subsidies gaan nu vooral naar energieproductie, besparing wordt relatief karig bedeeld. Een (beperkte) verandering kan de besparingsindustrie aan jagen, zonder extra budget. De SDE subsidie voor duurzame energie productie bedroeg in 2017 €9 miljard, de Energie Investeringsaftrek (EIA) gericht op besparingsinvesteringen had in 2017 een budget van €0,2 miljard.

Toelichting woningen
De 7 miljoen woningen gebruiken ongeveer 115 miljard kWh.
Van ons energieverbruik in de woning is ongeveer 80% gasverbruik, de rest is elektriciteitsverbruik.

Het huidige energieverbruik van de gemiddelde woning.
volume in kWh verdeling
gas 1.400 m3 12.500 kWh 80%
elektriciteit 3.300 kWh 20%
Totaal 15.800 kWh 100%

In de jaren ’80 verbruikte een gemiddeld huishouden nog 3.000 m3 gas. Het huidige gemiddelde gasverbruik van ca. 1.400 m3 wordt sterk beïnvloed door de vier miljoen woningen die nog een energielabel C of hoger hebben. De renovatie van deze woningen behoeft meer aandacht.
Een nieuwbouwwoning van 2015 of later gebruikt nog maar 700 m3 gas voor verwarming, warmwater en koken. Met nog strengere bouweisen kan de gasbehoefte worden teruggebracht naar 500 m3 gas (is gelijk aan 4.500 kWh) of 1.000 kilo pellets. Als zo’n woning een warmtepomp met vloerverwarming neemt, is nog minder dan de helft aan energie nodig, ca. 2.000 kWh.

Het gemiddelde elektriciteitsverbruik is nu ca. 3.300 kWh. Met moderne verlichting, keukenapparatuur en andere apparaten is dit terug te brengen tot 1.500 kWh.
Totaal heeft zo’n huis dan voor warmte en elektriciteit nog 3.500 kWh nodig. Dat is een nog maar een vijfde van het huidige gemiddelde gebruik.

Alle 7 miljoen huishouden op dat niveau brengen in 13 jaar is technisch en financieel mogelijk, maar is organisatorisch een man op de maan! Daarom denken we dat 50% mogelijk is.
Toelichting kantoren
Ongeveer 100 miljard kWh wordt per jaar in utiliteitsgebouwen zoals scholen en kantoren gebruikt.
Onderzoek geeft aan dat het gasgebruik voor kantoren in 1995 ongeveer 38 m3 per vierkante meter was, nu ligt dat op gemiddeld 17 m3/m2. Dat betekent dat het gasverbruik in 13 jaren met 56 procent is afgenomen. Een modern kantoor kan uit met 5 m3/m2.

Met strengere regels en adequate handhaving van het Activiteitenbesluit door de overheid kan hier dus nog veel bezuinigd worden om de helft te besparen tot gemiddeld 8 m3/m2. Veel kantoren worden slordig beheerd of zijn verouderd. Door renovatie, sloop, vergaande isolatie en verbetering van de systemen (verlichting, ventilatie, ICT systemen) is 50% mogelijk.

Toelichting verkeer
Het wegverkeer gebruikt nu 115 miljard kWh. Personenauto’s gebruiken iets meer dan de helft hiervan. De gemiddelde leeftijd van benzineauto’s is nu 11 jaar, de dieselauto’s zijn gemiddeld 7 jaar oud (CBS gegevens). Het grootste deel van het wagenpark wordt de komende 13 jaar dus vervangen.
De zuinigste benzine- en dieselauto’s van nu gebruiken de helft van de wat oudere standaardmodellen. Door deze zuinige modellen te bevorderen, de onzuinige te ontmoedigen en te vervangen én het gebruik van auto’s terug te dringen, is vergaand terugdringen van het energieverbruik goed mogelijk. Een groot deel zal elektrisch worden. De elektrische auto verbruikt veel minder energie dan de traditionele auto: een benzine auto gebruikt 50 kWh per 100 km (5 liter benzine). Een elektrische auto gebruikt 20 kWh per 100 km.
Het terugdringen van het energiegebruik met de helft is mogelijk.

Vrachtverkeer gebruikt iets minder dan de helft van de 115 miljard kWh. Dit is sinds 1995 nauwelijks veranderd. De toename van het verkeer werd gecompenseerd omdat de vrachtwagens steeds zuiniger werden. Grote besparing moet gehaald worden door het verminderen van het wegverkeer (bv. door extra heffingen) en het bevorderen van transport per schip en trein. Het streven is reductie tot de helft.

Ook in de scheepvaart en het openbaar vervoer is besparing door technische verbetering mogelijk.
Minder vliegverkeer en versneld afscheid van oude, onzuinige vliegtuigen maakt ook in deze branche vergaande besparing mogelijk. Het vliegverkeer is overigens niet opgenomen in de energieverbruiksdata.
50% besparen in 13 jaar is mogelijk.

Industrie
De industrie gebruikt de meeste energie, ongeveer 240 miljard kWh per jaar. De grote verbruikers vallen onder het ETS systeem waarmee de CO2 rechten verdeeld worden. In Nederland gaat het om ongeveer 450 bedrijven, zo’n 20% daarvan is verantwoordelijk voor zo’n 85% van het verbruik. Als daar fors bespaard kan worden is het effect direct groot.

Door consequent veel aandacht te geven aan besparingen; aan benutting van restwarmte en het belasten van warmtedumping; meer aandacht voor slimme schakelingen, nieuwe technieken en materialen; ander gedrag; het beprijzen van CO2; strenge handhaving van regels kan een vergaande besparing bereikt worden.
Sommige bedrijven zullen hierdoor niet meer kunnen voortbestaan, ook dat hoort bij de transitie.
De aanhoudende druk om te besparen zal de ontwikkeling van besparende systemen bevorderen, deze nieuwe markt en bedrijfstak zal tot bloei komen.

Daarom verdedigen we de stelling dat 50% mogelijk is.

Kunnen we de rest afdekken met duurzame energie?
Wat niet bespaard kan worden moet met duurzame energie worden afgedekt, dus ongeveer 280 miljard kWh.

Elektriciteit zal dominant worden omdat dit gasverwarming en vervoerbrandstof voor een groot deel zal vervangen. Het wordt opgewekt met wind op zee en land, zonnepanelen en zonneboilers, vergisting en verbranding van biomassa, geothermie (diep en ondiep) en waterkracht. Met intensieve uitwisseling en koppelingen in Europa.

Ons huidige elektriciteitsverbruik is ongeveer 110 miljard kWh per jaar. We schatten dat dit groeit naar 140 miljard kWh (ondanks de besparingen), overeenkomend met 50% van de totale energievraag van 280 miljard kWh.

?
De hoeveelheid elektriciteit is niet een probleem, de uitdaging is de leveringszekerheid op elk moment. Nu al is Nederland goed verbonden met de omringende landen, maar deze “interconnectiviteit” zal nog verder groeien. Ook het veel adequater reageren op het fluctuerende aanbod zal toenemen. Steeds meer apparaten werken op batterijen (van stofzuigers tot auto’s), waardoor de netafhankelijkheid verandert. En opslag van energie uit de enorme overmaat aan vermogen en de beschikbaarheid van schakelbare systemen zal nodig zijn.

Naast de 140 miljard kWh aan elektriciteit is er nog 60 miljard kWh per jaar voor transport nodig en 80 miljard kWh aan warmte. Totaal is dus 280 miljard kWh per jaar nodig.

Elektrisch rijden op brandstofcellen, gevoed door waterstof zal wellicht komen. De inzet van biobrandstof zal groeien: er zal aanbod komen van blauwe diesel en groengas, vooral voor zwaar verkeer.

Veel van de warmte zal geproduceerd worden met elektriciteit. We nemen afscheid van gas en gaan massaal over op warmtepompen. Regelmatig zal er een overschot zijn aan elektriciteit, dit kan worden opgeslagen in bijvoorbeeld warm water of andere opslagsystemen.
We gaan ervan uit dat er nog 80 miljard kWh aan warmte nodig is uit andere bronnen dan elektriciteit en opslag. Veel kan worden gehaald uit
- geothermie, TNO schat het potentieel zelfs op 240 miljard kWh per jaar (!) vooral lagere temperatuurwarmte voor kassen en gebouwen.
- zonnewarmte. Zonnewarmte wordt nu onderbenut. Een zonneboiler oogst twee keer meer energie per m2 dan een zonnepaneel.
- ook biomassa blijft een belangrijke bron, ten dele uit eigen land maar ook door import van o.a. hout.

Industriële warmte kan ten dele overstappen naar elektrische (duurzaam opgewekte) verhitting en/of inzet biomassa en groengas.
Totaal wordt gerekend met 57 miljard kWh uit bovenstaande bronnen.

Elektriciteit opwekken met wind
Een eenvoudig scenario om 165 miljard kWh elektriciteit met windenergie op te wekken:
Er zijn nu ca. 2.000 molens op land. Dit aantal vervangen we de komende jaren door 1.500 grote windmolens van 7,5 kW (er komen dus minder molens op land). Daarnaast komen er 4.000 windmolens van 10 MW op zee.

Dit levert op:
1.500 op land 7,5 MW 2.300 uur 25 miljard kWh
4.000 op zee 10 MW 3.500 uur 140 miljard kWh
Totaal 165 miljard kWh

En elektriciteit zal ook van zonnepanelen en van biomassa gestookte centrales komen, als er weinig wind is.

Elektriciteit opwekken met zon
Zon: 8.500 MW * 900 uren = 8 miljard kWh.

Kan onze eigen biomassa veel bijdragen?
Mest
Stel dat we 50% van alle Nederlandse mest (nu 78 miljoen ton) vergisten, dit levert:
40 miljoen ton * 25 m3 biogas per ton * 0,6 (omzetting naar groengas) = 600 miljoen m3 groengas. Dit is 5 miljard kWh per jaar.

Landbouw
Stel dat we deze mest mengen met landbouwproducten als maïs, bieten, bermgras, natuurgras of ander organisch afval. Dit levert:
20 miljoen ton * 200 m3 biogas per ton * 0,6 (omzetting naar groengas) = 2,4 miljard m3 gas. Dit is 21 miljard kWh.

Overig
De huidige vergisters bij de rioolwaterzuiveringsinstallaties leveren een kleine 1 miljard kWh per jaar op, dit kan verdubbelen.
Reststroomvergisters produceren nu ook een kleine 1 miljard kWh, dat kan ook nog verdubbelen. Daarnaast zijn andere bronnen voor groengas mogelijk, zoals waterstof met CO2, elektriciteit en vergassing van biomassa.
We schatten dat uit ‘overige bronnen’ een totaal van 16 miljard kWh per jaar mogelijk is.

?
Hout
Stel dat we het huidige bosareaal van ruim 350.000 hectare vergroten tot 400.000 hectare. Stel dat we daarvan 50% van alle bijgroei van ca. 7 m3 (4.500 kg) per jaar per hectare oogsten:
400.000 * 50% * 4.500 kg * 12 MJ (energiewaarde van m3 vers hout) = 3 miljard kWh per jaar.

Afval
Onze huidige afvalverbranding levert 6 miljard kWh per jaar op aan warmte en elektriciteit. Groei (zonder extra import van afval) is niet meer mogelijk, het wordt eerder minder.

Alles bij elkaar zou biomassa 50 miljard kWh leveren, ofwel bijna een vijfde van ons totale verbruik (uitgaande van de 50% besparing).

Het antwoord op bovenstaande vraag is dus: onze eigen biomassa kan beperkt bijdragen. De vraag is vooral: kan het ons door de 30 windstille bewolkte winterdagen heen helpen?!

Conclusie: is Nederland op schone energie in 2030 haalbaar?
De conclusie uit bovenstaande berekeningen is dat we met energiebesparing een gigantische stap zetten door van 570 miljard kWh per jaar naar 280 miljard kWh per jaar te gaan. We wekken energie op, vooral met windenergie, namelijk 165 miljard kWh, aardwarmte, 57 miljard kWh, en biomassa, 50 miljard kWh per jaar. Zon levert minstens 8 miljard kWh per jaar.
Met deze ingrijpende besparing en met gebruik van de huidige technieken is het mogelijk volledig op schone energie over te gaan. Onze gebouwen, onze samenleving, ons leven en ons landschap zullen veranderen.
Windmolens, de teelt van biomassa, vergisters en warmteopslagbuffers zullen overal zichtbaar zijn. De kosten zijn groot en veel bedrijven zullen de omslag niet kunnen maken, andere kunnen juist tot bloei komen. De baten zijn ook groot, waaronder veel schonere lucht.
De overheid zal sterker moeten sturen met normen, fiscale prikkels en subsidies.
Een opmerking over het geschetste scenario is dat geen enkele rekening is gehouden met de doorbraak van nieuwe technieken, zoals grootschalige opslag van elektriciteit.
De windmolens op zee die beschreven worden bestaan al.
Heel voorzichtig kan geconcludeerd worden dat een schoon energiesysteem haalbaar is, met de aantekening dat dit scenario ons energiesysteem volledig op de kop zet.

Zijn we klaar als alle energie duurzaam is?
Zijn we klaar voor het klimaatakkoord van Parijs als alle energie duurzaam is? Nee, want de broeikasgassenproductie komt niet alleen uit onze energieproductie maar ook uit de veehouderij en de oxidatie van onze veengronden. En de inzet voor het niet-energetisch gebruik -zoals het maken van plastic- van olie, kolen en gas moeten we ook nog aanpakken….
Afvang en opslag van CO2 (CCS) en extra opslag door bebossing (vooral buiten Europa) kunnen daarbij helpen.
Duidelijk is wel dat besparen cruciaal is. Daarvoor is van belang dat: de bestaande regels en wetten streng gehandhaafd worden en dat er aanvullende eisen (bijvoorbeeld een CO2 prijs) komen om het gebruik verder te beïnvloeden.






Opmerking. Dit scenario is gebaseerd op de basisberekeningen van Frans Debets van Debets BV. Zijn achtergronddocumenten zijn opvraagbaar via fransdebets@debetsbv.nl . Heel veel dank aan hem! Debets biedt ingrediënten voor een uitvoerbaar plan. Er is uitgegaan van bestaande technieken. Energie wordt uitgedrukt in kWh. Veel waarden zijn afgerond.




Mensen die deze wens delen: 2
Personen die deze wens delen: 2