Duurzame energie – een nuchter verhaalEen samenvatting van ‘Sustainable Energy – without the hot air’

David J.C. MacKay

In dit opmerkelijke boek worden duidelijk en objectief de verschillende opties gepresenteerd die we hebben om ons gebruik van fossiele brandstoffen te beperken.

Sir David King FRSWetenschappelijk hoofdadviseur van de Britse overheid (2000-2008)

Dit boek is verplichte kost voor iedereen die wat te zeggen heeft over energiebeleid – bij de overheid, in het bedrijfsleven of in een actiegroep.

Tony JuniperVoormalig directeur van Friends of the Earth

Eindelijk een boek waarin de feiten over duurzame energie zodanig op een rijtje zijn gezet dat het eindresultaat heel leesbaar en onderhoudend is.

Robert SansomDirecteur strategie en duurzame ontwikkeling bij EDF Energy

Samenvatting

Wezijnverslaafdaanfossielebrandstoffen,endatgaatzonietlanger.Demeestontwikkeldelandenhalen80%vanhunenergieuitfossielebrandstoffen,Groot-Brittanniëzelfs90%.Erzijndrieredenenwaaromwedaarnietonbeperktmeedoorkunnengaan.Indeeersteplaatszullendegoedtoegankelijkefossielebrandstoffenopeengegevenmomentopraken,waarnaweonzeenergieergensanders vandaan zullenmoeten halen. Ten tweede heeft de verbranding vanfossielebrandstoffenmeetbareennaarallewaarschijnlijkheidriskantegevolgenvoorhetmilieu.Hetvermijdenvangevaarlijkeklimaatveranderingeniszekereenredenomonsgebruikvanfossielebrandstoffenonmiddellijktebeperken.Ten derde is naast klimaatverandering ook de afnemende beschikbaarheid van fossielebrandstoffenindetoekomsteengoederedenomhetgebruikdaarvanin Groot-Brittannië drastisch te verminderen. Als dat niet gebeurt, zal hetgrootschalige gebruik van de olie- en aardgasreserves in de Noordzee er snel toe leidendathetaanfossielebrandstoffenverslaafdeGroot-Brittanniëafhankelijkwordtvanonbetrouwbarebuitenlanders.(Ikhoopdatmijnironieoverkomt.) Hoerakenwevanonzeverslavingaanfossielebrandstoffenaf? Er is een stortvloed aan informatie over hoe we het anders kunnen doen,maar het grote publiek ziet door de bomen het bos nietmeer en kanhet verschil tussen effectieve maatregelen en symbolische handelingen nietgoedbepalen.Mensenhebbengrootgelijkals zeachterdochtigzijnwanneerbedrijven hen vertellen dat ze ‘een steentje bijdragen’ als ze ‘groene’ producten kopen.OokhetBritsebinnenlandseenergiebeleidiseenbronvanonrust.Zijn‘decentralisatie’ en ‘warmtekrachtkoppeling’bijvoorbeeldwelgroengenoeg?Deoverheidwil onsdat graag latengeloven.Maar voldoetGroot-Brittanniëmet dergelijke technologie wel echt aan haar verplichtingen met betrekking tot klimaatverandering? Zijn windmolenparken niet meer dan ‘een leeg gebaarwaarmeeonzeleiderslatenziendatzehetbestemethetmilieuvoorhebben’?Iskernenergieechtessentieel? Erisbehoefteaaneendoeltreffendplan.Gelukkigzijnzulkeplannenzekeroptestellen.Hetisdeuitvoeringervandiezolastigis.

Sustainable Energy – without the hot airDavid J.C. MacKay

This remarkable book sets out, with enormous clarity and objectivity, the vari-

ous alternative low-carbon pathways that are open to us.

Sir David King FRS

Chief Scientific Adviser to the UK Government, 2000–08

For anyone with influence on energy policy, whether in government, businessor a campaign group, this book should be compulsory reading.

Tony Juniper

Former Executive Director, Friends of the Earth

At last a book that comprehensively reveals the true facts about sustainable

energy in a form that is both highly readable and entertaining.

Robert Sansom

Director of Strategy and Sustainable Development, EDF Energy

A ten-page synopsis

We have an addiction to fossil fuels, and it’s not sustainable. The devel-oped world gets 80% of its energy from fossil fuels; Britain, 90%. And

this is unsustainable for three reasons. First, easily-accessible fossil fu-

els will at some point run out, so we’ll eventually have to get our energy

from someplace else. Second, burning fossil fuels is having a measurable

and very-probably dangerous effect on the climate. Avoiding dangerousclimate change motivates an immediate change from our current use of

fossil fuels. Third, even if we don’t care about climate change, a drastic

reduction in Britain’s fossil fuel consumption would seem a wise move if

we care about security of supply: continued rapid use of the North Sea Photo by Terry Cavner.

oil and gas reserves will otherwise soon force fossil-addicted Britain to de-pend on imports from untrustworthy foreigners. (I hope you can hear my

tongue in my cheek.)

How can we get off our fossil fuel addiction?

There’s no shortage of advice on how to “make a difference,” but the

public is confused, uncertain whether these schemes are fixes or figleaves.People are rightly suspicious when companies tell us that buying their

“green” product means we’ve “done our bit.” They are equally uneasy

about national energy strategy. Are “decentralization” and “combined

heat and power,” green enough, for example? The government would have

us think so. But would these technologies really discharge Britain’s duties

regarding climate change? Are windfarms “merely a gesture to prove ourleaders’ environmental credentials”? Is nuclear power essential?

We need a plan that adds up. The good news is that such plans can be

made. The bad news is that implementing them will not be easy.

Foto:TerryCavner.

2

Deel I – Cijfers in plaats van bijvoeglijke naamwoorden

De eerste helft van dit boek gaat over de vraag of een land als het Verenigd Koninkrijk, dat bekend staat om zijn wind, golven en getijden,zichzelfwelvanvoldoendehernieuwbareenergiekanvoorzien.Wehorenvaakdat Groot-Brittannië ‘enorme’ mogelijkheden op dat gebied biedt. Maar deaanduiding‘enorm’vooreenenergiebronzegtteweinig.Wemoetenwetenhoedezemogelijkheden zichverhouden tot ons eveneens ‘enorme’ gebruik.Omdievergelijkingtemaken,hebbenwebehoefteaan cijfers in plaats van bijvoeglijke naamwoorden. Als er cijfers worden genoemd, wordt de betekenis daarvan vaakverhulddoordegrootte.Cijferswordengekozenomteimponeren,omertijdensdiscussiesmeetescoren,ennietommensendaadwerkelijkteinformeren.Mijnstreven is omhier eerlijke,waarheidsgetrouwe cijfers te presenteren, enwelop zo’nmanier dat ze inzichtelijk, vergelijkbaar enmakkelijk te onthoudenworden.Cijferswordeninzichtelijkalszewordenomgerekendnaaralledaagse,persoonlijke eenheden. Voor energie wordt gekeken naar de hoeveelheid perpersoon in kilowattuur (kWh), dezelfde eenheid die wordt gebruikt op deenergierekening;vermogenwordtuitgedruktinkilowattuurperdag(kWh/d)perpersoon.Infiguur2wordteenaantalhoeveelhedenindezeeenhedenmetelkaarvergeleken.Zoisbijvoorbeeldmetroodaangegevendateengemiddeldeauto,alsdaarperdag50kmmeewordtgereden,40 kWh per dagverbruikt.Aanderechterkantzijnmetgroeneenaantalvormenvanhernieuwbareenergieweergegeven.Alswe 10% van het landmetwindmolens zouden bedekken,levert dat gemiddeld 20 kWh per dag perpersoonop. Persoonlijke eenheden maken het een stuk eenvoudiger om het Verenigd Koninkrijktevergelijkenmetanderelandenofregio’s.Alswebijvoorbeeldkijkennaarafvalverbranding,zienwedatinhetVerenigdKoninkrijkafvalverbrandingper jaar7TWhoplevert en inDenemarken10TWh (1TWh (terawattuur) isgelijkaanéénmiljardkWh).KunnenwenaaraanleidingdaarvanstellendatDenemarken‘meer’afvalverbrandtdanhetVerenigdKoninkrijk?Hoeweldetotale hoeveelheid in elk land geproduceerde energie een interessant gegeven is,willenwemeestalwetenhoeveelafvalerperpersoonwordtverbrand.

Figuur1.Concentratieskooldioxide(CO2) (in delen per miljoen) in de loop van de afgelopen1100jaar,gemeteninluchtopge-sloteninpoolijs(tot1977)endirectinHawaï(vanaf1958).

Ikdenkdatertussen1800en2000ietsnieuwsisgebeurd.Ikhebhetjaar1769gemarkeerd,hetjaarwaarinJamesWattpatentaanvroegvoorzijnstoommachine.(Zeventigjaardaarvoor,in1698,wasdeeerste praktisch bruikbare stoommachine aluitgevonden,maardievanWattwasveelefficiënter.)

Figuur2.Vergelijkingvanverschillendeenergieverbruikende activiteiten met de haalbare productie van hernieuwbare ener-gieinhetVerenigdKoninkrijkafkomstiguitdriebronnen.Linkszienwedat50kmperdagautorijden40kWhperdagverbruikt,endat één lange vlucht met het vliegtuig per jaar gemiddeld over het hele jaar 30 kWh perdagkost.Rechtszienwedathetvolbou-wen met windmolenparken van de meest winderige10%vanGroot-Brittannië20kWhper dag per persoon oplevert; het volbou-wen met zonnepanelen voor waterverwarm-ingvanelkophetzuidengerichtdak13kWh per dag per persoon; en machines die over een breedte van 500 km aan kustlijn de golvenvandeAtlantischeOceaanomzetteninenergie4kWhperdagperpersoon.

3

(Voor alle duidelijkheid: voor Denemarken is dat 5kWh/dperpersoon; in het Verenigd Koninkrijk 0,3kWh/dperpersoon. De Denen verbranden dus ongeveer13keerzoveelafvalalsdeBritten.)Doorvanafheteerstebeginallesperpersoontekwantificeren,krijgenweeenbeter‘transponeerbaar’boek,dathopelijkeennuttigebijdragelevertaaninternationalediscussieoverduurzameenergie. Alsweuitgaanvanduidelijkecijfers,kunnenwevragenbeant-woorden zoals:

1.KaneenlandalsGroot-Brittanniëindeeigenbehoeftevoorzienmet eigenhernieuwbareenergiebronnen?

2.Kunnenwedoorovertestappenop‘geavanceerdetechnologieën’ eeneindemakenaandeCO2-vervuiling zonder onze levensstijl te veranderen?

Indeel I vanSustainable Energy – without the hot air zijn in een rood stapeldiagram de energiekosten van een breed spectrum aan energie verbruikende activiteiten onder elkaar gezet. Een groen stapeldiagram geeftallepotentiëlehernieuwbareenergiebronneninGroot-Brittanniëweer. Alswenaarde cijfers inhet rodediagramaande linkerkantkijken,sneuvelen er meteen verschillende fabeltjes. Zo wordt bijvoorbeeld het aanlaten staan van mobieletelefoonopladers vaak genoemd als voorbeeld van een ecologischewandaad, terwijlmensen die hun oplader uitzettenwordengeprezen omdat ze ‘een steentje bijdragen’. In werkelijkheid verbruikt eengemiddelde telefoonoplader slechts 0,01kWhperdag. De hoeveelheid energie die wordt bespaard als we de oplader uit laten bedraagt 0,01kWh,evenveelals de hoeveelheid energie die een rijdende auto in één seconde verbruikt. Ikzalnietbewerendatopladersnietuitgezetmoetenworden,maar‘allebeetjeshelpen’iseenmisleidendcliché.ObsessiefjetelefoonopladeraanenuitzettenisnetzoietsalsdeTitanicproberentereddendoortehozenmeteentheelepeltje.Schakel hem vooral uit,maarmaak je geen illusies over de impact van datgebaar.

Alleenergiediejebespaartdoorjeopladereendaguittelatenstaan, wordt tijdens het autorijden in één secondeverbruikt.

De energie die je bespaart als je de oplader een jaaruitlaatstaan,komt overeenmetdehoeveelheidenergieineenwarmbad.

Eenopladerzorgtmaarvooreenfractievaniemandstotaleenergieverbruik.Als iedereen een beetje bijdraagt, verandert er maar een beetje. Een ander veelzeggend cijfer is hoeveelheid energie die iemand verbruikttijdenseenlangevlucht.AlsjeéénkeerperjaarheenenterugnaarKaapstad vliegt, wordt daarbij ongeveer net zoveel energie verbruikt alswanneerjeeenjaarlangelkedag50kmmetdeautorijdt. EengrootdeelvanhetenergieverbruikinGroot-Brittanniëheeftvastevorm. Geïmporteerde industrieproductenworden meestal niet meegeteld in hetenergieverbruikvanGroot-Brittannië,omdatdieenergieisverbruiktdoorbedrijven in een ander land. Desalniettemin bedraagt het energieverbruikvoor de fabricage van geïmporteerde industrieproducten (zoals voertuigen,machines, witgoed, elektrische apparatuur, elektronica, ijzer, staal en drogebulkproducten)minstens40kWhperdagperpersoon.

Goederenstroom in Groot-Brittannië(kg per dag, per persoon)

Import

Fossielebrandstoffen 16 steenkool 4 olie 4 aardgas 8

Alleimport 12,5geïmp.levensmiddelen 1,6 industrieproducten 3,5

Water 160

Export

CO2 en andere broeikasgassen 30Stedelijkafval 1.6gerecycled 0,27verbrand 0.13gestort 1,0gevaarlijkafval 0,2keukenafval 0,3

Tabel 3. Bronnen: DEFRA, Eurostat, Britsbureau voor de statistiek, Brits ministerievanverkeer.

4

De eerste helftwordt afgeslotenmet tweeduidelijke conclusies. Teneerste moet elke faciliteit voor hernieuwbare energie van nationale omvang zijn om een bijdrage te kunnen leverendie significant is in vergelijkingmetons huidige verbruik. Als we bijvoorbeeld in een kwart van het huidigeenergieverbruikwillenvoorziendoorenergiegewassen,moet75%vanGroot-Brittannië worden bedekt met biomassaplantages. Om 4% van ons huidigeenergieverbruik te kunnen dekken met golfenergie, moet er 500 km aanAtlantischekusthelemaalwordenvolgebouwdmetinstallatiesvoorgolfenergie.Iemanddiedenktdathernieuwbareenergiemogelijkiszondergrootschalige,ingrijpendeinfrastructureleveranderingen,houdtzichzelfvoordegek. Ten tweede: economische beperkingen en bezwaar vanuit de bevolking buiten beschouwing gelaten,zou het mogelijk zijn om de gemiddelde hoeveelheid energiedieinEuropawordtverbruikt(125kWh/dperpersoon)optewekkenmet voorzieningen voor hernieuwbare energie van nationale omvang. Degrootstebijdragezouwordengeleverddoorzonnepanelen,die–als5%tot10%vanhetlandermeewordtbedekt–50kWh/dperpersoonzoudengenereren,enwindmolenparkenvoordekust,die–wanneerzeeenstukzeetweekeerzogrootalsWaleszoudenvullen–gemiddeldnogeens50kWh/dperpersoonzoudenopleveren. Hetmetpanelenvolbouwenvanhetplattelandenhetmetwindmolensopvullen van het Britse zeegebied (samen goed voor een totale capaciteit die vijf keer zo groot is als alle windturbines in de hele wereld van nu bij elkaar) is zuiver wetenschappelijk misschien haalbaar, maar zou het publiek zulkeextreme maatregelen wel accepteren? Als het antwoord daarop ‘nee’ luidt,ontkomen we niet aan de conclusie dat de huidige consumptie nooit door Britse hernieuwbare energie gedekt zal worden. Er zal of een radicale vermindering van het gebruikmoeten komen, of significante nieuwe energiebronnen – en hetliefstbeide.

Deel II – Energieplannen die zoden aan de dijk zetten

InhettweededeelvanSustainable Energy – without the hot air worden zes strategieënonderzochtwaarmeehetverschiltussenverbruikenhernieuwbareproductie zoals die in het eerste deel wordt beschreven zou kunnen worden opgeheven,gevolgddooreenaantalschetsenvoorenergieplannenvoorGroot-Brittanniëdiedaadwerkelijkzodenaandedijkzetten.Deeerstedriestrategieënvoorhetverkleinenvanhetverschilzijn gericht op de vraag naar energie:

• bevolkingsbeperking,

• veranderingvanlevensstijl,

• hetgebruikvanefficiënteretechnologie.Deoverigestrategieënzijngerichtopdeproductie van energie:

• Met‘duurzamefossielebrandstoffen’en‘schonesteenkool’wordteen nieuwemaniervansteenkoolverbrandenaangeduid,waarbijdeCO2 wordtafgevangenenopgeslagen.Hoekunnenweop‘duurzame’ wijzeenergieuitsteenkoolhalen?

• Ookkernenergieiseencontroversiëlemogelijkheid.Ishetmeerdan eenstoplap?

• EenderdemanieromenergiezonderCO2 op te wekken is het gebruik van hernieuwbare energie uit andere landen–metnamelandenwaar dezonveelschijnt,veelopenruimteszijnenweinigmensenwonen. WatzijnwelbeschouwddemogelijkhedendiedeSaharaonsbiedt?

Energie per vierkante meter land- of wateroppervlak

Windmolens 2W/m2Offshore-windmolens 3W/m2Getijdenpoelen 3W/m2Getijdenstroom 6W/m2Zonnepanelen 5-20W/m2Gewassen 0,5W/m2Regenwater (hooglanden) 0,24W/m2Hydro-elektrischecentrales 11W/m2Geothermisch 0,017W/m2Zonneschoorsteen 0,1W/m2Thermisch (oceaan) 5W/m2Concentratie van zonne-energie (woestijn) 15W/m2

Figuur5.SchotelmetStirlingmotor.Dezeprachtige zonnespiegels leveren een vermogen van 14W/m2. Foto: Stirling EnergySystems(www.stirlingenergy.com)

Tabel4.Faciliteitenvoorhernieuwbareenergie moeten van nationale omvang zijn omdat hernieuwbare energievormen zodiffuuszijn.Indezetabelwordtdehoeveelheid energie per vierkante meter land of zee vermeld voor verschillende vormenvanhernieuwbareenergie.

5

Omhetverhaalheldertehouden,wordtinditdeelvanhetboekeenvereenvoudigdeversievanGroot-Brittanniëgepresenteerd,waarinslechtsdrievormenvanverbruikvoorkomen:vervoer,verwarmingenelektriciteit. Er komen vijf energieplannen voor Groot-Brittannië aan bod, allegericht op het verkleinen van de vraag naar energie door vervoer en verwarming (metbehulpvanwarmtepompen)elektrischtemaken.Elektrischevoertuigenhebben een bijkomend voordeel: voor het opladen van de accu’s is een grote elektriciteitsvoorzieningnodigdiegemakkelijkaanenuitkanwordengezet,zodat met slimme opladers de levering kan worden afgestemd op de vraag binneneenelektriciteitsnetwaarinhernieuwbarebrandstoffenofkernenergieveelwordengebruikt. De overstap op elektrisch vervoer en elektrische verwarming vraagt uiteraard wel om een aanzienlijke toename van de hoeveelheid gegenereerde elektriciteit.Binnendevijfplannenwordtdoormiddelvanvijfverschillendecombinaties van CO2-loze opties in deze behoefte voorzien. De combinatieskomenovereenmetverschillendepolitiekestromingen.ZomaaktplanG,hetGroeneplan,geengebruikvan‘schonesteenkool’ofkernenergie,terwijlplanN,hetNIMBY-plan(‘NotInMyBackYard’),extraveelgebruikmaaktvandehernieuwbare energie van anderelanden.

Figuur6.Huidigverbruikperpersoonin‘vereenvoudigdGroot-Brittannië’in2008(twee kolommen links) naast een opzet voortoekomstigverbruik,uitgesplitstnaarbrandstof(tweekolommenrechts).Voor deze opzet moet de productie van elektriciteitwordenopgeschroefdvan18naar48kWh/dperpersoon.

6

PlanE, ishetEconomischeplan,waarbijdenadruk ligtopdemeesteconomische CO2-loze opties, namelijk windmolenparken op het vasteland,kernenergieeneenkleinaantalgetijdenpoelen. Uit deze plannen blijkt duidelijk met welke bouwstenen we een toekomstmetminderCO2zullenmoetenopbouwen. Als bij een plan niet veel kernenergie of ‘schone steenkool’ wordtgebruikt,zaldatmoetenwordengecompenseerddoorhernieuwbareenergietekopenvananderelanden.Demeestveelbelovendevormvanhernieuwbareenergie voor grootschalige ontwikkeling is de concentratie van zonne-energie in dewoestijn.Daarbijwordenverschillendecombinatiesvanbewegendespiegels,gesmoltenzand,stoomenthermischemotorengebruiktomelektriciteitoptewekken.

Figuur7.VijfenergieplannenvoorGroot-Brittannië.Aldezeplannengaanervanuit dat de vraag aanzienlijk is verkleind alsgevolgvanefficiëntereverwarmingenvervoer.

Figuur8.Andasoliseenelektriciteitscentraleopbasisvanzonne-energievan‘100MW’diemomenteelinSpanjewordtgebouwd.De overtollige thermische energie die in deloopvandedagwordtopgebouwd,wordtmaximaalzevenuuropgeslagenintanksmetvloeibaarzout,zodateenononderbroken en gelijkmatige levering van elektriciteitaanhetlichtnetmogelijkis.Hetvermogen per oppervlakte-eenheid zal 10W/m2 bedragen.Foto:IEASolarPACES.

7

Omdeschaalvaneeneffectiefenergieplanteillustreren,bevatfiguur9eenkaartvanGroot-Brittanniëwaaropeenzesdeplanisuitgewerkt.DitzesdeplanisvoorzienvanelkemogelijkeenergiebronmetlageCO2-uitstoot.Omdathetongeveerinhetmiddenvandeandereplannenvalt,noemikhetplanM.

Hetisuiteraardgeenwedstrijd:inplaatsdaarvandraaithetomeerlijkefeitenoverdemogelijkhedendiewehebben.Maartochwelikevendeaandachtvragen voor een paar heilige koeien die een kwantitatieve beoordeling niet met goedgevolgdoorstaan,eneenpaardiedatweldoen. Slecht: Voertuigen op waterstof zijneenramp.Demeesteprototypesvan voertuigen die op waterstof lopen verbruiken meer energie dan de voertuigen diezemoetenvervangen.DeBMWHydrogen7verbruikt254kWhper100km(tervergelijking:eengemiddeldeBritseautodieopfossielebrandstoffenlooptverbruikt 80kWhper 100km).Goed: Prototypes van elektrische voertuigen gebruiken daarentegen tien keer zo weinig energie: 20kWhper100km of zelfs 6kWhper100km.

Figuur9.PlanM:eenplandatzodenaandedijkzetvoorSchotland,EngelandenWales.Degrijsgroenevierkantjeszijnwindmolenparken,elk100km2grootenopschaalgetekend.Derodelijnenindezeezijninstallatiesvoorgolfenergie,opschaalgetekend.Delichtblauwebliksemschichtjeszijninstallatiesmetzonnepanelen,elk20km2grootenopschaalgetekend.De veelhoekige blauwe vlakken in zee: getijdeninstallaties.Derondeblauwevlakken in zee (Blackpool en de Wash): getijdenlagunes.Lichtgroenestukkenland:bosenkorteomloophout(opschaal).Geelgroenevlakken:biobrandstoffen(opschaal).Kleineblauwedriehoekjes:afvalverbrandingsinstallaties (niet op schaal).Grotebruineruiten:energiecentralesmetschonesteenkool,gelijktijdigeverbrandingvanbiomassaenCO2-afvangst enopslag(nietopschaal).Paarsestippen:kerncentrales(nietopschaal),gemiddeldeproductievan3,3GWop12locaties.Gelezeshoeken bij het Kanaal: zonnecollectoren inafgelegenwoestijnen(opschaal:335km2perstuk).Hetroze‘kringeltje’inFrankrijkstaatvoornieuweHVDC-lijnenvan2000kmlang,waarmee40GWuitafgelegenwoestijnen naar het Verenigd Koninkrijk wordtgetransporteerd.GelesterretjesinSchotland: nieuwe opslagfaciliteiten met warmtepomp.Rodesterretjes:bestaandeopslagfaciliteitenmetwarmtepomp.Blauwe stippen: zonnepanelen voor heet wateropalledaken.

8

Elektrischevoertuigenzijnveelbeterdanhybrideauto’s.Dehybrideauto’s van dit moment presteren in de meeste gevallen hoogstens 30% beter dan auto’sopfossielebrandstoffenenmoetenwordenbeschouwdalsnietmeerdaneeneerstestapopwegnaarelektrischevoertuigen.

Slecht: Gedecentraliseerde warmtekrachtkoppeling is ook geen vruchtbare optie.Hetiswaardatdekoppelingvanwarmteenvermogen(watneerkomtopafzonderlijkegeneratorenvoorelkgebouw,dielokaalelektriciteitenwarmteopwekken om het gebouw op temperatuur te houden) een iets efficiënteremanierkanzijnomfossielebrandstoffentegebruikendandegebruikelijke(ingecentraliseerdeelektriciteitscentralesenlokalecondensatieketels).Ditisechtermaar7%efficiënter.Endaargebruikenzeooknogeensfossielebrandstoffenbij!Washetnietdebedoelingomdiejuisttevermijden?Erisgelukkigeenveelbetere manier om lokaal warmte op te wekken: warmtepompen.Goed: Een warmtepompiseenomgekeerdekoelkast.Dezedoorelektriciteitaangedrevenmachinespompenwarmtehetgebouwindieafkomstigisuitdebuitenluchtofdegrond.Debestewarmtepompen,dieonlangsinJapanzijnontwikkeld,hebbeneenprestatiecoëfficiëntvan4,9,watbetekentdatvoor1kWhaanelektriciteitde warmtepomp 4,9kWh aan warmte levert in de vorm van warme lucht of warmwater.Opzo’nmanierenergiegebruikenomwarmteop tewekken iseenstukefficiënterdanhoogwaardigechemischestoffenverbranden,wateenprestatiecoëfficiëntoplevertvanslechts0,9.

Figuur10. Slecht:BMWHydrogen7.Energieverbruik: 254kWhper100km.Foto:BMW.

Figuur11.Goed: Tesla Roadster (elektrische auto).Energieverbruik: 15kWhper100km.www.teslamotors.com.

Figuur13.Goed: Binnen- en buitengedeelte van een warmtepomp die warmte uit de luchthaaltmeteenprestatiecoëfficiëntvan4.Omdegrootteaantegevenistegelijkmethetbinnendeeleenbalpengefotografeerd.EénvandezeunitsvanFujitsukan3,6kW aan verwarming leveren bij een elektriciteitsverbruikvanslechts0,845kW.Hijkanookomgekeerdwerkenenlevertdan2,6kWaanverkoelingvoor0,655kWaanelektriciteit.

Figuur12.Goed: Aptera.Energieverbruik: 6kWhper100km.www.aptera.com

9

Slecht: Windturbines voorophetdakzijnpureverspilling.Zebetalenzichzelfnooitterug.Goed: Een zonneboiler op het dak is daarentegen een uitstekende keus.Zewerkenecht:zelfsinGroot-Brittannië,waarhetmaarzo’n30%vandetijdzonnigis,leverteenbescheidenpaneelvan3m2algenoegenergievoordehelftvanhetwarmewaterdateengemiddeldgezinverbruikt.

Slecht: De telefoonoplader aan en uit zetten is een nutteloze handeling,vergelijkbaar met de Titanic proberen te redden door te hozen met een theelepeltje.Dat het uitzettenvan opladers voortdurend ter sprake komt alsvoorbeeldvan‘ietswatjezelfkuntdoen’isslecht,omdatdaarmeedeaandachtwordtafgeleidvaneffectieveremaatregelen.Goed: De thermostaat lager zetten isvoordegewoneburgerdemeesteffectievemanieromenergietebesparen:voorelkegraaddathijlagerwordtgezet,dalendestookkostenmet10%,enindemeesteBritsegebouwenzorgtverwarmingvoorhetmeesteenergieverbruik.Infiguur16staangegevensovermijnhuis.Dit boek is niet bedoeld als definitief naslagwerk vol extreem nauwkeurigecijfers. Inplaatsdaarvan ishetbedoeldals illustratievandemanierwaaropbenaderdecijfersvooreenconstructievediscussiekunnenwordengebruikt.Ditboekisgeenpleidooivooreenbepaaldenergieplanofeenbepaaldetechnologie.Er wordt een overzicht gegeven van de beschikbare bouwstenen en de omvang daarvan,zodatdelezerzelfeenplankanopstellendatzodenaandedijkzet.

Figuur15.Goed: De zonne-energie die wordt gegenereerd door een zonnepaneel voor waterverwarming van 3 m2 (groen) en de aanvullende warmte (blauw) die nodig is voor warm water in het testhuis van ViridianSolar.(Defotoisvaneenanderhuismethetzelfdemodelzonnepaneelophetdak.)Dezonne-energiediemeteenpaneel van 3 m2 werd opgewekt bedroeg gemiddeld 3,8kWh/d.Voorhetexperimentwerd het warmwaterverbruik van een gemiddeld Europees gezin nagebootst: 100literwarmwater(60°C)perdag.Hetverschilvan1,5à2kWh/dagtussendetotaal gegenereerde warmte (zwarte lijn bovenaan) en het verbruikte warme water (rodelijn)ishetgevolgvanwarmteverlies.De magenta lijn geeft de elektrische energie weer die nodig is voor de werking van hetzonnepaneelzelf.Hetgemiddeldevermogen per oppervlakte-eenheid van dit soort zonnepanelen bedraagt 53W/m2.

Figuur14. Slecht:EenAmpair-microturbinevan‘600W’.DezemicroturbineinLeamingtonSpagenereertgemiddeld0,037kWhperdag(1,5W).

10

Deel III – Technische hoofdstukken

Hetderdedeelvanditboekgaatdieperinopdenatuurkundigeachtergrondvan energieverbruik en -productie. In acht aanhangsels wordt op basis vanelementaire uitgangspunten toegelicht waar de cijfers in de eerste twee delen vandaankomen.Zowordtbijvoorbeelduitgelegdwaaromauto’saanzienlijkenergiezuiniger kunnen worden gemaakt en vliegtuigen niet, en hoe hetvermogen van windmolenparken, getijdeninstallaties en installaties voorgolfenergieopeenkladjekunnenwordenberekend.Hoewelhetovergrotedeelvanhetboektoegankelijkisvooriedereendieeenbeetjekanrekenen,zijndeaanhangsels gericht op lezers die niet schrikken van formules zoals ‘ mv2’.

Deel IV – Nuttige informatie

Delaatstezestienpagina’svanhetboekbevattennogmeerreferentiegegevensen conversiefactoren waarmee de ideeën in het boek snel kunnen wordenaangepast aan de situatie in andere landen en eenheden kunnen worden omgerekendindievanandereorganisaties.

2 december 2008 Aanvullendeinformatie

Dit boek is gratis beschikbaar op www.withouthotair.com.Hetisop2december2008doorUITCambridge in het Verenigd Koninkrijk uitgegevenenop1april2009inNoord-Amerika.DavidMacKayishoogleraarnatuurwetenschappen aan de faculteit natuurkunde van de universiteit van Cambridge.

Figuur16.Mijnhuishoudelijkaardgasgebruikopjaarbasisvan1993t/m2007.OpelkeregelishetcumulatieveverbruikgedurendeéénjaarinkWhweergegeven.Hetcijferaanhetuiteindevanelkjaarishetgemiddelde verbruik voor dat jaar in kWh perdag.Demeterstandenzijnaangegevenmetblauwestippen.Hetisduidelijkdatikminder aardgas verbruik naarmate ik vaker demeterlees.

Figuur17.Stromingvandeluchtlangseenwindmolen.Deluchtstroomwordtdoordewindmolenvertraagdenverbreed.

12