Spring naar hoofd-inhoud

Veelgestelde vragen

De aarde ontvangt van de zon heel veel energie. Het grootste deel van die energie wordt weer gereflecteerd naar het heelal. Dat is een precair evenwicht. Kooldioxide (CO2) en andere zogenaamde broeikasgassen (bijvoorbeeld methaan, lachgas, bepaalde drijfgassen in spuitbussen, media in koelkasten en warmtepompen, waterdamp) hebben een sterke invloed op de mate waarin warmte vanaf de aarde weer terug de ruimte in wordt gestuurd. Als wij in het geheel geen broeikasgassen zouden hebben, zou het op aarde stervenskoud zijn: gemiddeld -18 ˚C [1]. Wij kunnen dus niet zonder broeikasgassen. Tussen 1750 en 2018 steeg de CO2-concentratie door toedoen van de mens van 280 naar 410 ppm (deeltjes per miljoen luchtdeeltjes). In die range van CO2-concentraties is er op aarde een temperatuur die het leven mogelijk maakt. Als de CO2-concentratie veel hoger zou worden hebben wij een groot probleem.

In broeikassen voor de teelt van gewassen wordt vaak de CO2-concentratie kunstmatig verhoogd. De waarde is dan maximaal 1000 ppm, [2]. De planten en gewassen, die groeien door CO2-opname uit de lucht doen het dan beter. Maar dat wil niet zeggen dat die waarde ook buiten die kassen aan te bevelen is, zoals sommigen beweren.

Zoals gezegd, heeft de CO2-concentratie invloed op de balans tussen invallende en teruggekaatste zonne-energie. Dat gaat om ontzettend grote energiestromen die in een fragiel evenwicht zijn. Met onze CO2-emissies oefenen wij dus invloed uit op een strijd tussen giganten.

Er zijn ook zogenaamde secundaire effecten die ervoor zorgen dat de veranderingen steeds sneller gaan. Door het smelten van de ijskappen wordt de reflectie van zonlicht (ook een belangrijke manier zonnewarmte kwijt te raken) minder. Door het ontdooien van de permafrost in de toendra’s van Siberië komt het daarin opgesloten methaangas vrij, dat ook een belangrijk broeikasgas is. Het probleem met deze secundaire effecten is dat ze de hun eigen oorzaak versterken. In de techniek heet dat een instabiel systeem: het proces versnelt zichzelf.

 

Bronnen

[1]   Mommers, Jelmer
       Hoe gaan wij dit uitleggen – onze toekomst op een steeds warmere aarde.
       De Correspondent 2019

[2]   Zie https://www.kasalsenergiebron.nl/content/docs/CO2/Leaflet_Kasluchtkwaliteit.pdf

Elektriciteit wordt op veel manieren opgewekt: door een conventionele elektriciteitscentrale, een windmolen, zonnepanelen, etc. Zodra de opgewekte elektriciteit is opgenomen in het elektriciteitsnet, is het onderscheid in afkomst van die elektriciteit verdwenen. Grijze en groene worden een pot nat en bewegen door elkaar. Het gaat steeds om vrije elektronen die door elektriciteitsleidingen bewegen en die volkomen identiek zijn.

Het onderscheid is administratief geregeld. De netwerkbeheerder (Enexis in ons deel van het land) meet wat de elektriciteitsproducenten aan het net toevoeren, en wat de gebruikers eraan onttrekken. Dan moet niet alleen de totale balans kloppen, maar ook de balans voor de afzonderlijke energieleveranciers. Als klanten van bijvoorbeeld Greenchoice op een gegeven moment 1.000.000 kWh groene elektriciteit afnemen, moet Greenchoice over dezelfde periode ook aantoonbaar 1.000.000 kWh groene elektriciteit aan het net hebben toegevoerd. Dat is een kwestie van meten en administratie.
Het is net als met geld. Als ik geld pin uit de automaat, is dat briefje van €50 ook niet rechtstreeks afkomstig van mijn werkgever die mijn salaris heeft uitbetaald, maar hij heeft een equivalent bedrag wel voor mij in het geldsysteem gestopt.

Het energiegebruik in de gemiddelde woning in Nederland (vooral aardgas en elektriciteit), is maar een heel klein deel van wat in onze samenleving totaal aan energie wordt gebruikt. We gebruiken ook energie in de industrie, in kantoren, in de dienstverlening, in het transport, etc. In 2016 kwam het totale energiegebruik in Nederland neer op 383 GJ per huishouden (info CBS). Het gemiddelde “eigen” gebruik in huishoudens was 52 GJ. Het totale energiegebruik in NL is dus een factor 7,4 groter dan het eigen gebruik per huishouden. Als je je eigen huis energieneutraal hebt gemaakt, is dus pas 13,5 % van de klus geklaard. Zie ook: https://www.clo.nl/indicatoren/nl0035-energieverbruik-door-de-huishoudens, waar de gegevens steeds actueel worden gemaakt.

Doe dus maar niet te zuinig met die windmolens en zonneweiden!!

Zie bijvoorbeeld dagblad Trouw:
 https://www.trouw.nl/home/windmolen-geen-vloek-maar-zegen-voor-vogels~a0236458/
waarin ook wordt verwezen naar een artikel:
https://reneweconomy.com.au/want-to-save-70-million-birds-a-year-build-more-wind-farms-18274/
Conclusie: Als je het totale proces beschouwt, doodt fossiele stroom per eenheid opgewekte energie 17 x meer vogels dan windturbines. Vogelliefhebbers zouden dus voorstander van windturbines moeten zijn

Van de inderdaad heel grote hoeveelheid zonne-energie die op aarde terecht komt wordt ook een heel groot deel weer gereflecteerd, vooral via de oceanen en de poolkappen. De gemiddelde temperatuur op aarde is het gevolg van de balans tussen inkomende en gereflecteerde zonne-energie. De van nature in de atmosfeer aanwezige broeikasgassen (onder andere waterdamp, CO2, methaan) beperken de reflectie van zonne-energie. Het natuurlijke evenwicht dat zo ontstaat is zodanig, dat op onze aarde plantaardig, dierlijk en menselijk leven mogelijk werd. Zonder broeikasgassen zou de aarde veel kouder zijn, en zou de vorm van leven die wij kennen op aarde onmogelijk zijn.
Door menselijk handelen, vooral in de laatste 270 jaar (vanaf de industriële revolutie) is de hoeveelheid CO2 (en andere broeikasgassen) in de atmosfeer in een steeds hoger tempo toegenomen. Deze veranderde samenstelling van de atmosfeer zorgt ervoor, dat van de gereflecteerde zonnestraling een groter deel in de atmosfeer blijft hangen (vandaar de term broeikas). En dat veroorzaakt een stijging van de gemiddelde temperatuur op aarde.
Het is dus niet het toenemende energiegebruik dat voor problemen zorgt, maar de ermee gepaard gaande CO2-emissie. Ons gebruik van fossiele energie (waarvan de verbranding CO2 oplevert) is dus het probleem. Als we alle huidige gebruik van fossiele energie zouden vervangen door duurzaam opgewekte energie (dat geen CO2-emissie geeft), zou ons klimaatprobleem in één klap zijn opgelost.

Het reflecterend vermogen van de poolkappen heeft nog een ander effect. Nu door de klimaatverandering de poolkappen smelten en dus steeds kleiner worden, wordt hun bijdrage aan de reflectie van zonne-energie minder. De bodem onder de poolkappen absorbeert meer zonnewarmte dan het ijs dat er eerst lag. Daardoor blijft er nog meer warmte op aarde hangen: het is langs deze lijn een zichzelf versnellend proces

Daarvoor zijn twee redenen:
1. Alle fossiele energie die je niet gebruikt hoef je ook niet te vervangen. Dat levert dus direct een reductie van de CO2-emissie.
2. De overgang naar duurzame energie kost tijd en geld. Hoe minder energie wij nodig hebben des te sneller gaat de overgang naar duurzaam.

 

Het misverstand dat aan deze vraag ten grondslag ligt, is dat waterstof (H2) geen energiebron is. Het is een energiedrager. Er bestaat geen mijn of bron waar je waterstof kunt delven, het moet gemaakt worden. Tot op dit moment wordt waterstof, dat in de industrie veel wordt gebruikt, vooral gewonnen uit aardgas (hoofdbestanddeel methaan, CH4). Je voelt hem misschien al aankomen: waar blijft die C als je de H uit methaan haalt? Precies, die gaat als CO2 de lucht in. Dat schiet dus niet op.

Waterstof staat op dit moment vooral in de belangstelling als energiedrager. Je kunt het in een tank opslaan en ook in leidingen (bijvoorbeeld het bestaande aardgasnet) transporteren. Door elektriciteit in de piektijd om te zetten in waterstof (met bijvoorbeeld elektrolyse) en na enige tijd (opslag) over enige afstand (transport) weer om te zetten in elektriciteit (met een brandstofcel) kunnen wij het onregelmatige aanbod van energie uit zon en wind aanpassen aan de vraag naar elektriciteit.

Als wij naar de gehele aarde kijken, valt er per uur evenveel zonne-energie op als de mensheid op dit moment in een jaar nodig heeft. Omdat er 8760 uren in een jaar zitten, is de hoeveelheid zonne-energie die op aarde valt dus bijna 9000 keer groter dan de hoeveelheid energie die de mensheid op dit moment gebruikt.

Om aan te geven om welke grootte het globaal gaat: Als wij in de Sahara een oppervlak van 14 maal Nederland met PV-panelen zouden bedekken, kunnen wij voorzien in de huidige energiebehoefte van de gehele wereld. Zonne-parken lijken op het eerste (en misschien ook wel op het tweede) gezicht groot, maar dit voorbeeld maakt duidelijk dat het wereldwijd gezien nog wel mee kan vallen.

NB: Er zijn inderdaad mensen die Noord-Afrika een economisch perspectief willen bieden door daar met zonne-energie waterstof (H2) te produceren en dat met de bestaande aardgasleidingen onder de Middellandse Zee naar Europa te transporteren.

(Zie voor de voorvoegsels k, M, G, T etc. de paragraaf hierna)
Eenheden zijn in de natuurkunde, in de techniek en in de praktijk van alledag zéér belangrijk. Als iemand 75 weegt, maakt het nogal uit of je kilo of pond bedoelt. Door goed naar de eenheden te kijken kun je voorkomen dat je (letterlijk) appels met peren vergelijkt.

Een van de meeste bekende eenheden voor energie is de kWh (kilowattuur), waar je de naam van James Watt in herkent, onder meer de uitvinder van de stoommachine.

Als een gloeilamp van 100 Watt 10 uur lang brandt, gebruikt die 1000 Wattuur (of 1 kWh) aan elektriciteit. In dit voorbeeld zien we meteen een belangrijk onderscheid dat wij moeten maken: Watt geeft een vermogen aan, kWh geeft een energiehoeveelheid aan. Het vermogen geeft aan hoeveel licht een lamp kan geven, hoeveel stof een stofzuiger kan opzuigen. Maar als een lamp of stofzuiger niet aan staan, gebruiken zij geen energie. Altijd geldt: Vermogen maal tijd is energiehoeveelheid, ofwel Watt x uur = wattuur (en kW x uur = kWh). Bij elektriciteit zijn het de kilowatturen (kWh) die je afrekent met het energiebedrijf.

 

Voor warmte wordt vaak een andere eenheid gebruikt. De Joule (J), genoemd naar James Prescott Joule, die als eerste warmte als vorm van energie definieerde.

Er geldt: 1 MJ = 0,27777 kWh en, omgekeerd, 1 kWh = 3,6 MJ. Bij de verbranding van 1 m3 aardgas komt een hoeveelheid warmte vrij van 31.650.000 J (ofwel 31,65 MJ). In kWh uitgedrukt wordt dit 31,65 x 0,2777 = 8,79 kWh).

 

Voorvoegsels:

Om getallen met heel veel cijfers te voorkomen, gebruiken we bij de eenheden voorvoegsels: De vetgedrukte zal je het meest tegenkomen.

Kilo staat voor     1.000
Mega staat voor  1.000.000
Giga staat voor   1.000.000.000
Tera staat voor    1.000.000.000.000

Peta staat voor     1.000.000.000.000.000
Exa staat voor      1.000.000.000.000.000.000

Voorbeeld 1. Verlichting
De bovengenoemde ouderwetse gloeilamp van 100 Watt gebruikt in 10 uur tijd dus 1 kWh aan elektriciteit. Als je die vervangt door een LED-lamp met dezelfde lichtsterkte is een LED-lamp van 14 Watt voldoende. Die gebruikt in 10 uur tijd dus slechts 140 Wattuur (0,14 kWh), dus 7 maal zo weinig. Waar blijft die energie die die gloeilamp méér verbruikt? Het blijkt dat een gloeilamp beter is als kachel dan als lamp. Hij maakt heel veel warmte en dat doet een LED-lamp niet.

Voorbeeld 2 Duurzaamheidsdoelstelling
kWh en J kunnen dus in elkaar worden omgerekend. Het hangt vaak af van het werkgebied welke de voorkeur heeft. kW en kWh zie je vaak wanneer het om elektriciteit gaat, de Joule, met al zijn mogelijke voorvoegsels, vaak in de energiepolitiek. Zo heeft Olst-Wijhe een duurzaamheidsdoelstelling om in 2030 een hoeveelheid van 757 TJ per jaar aan duurzame energie op te wekken. Op basis van het voorgaande is dat dus gelijk aan ongeveer 210 GWh per jaar (deel 757 door 3,6).