In onze vorige column hebben we de potentie van biomassa laten zien. Nu zullen zon en wind de revue passeren. Tevens maken we een schatting van wat redelijkerwijze haalbaar is voor het aandeel duurzame energie. Zon en wind samen zouden het huidige elektriciteitsverbruik geheel kunnen dekken. Doelgerichte overheidsstimulering van private elektriciteitsproductie en gebruik kan de maatschappelijk acceptatie van duurzame energie een grote stap voorwaarts bezorgen. De internationale context dient veel beter te worden betrokken bij een nationale energiestrategie.
Teveel wordt de energiediscussie gedomineerd door de vraag naar de feitelijke energievoorziening, terwijl de strategische energieagenda tenminste zo belangrijk is. Bekijken we het energievraagstuk op strategisch niveau, dan moeten we in Europa erkennen dat Amerika, China en Japan verreweg de grootste noodzaak hebben het energievraagstuk (en klimaat?) op te lossen. Hun agenda’s zouden voor de EU dan ook leidend moeten zijn. Ons bedrijfsleven zou er op gericht moeten zijn de klanten in die landen te zoeken, hen de benodigde technologie te leveren, en vervolgens de slimste oplossingen weer mee naar huis te nemen. De strategie moet zijn: waar kunnen we hen helpen (en eraan verdienen) en wat nemen we mee naar huis te eigen bate. Maar bij zo’n strategische energieagenda begint de te beperkte Europese samenwerking snel frustrerend te worden. Ook de agenda’s van Rusland en het Midden Oosten (met name Saoedi-Arabië) moeten we veel beter bestuderen. Rusland zal voorlopig wel de “economie van de verspilling van grondstoffen” blijven maar Saoedi-Arabië zou ons zo maar kunnen verrassen met elektriciteit uit hun gas en olie aangevuld met zon uit de onbewoonde woestijnen. Ze hebben het geld en de technologie is bij de hand of ligt om de hoek.
Wind van land en wind van zee
De grenzen van biomassa als bron voor duurzame energie hebben we in deel 1 duidelijk aangegeven: 10% is het maximum en 5 % is realistisch. Anders dan bij zonne-energie of biomassa zijn bij windenergie de grenzen van het technisch haalbare in zicht. Een verdubbeling van de rendementen die we nu met wind op zee kunnen bereiken is niet te verwachten. Dan kunnen we de berekeningen van professor David MacKay (www.withouthotair.com) als basis nemen voor een eenvoudige schatting van het hoogst haalbare. Wind op zee zou 3W/m2 kunnen leveren en op land 2 W/m2. Voor landen als de UK en Nederland geldt dan: als we 5% van ons oppervlak vol zetten (geen bestuurder die dat voor elkaar krijgt) hebben we zo’n 3 % van onze behoefte gedekt. Een oppervlak zo groot als Nederland op zee zou onze energiehonger geheel kunnen stillen. Opnieuw: hoe realistisch is dat. En hoe lang gaat dat allemaal mee. Tot nu toe zijn vrijwel alle pogingen van energie uit zee(water) gestrand op materiaalproblemen. Laten we optimistisch zijn en het geheel van energie uit wind voor een gemiddeld EU land op maximaal 10% zetten. Voor andere delen van de wereld kan het heel anders liggen. Voor kale streken zoals de Gobiwoestijn en Arizona of Texas mogen we wellicht ook 3W/m2 of meer tellen. Materiaalproblemen zullen daar ook van een kleinere moeilijkheidsgraad zijn. Heel relevant in dit verband is wel de studie van André Diederen (TNO): Global Resource Depletion. Het klinkt als de club van Rome revisited. Gebrek aan lithium, staal, beton, zeldzame aardmetalen zal een werkelijke doorbraak naar wind, en ook zon en water, in de weg staan. Net als toen is dus de uitdaging om met veel minder of andere materialen hetzelfde of een hoger doel te bereiken. Het bekende ‘factor 10’ denken zal hier meer dan nodig zijn. De voorlopige grens van 10% uit wind wordt er vooralsnog wel mee onderstreept.
Zonne-energie als het eindantwoord?
De wetenschap dat de zon het laatste woord heeft is voor iedereen evident. De uitdaging is deze energie zo efficiënt mogelijk naar onze hand te zetten. De natuur is daarbij niet onze beste leermeester, zoals in andere domeinen wel vaak het geval is. Planten gebruiken de overdaad aan zonne-energie vaak voor een evolutionaire ontwikkeling van beschermingsmiddelen en niet voor opslag of efficiënt gebruik, waardoor het energetisch rendement van fotosynthese erg beperkt is. Bio-solaire cellen komen niet per ongeluk pas nu in ontwikkeling. De trage ontwikkeling van organische PV cellen kan er ook aan te wijten zijn. Uiteindelijk kunnen dit wel mooie voorbeelden van ‘Factor 10 maal beter’ worden. Toch heeft de ontwikkeling van zonne-energie al een grote versnelling laten zien en kunnen we ons wagen aan een paar voorzichtige schattingen van het haalbare voor een doorsnee EU land. MacKay rekent ons voor dat 5-20 W/m2 mogelijk is. Dat is al een ruime marge. Bovendien is het eind van de technologische ontwikkelingen nog lang niet in zicht. Zowel wat betreft de haalbare rendementen als de kostprijs van de installaties. Nemen we de bovenkant van de MacKay schattingen (20W/m2) dan kunnen we voor landen als de UK of Nederland 1/3 van de behoefte dekken met 5% van het land bedekt met zonnepanelen. Echter, 1 of 2% van de ruimte lijkt meer realistisch (8% van Nederland is bebouwd) en dan blijven we steken op zo’n 7-14 %. Ter nadere overweging: 3% van de Sahara kan de gehele EU energievraag bedienen.
Geheel duurzaam: een utopie
De kaarten liggen duidelijk. Alleen zonne-energie kan ons een flink eind op weg helpen naar een duurzame energievoorziening. Zon en wind samen zijn in staat om al onze elektriciteit, ca 1/3 van het totale energieverbruik, duurzaam op te wekken. Nemen we een horizon van 25 jaar dan lijkt 30% duurzame energie het maximaal haalbare: 5-10% via biomassa, maximaal 10% uit wind en een stevige 10% uit eigen zonnepanelen. Over 25 jaar hebben we wellicht ook een flink deel van een hoogspanningsnet over geheel Europa gerealiseerd met uitlopers naar IJsland en Noord Afrika. Daarmee zouden we dan de 30% vol kunnen maken met de potentie van veel meer. Daarbij zullen we onze handen er nog aan vol hebben om door energiebesparingen ons verbruik constant te houden, naast de ontwikkeling van nieuwe of verbeterde vormen van duurzame energie en het doorgaand gebruik van fossiele bronnen op een schone, efficiënte en concurrerende manier.
Interessant is dat duurzame energie zich uitstekend leent voor decentrale productie, zeker als we elektriciteit als de belangrijkste energiedrager van de toekomst zien. Het zou een strategische keuze kunnen zijn vanuit de overheid vooral het huishoudelijk energiegebruik in die richting te stimuleren. De maatschappelijke betrokkenheid zal daarbij maximaal kunnen zijn. Het is immers een bevestiging van een al bestaande maatschappelijke overtuiging. Op de veel langere termijn kunnen we dan al die kleinschalige ervaringen benutten voor meer grootscheepse oplossingen in duurzame richting.
@ “dat duurzame energie zich uitstekend leent voor decentrale productie”
Ook bij wind en biomassa?
Aan de noodzaak voor een betaalbare, bruikbare energie opslag is in dit stuk voorbij gegaan. Wat te doen op zonnige, winderige dagen als de e-vraag gering is? Hoewel Duitsland 10% zon en 10% lang niet haalt, speelt dat nu al.