Elk uur ontvangt de aarde meer zonne-energie dan de mensheid op een jaar verbruikt en er is ook meer wind dan we nodig hebben! Slaat dit ergens op? In deze aflevering van Lowtech: een ontnuchterende rekensom.
Iedereen kent de boutade: elk uur ontvangt de aarde meer zonne-energie dan de mensheid op een jaar verbruikt. Ook het aanbod van windenergie overtreft het jaarlijkse energieverbruik. Daaruit wordt meestal geconcludeerd dat landgebruik geen rol speelt. Zo zou de oppervlakte van Spanje volstaan om de globale energieproductie te dekken met zonnepanelen. Vaclav Smil, een van de bekendste energiedeskundigen, maakt in zijn nieuwste boek Power Density komaf met dit soort utopische scenario’s.
De vermogensdichtheid van een energiebron is de hoeveelheid vermogen die per vierkante meter landoppervlak geleverd kan worden, uitgedrukt in watt per vierkante meter (W/m2). De variabele duidt niet alleen op het landgebruik van de energiecentrale zelf (bijvoorbeeld een gascentrale), maar ook op het plaatsgebruik van bijvoorbeeld gasboringen, gasopslag, pijpleidingen en wegen. Smils boek is een 300 pagina’s tellende berekening van de vermogensdichtheid van verschillende energiebronnen, waarbij duidelijk wordt dat de populaire toekomstscenario’s veel te optimistisch zijn.
Fossiele brandstoffen en uranium produceren warmte en elektriciteit met een vermogensdichtheid die twee tot vijf grootteordes hoger is dan de exploitatie van hernieuwbare energiebronnen. Om evenveel energie te leveren, hebben hernieuwbare energiebronnen dus honderd tot honderdduizend keer zoveel plaats nodig. Terwijl bijvoorbeeld een steenkoolcentrale, een gascentrale of een atoomcentrale elektriciteit leveren met een vermogensdichtheid van ongeveer 1.000 tot 4.000 W/m2 (inclusief ontginning, bewerking en transport van de brandstof), halen fotovoltaïsche zonnepanelen een vermogensdichtheid van slechts 3 tot 15 W/m2. Windmolenparken zitten nog een grootteorde lager met maximaal 1 W/m2. Biobrandstoffen halen 0,1 tot 0,2 W/m2, minstens 10 duizend keer minder dan benzine.
De vermogensdichtheid kan ook worden berekend voor het energieverbruik. Zo bedraagt de waarde voor grote steden gemiddeld 20 W/m2, terwijl stedelijke centra 100 W/m2 halen. Die cijfers vertienvoudigen op piekmomenten. Terwijl de vermogensdichtheden van klassieke energiebronnen zelfs op piekmomenten hoger liggen dan die van steden, zijn ze in het geval van hernieuwbare energiebronnen meestal twee tot vier grootteordes lager. Dat betekent dat de energievoorziening van een stad honderd tot 10 duizend keer meer plaats inneemt dan de stad zelf. Smil berekent dat landen zoals Nederland of Duitsland minstens hun totale landoppervlak moeten volbouwen met energiecentrales als volledig naar hernieuwbare energie wordt overgeschakeld.
Hoewel de vermogensdichtheid van hernieuwbare energiebronnen continu stijgt omwille van efficiëntieverbeteringen, blijven dezelfde grootteordes gelden. De focus op hernieuwbare energiecentrales leidt bijgevolg af van de echte uitdaging: het energieverbruik moet met minstens een factor tien tot honderd omlaag om van hernieuwbare energie een enigszins realistische oplossing te maken.
Een uitgebreidere versie van dit artikel kun je lezen op lowtech.be
roland zegt
“Smil berekent dat landen zoals Nederland of Duitsland hun totale landoppervlak moeten volbouwen met energiecentrales als volledig naar hernieuwbare energie wordt overgeschakeld.”
– http://www.withouthotair.com
“een klein Sahara deel is voldoende (fig 25.5) voor ons huidige energieverbruik” of de omvang van Duitsland voor heel Europa.
“Fossiele brandstoffen produceren met een vermogensdichtheid die twee tot vijf grootteordes hoger is dan de exploitatie van hernieuwbare energiebronnen.”
– vreemde vergelijking. Fossiele bronnen zijn opgeslagen biomassa uit gebruik van zonne-energie over hele lange tijd vergeleken met direct gebruik van zonne-energie.
kris de decker zegt
Without the hot air heeft het fout, Roland
Zoals ik je al uitvoerig heb uitgelegd bij hetzelfde artikel op Lowtech Magazine.
Bou zegt
Hoe is dat te rijmen met dit artikel:
http://nu.nl/duurzaam/4192873/recordaantal-windmolens-geplaatst-in-2015.html
Hierin staat dat nu al 1/3 van de stroom voor Nederlandse huishoudens uit windenergie komt. Maar volgens mij hebben we nog lang niet 1/3 van het Nederlandse landoppervlak met windmolens bebouwd.
Of maak ik een denkfout?
roland zegt
Ja, grootverbruikers verbruiken veel meer energie dan huishoudens.
De energie voor transport en warmte is veel groter dan voor stroom.
Henk Daalder Pak de Wind zegt
Tegenstanders van duurzaam, zoals Kris de Decker hebben het maak moeilijk nu de duurzame ontwikkeling om zich heen grijpt.
Met oud president Clinton: “I feel your pain”
Maar kijk gewoon naar de S-curve voor innovatie
Roep met mij dat de subsidie voor windenergie moet stoppen, zodat consumenten het massaal gaan kopen, en de groei van windenergie meer gaat volgens de wetten van de massa consumentenmarkt.
Dennis Kuils zegt
Wat is het toch heerlijk om over meerdere visies op hetzelfde thema te beschikken. Wij kunnen kiezen welk stokpaardje wij zullen berijden. Vaclav Smil zal wel goede ideeen hebben maar intussen produceert Duitsland al een kwart van haar energie duurzaam en het is nog nauwelijks in het landschap te zien. Rwanda zal over een jaar de helft van haar bevolking van zonne-energie voorzien met slechts een beperkt landbeslag.
Henk Daalder heeft helemaal gelijk. Er moet meer geinvesteerd worden in duurzame energie-opwekking.
roland zegt
@Dennis Kuils,
“produceert Duitsland al een kwart van haar energie duurzaam”
Net als bij Bou moet “energie” “stroom”.
– Teveel moeite om eerst eerdere reacties te lezen?
Henri zegt
Ik geloof dat we primair moeten inzetten op verminderen van energie-verbruik. Ik zie tot mijn spijt dat i.p.v. daken van de al bebouwde oppervlakte te bedekken, gemeentes open ruimte, waar ook planten/natuurontwikkeling mogelijk is, gaan bedekken met zonnestroom-installaties. We moeten naar een model waarin de bevolking afneemt.