Duurzame energie – een helder overzicht met duidelijke cijfers

Deze vertaling van “Sustainable Energy – Without the Hot Air” van Sir David Mackay

is gratis beschikbaar voor persoonlijk gebruik,

onder de volgende creative commons voorwaarden

Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported

(CC BY-NC-SA 3.0)

https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/

Maarten van der Heijden

 

“We leven in een tijd waarin emoties en gevoelens meer tellen dan waarheid, en er is een enorme onwetendheid over wetenschap.”

James Lovelock

David Goodstein’s Out of Gas (2004). 

Ik heb onlangs twee boeken gelezen, het ene geschreven door een fysicus en het andere door een econoom. In Out of Gas beschrijft Caltech-natuurkundige David Goodstein een dreigende energiecrisis veroorzaakt door [The End of the Age of Oil]. Deze crisis komt snel voorspelt hij: de crisis zal bijten, niet wanneer de laatste druppel olie is opgepompt, maar wanneer olie-extractie niet aan de vraag kan voldoen – misschien wel zo snel als vanaf 2015 of 2025. Bovendien, zelfs als we op magische wijze in een flits al onze honger naar energie kunnen stillen met kernenergie, zegt Goodstein, dan zou de oliecrisis eenvoudig vervangen worden door een nucleaire crisis over zo’n jaar of twintig jaar, omdat de uraniumreserves dan ook uitgeput zouden zijn.

Bjørn Lomborg’s The Skeptical Environmentalist (2001).

In The Skeptical Environmentalist schildert Bjørn Lomborg een volledig ander beeld. “Alles is gaat goed.” Inderdaad, “alles komt goed” . “Bovendien,” we zijn niet op weg naar een grote energiecrisis,” en “Er is veel energie.”

Hoe kunnen twee slimme mensen tot zulke verschillende conclusies komen? Ik moest dit tot op de bodem uitzoeken.

Energie werd belangrijk in het Britse nieuws van 2006. Opgepookt door het nieuws van enorme klimaatverandering en een verdrievoudiging van de aardgasprijs in slechts zes jaar, zijn de vlammen van het debat hoog opgelaaid. Hoe zou Groot-Brittannië om moeten gaan met zijn energiebehoeften? En hoe zou de wereld dat moeten?

“Wind- of kernenergie?”, bijvoorbeeld. Grotere polarisatie van opvattingen tussen slimme mensen is moeilijk voor te stellen. Tijdens een bespreking van de voorgestelde uitbreiding van kernenergie zei Michael Meacher, voormalig minister van Milieu,: “als we de broeikasgassen met 60% gaan verminderen … tegen 2050 is er geen andere mogelijke manier om dat te doen, behalve via hernieuwbare energiebronnen:” Sir BernardIngham, voormalig ambtenaar, die voorstander is van kernenegie, zei “Iedereen die op hernieuwbare energie vertrouwt om het [energie] gat op te vullen, leeft in een totale droomwereld en is naar mijn mening een vijand van het volk. “

The Revenge of Gaia: Why the earth is fighting back – and how we can still save humanity. James Lovelock (2006). © Allen Lane.

Soortgelijke onenigheid is binnen de ecologische beweging te horen. Iedereen is het erover eens dat er dringend iets moet gebeuren, maar wat? Jonathon Porritt, voorzitter van de Commissie Duurzame Ontwikkeling, schrijft: “er is geen rechtvaardiging voor het opstellen van nieuwe plannen voor kernenergie op dit moment, en … een elk voorstel zou onverenigbaar zijn met de duurzame energie strategie van de regering; en “een energie transitie zonder kernenergie zou voldoende moeten zijn voor de koolstofbesparingen die we nodig hebben tot 2050 en daarna, en voor het garanderen van de beschikbaarheid van betrouwbare energiebronnen.” Daar tegenover stelt milieuactivist James Lovelock in zijn boek, The Revenge of Gaia: “Het is nu veel te laat om een duurzame transitie te realiseren.” Volgens hem is de energie van de kernsplitsing, hoewel niet aanbevolen als het langdurige wondermiddel voor onze zieke planeet, “het enige effectieve medicijn dat we nu hebben.“ Windturbines op land zijn “slechts… een gebaar om de milieuprestaties (van onze leiders) te bewijzen.”

Dit verhitte debat draait fundamenteel om aantallen. Hoeveel energie kan elke bron leveren, tegen welke economische en sociale kosten, en met welke risico’s? Maar werkelijke aantallen worden zelden genoemd. In openbare debatten, zeggen mensen gewoon “Kernenergie is een diepe put waar veel geld in verdwijnt” of “We hebben een enorme hoeveelheid golf- en windenergie.” Het probleem met dit soort taal is dat het niet voldoende is om te weten dat iets enorm is: we moeten weten hoe het ene “enorm” is te vergelijken met het andere “enorm”, namelijk ons enorme energieverbruik. Om deze vergelijking te maken, hebben we cijfers nodig, geen bijvoeglijke naamwoorden.

Waar getallen worden gebruikt, wordt hun betekenis vaak versluierd door hun schaalgrootte. Getallen worden gekozen om indruk te maken, om punten te scoren in debatten, in plaats van te informeren. “Bewoners van Los Angeles rijden iedere dag 142 miljoen mijl – de afstand van de aarde naar Mars.” “Elk jaar wordt 27 miljoen hectares tropisch regenwoud vernietigd.” “14 miljard pond afval wordt elk jaar in de zee gedumpt.” “ieder jaar gooien Britse mensen 2,6 miljard sneetjes brood weg.” “Het oud papier dat ieder jaar in het VK op de vuilnisstort terrecht komt zou 103448 dubbeldekker-bussen kunnen vullen.”

Als alle ondoeltreffende ideeën voor het oplossen van de energiecrisis achter elkaar zouden worden gelegd, zouden ze naar de maan en terug reiken … Ik dwaal af. Het resultaat van dit gebrek aan betekenisvolle cijfers en feiten? We worden overspoeld met een stroom van kletskoek. De BBC geeft advies over hoe we ons steentje kunnen bijdragen om de planeet te redden – bijvoorbeeld ‘haal uw mobile oplader uit het stopcontact wanneer deze niet gebruikt wordt; “als iemand het bezwaar maakt dat opladers voor mobiele telefoons niet onze belangrijkste vorm van energieconsumptie zijn, wordt de mantra “elk klein beetje helpt” voorgeschoteld. Elk klein beetje helpt? Een meer realistische mantra is:

Als iedereen een beetje doet, bereiken we niet meer dan een klein beetje.

Bedrijven dragen ook bij aan de dagelijkse kletspraat als ze ons vertellen hoe geweldig ze zijn, of hoe ze ons kunnen helpen “ons aandeel te leveren.” BP’s website, bijvoorbeeld, is super trots op de reducties in koolstofdioxide (CO2) vervuiling die ze hoopt te bereiken door het veranderen van de verf voor de schepen van BP. Is iemand hiervan onder de indruk? Natuurlijk kan iedereen raden dat het niet gaat om de verf aan de buitenkant, het spul in de tanker verdient aandacht, als de CO2-uitstoot aanzienlijk moet worden verminderd. BP heeft ook een webgebaseerde koolstofcompensatie dienst gecreëerd, “targetneutral.com,” die beweert dat ze al uw koolstofemissies kunnen «neutraliseren», en dat het “niet veel kost” – inderdaad, dat uw CO2-emissies probleem voor slechts 50 euro per jaar kan worden opgelost. Hoe kan dit kloppen? – als de werkelijke kosten van het oplossen van het klimaatprobleem 50 euro per persoon waren dan zou de overheid het kunnen regelen met het losse wisselgeld uit de portemonnee van de minister van financiën!

Nog verwerpelijker zijn bedrijven die de huidige zorg voor het milieu uitbuiten door het aanbieden van “wateraangedreven batterijen”, “biologisch afbreekbare mobiele telefoons”, “draagbare op de arm gemonteerde windmolens” en andere zinloze rommel.

NGO’s misleiden ook. Mensen die hernieuwbare energiebronnen willen promoten ten opzichte van kernenergie, zeggen bijvoorbeeld : “windmolens op zee zouden alle huizen in het VK van stroom kunnen voorzien;” dan zeggen ze: “nieuwe kerncentrales dragen weinig bij om klimaatverandering aan te pakken” omdat 10 nieuwe kerncentrales” de uitstoot met slechts ongeveer 4% zouden verminderen.” Deze argumentatie is misleidend omdat het speelveld halverwege wordt veranderd, van het “aantal huizen van stroom voorzien” naar “vermindering van alle emissies.” De waarheid is dat de hoeveelheid elektrische energie gegenereerd door de prachtige windmolens die “alle Britse huizen zouden kunnen voorzien” precies hetzelfde is als de hoeveelheid die zou worden gegenereerd door 10 kerncentrales! “Alle huizen in het Verenigd Koninkrijk van stroom voorzien” is slechts goed voor 4% van de uitstoot in het VK.

Misschien zijn de ergste overtreders in het koninkrijk van Kletspraat de mensen die eigenlijk beter zouden moeten weten – de media-uitgevers die reclame maken voor kletspraat – bijvoorbeeld New Scientist met hun artikel over de “Met water aangedreven auto.”

In een klimaat waarin mensen de cijfers niet begrijpen, kunnen kranten, NGO’s, bedrijven en politici overal mee weg komen.

We hebben eenvoudige getallen nodig en die cijfers moeten begrijpelijk, vergelijkbaar, en makkelijk te onthouden zijn.

Figuur 1.1. Deze Greenpeace-flyer kwam in mei 2006 in mijn junk mail aan. Hebben geliefde windmolens het vermogen om gehate koeltorens te verplaatsen?

Met de juiste getallen, zijn we beter in staat om vragen zoals deze te beantwoorden:

• Kan een land als Groot-Brittannië leven met duurzame energie van eigen bodem?

• Als iedereen z’n thermostaat één graad richting buiten temperatuur draait, in een kleinere auto rijdt en z’n telefoonlader uit het stopkontact haalt wanneer die niet in gebruik is, zal daarmee een energiecrisis voorkomen kunnen worden?

• Moet de belasting op transportbrandstoffen aanzienlijk worden verhoogd?

• Moet de maximale snelheid op wegen worden gehalveerd?

• Is iemand die windturbines wil in plaats van kerncentrales “een vijand van het volk”?

• Als klimaatverandering “een grotere bedreiging is dan terrorisme”, moeten regeringen dan “het verheerlijken van reizen” strafbaar stellen en wetten aannemen tegen “het aanprijzen van consumptie” ?

• Zal een overschakeling naar “geavanceerde technologieën” ons in staat stellen CO2 vervuiling te voorkomen zonder onze levensstijl te veranderen?

• Moeten mensen worden aangemoedigd om meer vegetarisch voedsel te eten?

• Is de wereldbevolking zes keer te groot?

Waarom bespreken we het energiebeleid?

Figuur 1.2 Zijn “onze” fossiele brandstoffen aan het opraken? Totale productie van ruwe olie uit de Noordzee en olieprijs in 2006 dollar per vat.

Tegenwoordig zijn drie verschillende motivaties de drijvende krachten achter de energie discussies.

Ten eerste zijn fossiele brandstoffen een eindige hulpbron. Het lijkt mogelijk dat goedkope olie (waarop onze auto’s en vrachtwagens rijden) en goedkoop gas (waarmee we veel van onze gebouwen verwarmen) tijdens ons leven zullen opraken. Dus zijn we op zoek naar alternatieve energiebronnen. Aangezien fossiele brandstoffen een waardevolle hulpbron zijn voor de vervaardiging van kunststoffen en allerlei andere creatieve dingen, zouden we ze misschien moeten bewaren voor een beter gebruik dan ze simpelweg te verbranden.

Figuur 1.3 De energiekloof gecreëerd door sluitingen in het Britse elektriciteitsnet, zoals geprojecteerd door energiebedrijf EDF. Deze grafiek toont het voorspelde vermogen van kerncentrales, kolencentrales en oliecentrales, in kilowattuur per dag per persoon. De capaciteit is het maximale leverbare vermogen van een bron.

Ten tweede zijn we geïnteresseerd in de zekerheid van de energievoorziening. Zelfs als fossiele brandstoffen nog steeds overal ter wereld verkrijgbaar zijn, misschien willen we er dan niet afhankelijk van worden wat onze economie kwetsbaar zou maken voor de grillen van onbetrouwbare buitenlanders. [] Uitgaande van figuur 1.2 lijkt het er zeker op dat “onze” fossiele brandstoffen een piek hebben bereikt. Het Verenigd Koninkrijk heeft een specifiek probleem met de bevoorradingszekerheid, bekend als de “Energiekloof.” Een aanzienlijk aantal oude kolencentrales en kerncentrales zullen in het volgende decennium worden gesloten (figuur 1.3), er is dus een risico dat de vraag naar elektriciteit soms groter zal zijn dan het elektriciteitsaanbod, als geen adequate plannen geïmplementeerd worden.

Ten derde is het zeer waarschijnlijk dat het gebruik van fossiele brandstoffen het klimaat verandert. Klimaatverandering wordt toegeschreven aan verschillende menselijke activiteiten, maar de grootste bijdrage aan klimaatverandering is de toename van het broeikaseffect veroorzaakt door koolstofdioxide (CO2). De meeste koolstofdioxide-uitstoot komt uit verbranding van fossiele brandstoffen. En de belangrijkste reden waarom we fossiele brandstoffen verbranden, is energie. Dus om de klimaatverandering aan te pakken, moeten we een nieuwe manier bedenken om energie te krijgen. Het klimaatprobleem is hoofdzakelijk een energieprobleem.

Welke van deze drie zorgen je ook motiveert, we hebben energie kengetallen nodig en een energiebeleid waarvan de cijfers kloppen. De eerste twee zorgen zijn eenvoudige duidelijk egoïstische motiveringen voor het drastisch verminderen van het gebruik van fossiele brandstoffen. De derde reden, klimaatverandering, is een meer altruïstische motivatie – niet wij zullen de dupe zijn van klimaatverandering maar de toekomstige generaties gedurende vele honderden jaren. Sommige mensen voelen dat klimaatverandering niet hun verantwoordelijkheid is. Ze zeggen dingen als : Waarom zou ik iets doen? In China loopt het uit de hand.” Dus ik ga nu klimaatverandering kort bespreken, want tijdens het schrijven van dit boek heb ik enkele interessante feiten geleerd die licht werpen op deze ethische vragen. Als klimaatverandering je niet interesseert, voel je vrij om snel door te gaan naar de volgende deel op <pagina ?? >.

Figuur 1.4. Koolstofdioxide (CO2) -concentraties (in delen per miljoen) voor de laatste 1100 jaar, gemeten in luchtbellen in ijskernen (tot 1977) en direct in Hawaï (vanaf 1958). Ik denk dat er iets nieuws is gebeurd tussen 1800 en 2000 na Christus. Ik heb het jaar 1769 gemarkeerd, waarin James Watt zijn stoommachine patenteerde. (De eerste praktische stoommachine werd 70 jaar eerder in 1698 uitgevonden, maar die van Watt was veel efficiënter.)

De motivatie voor klimaatverandering wordt in drie stappen beargumenteerd: één: het verbranden van fossiele brandstof door mensen zorgt ervoor dat de concentraties van koolstofdioxide in de lucht stijgen; twee: koolstof dioxide is een broeikasgas; drie: verhoging van het broeikaseffect verhoogt de gemiddelde globale temperatuur (en heeft veel andere effecten).

We beginnen met het feit dat de koolstofdioxide concentraties stijgen. Figuur 1.4 toont metingen van de CO2-concentratie in de lucht vanaf het jaar 1000 AD tot heden. Sommige “sceptici” hebben beweerd dat de recente verhoging van CO2-concentratie een natuurlijk fenomeen is. Betekent “sceptic” iemand die niet eens naar de data heeft gekeken”? Denk jij ook niet, dat er misschien iets is gebeurd tussen 1800 en 2000? Iets dat niet deel uitmaakte van de natuurlijke processen die aanwezig waren gedurende de duizend jaar daarvoor?

Er gebeurde iets, en dat werd de industriële revolutie genoemd. Ik heb in de grafiek het jaar 1769 gemarkeerd, het jaar waarin James Watt zijn stoommachine patenteerde. Hoewel de eerste praktische stoommachine al in 1698 werd uitgevonden, kreeg Watt’s efficiënte stoommachine de Industrial Revolutie aan de gang. Een van de belangrijkste toepassingen van de stoommachine was het pompen van water uit kolenmijnen.

Figuur 1.5. De geschiedenis van de Britse kolenproductie en de wereld kolenproductie van 1600 tot 1910. Productiesnelheden worden getoond in miljarden tonnen CO2 – een onbegrijpelijk hoeveelheid,  ja, maar maakt u zich geen zorgen: we zullen het binnenkort personaliseren.

Figuur 1.5 laat zien wat er met de Britse kolenproductie gebeurde vanaf 1769. De figuur geeft de kolenproductie weer in eenheden van miljarden tonnen CO2 die vrijkomen bij het verbranden van de kolen. In 1800 werd steenkool gebruikt om ijzer te maken, schepen te bouwen, gebouwen te verwarmen, om locomotieven en andere machines aan te drijven, en natuurlijk ook voor de pompen waarmee nog meer steenkool uit de heuvels van Engeland en Wales kon worden gehaald. Groot-Brittannië was vreselijk goed bedeeld met steenkool: toen de revolutie begon, was de hoeveelheid koolstof in de kolen in de grond onder Groot-Brittannië ruwweg hetzelfde als de hoeveelheid olie onder Saoedi-Arabië.

In de 30 jaar van 1769 tot 1800, de verdubbelde de jaarlijkse steenkool productie in Groot-Brittannië. Na nog eens 30 jaar (1830) was het weer verdubbeld. De volgende verdubbeling van de productiesnelheid vond plaats binnen 20 jaar (1850), en nog eens een verdubbeling in de 20 jaar daarna (1870). Met deze kolen kon Groot-Brittannië de wereld domineren. De welvaart die dit bracht in Engeland en Wales, resulteerde in een eeuw van ongekende bevolkingsgroei:

Uiteindelijk kwamen ook andere landen in actie toen de Revolutie zich verspreidde.

Figuur 1.6 laat de Britse kolen productie en wereld kolen productie zien op dezelfde schaal als figuur 1.5, met het venster van de geschiedenis 50 jaar verschoven. De Britse steenkoolproductie bereikte een piek in 1910, maar ondertussen bleef de wereld kolenproductie elke 20 jaar verdubbelen. Het is moeilijk om de geschiedenis van de steenkolenproductie te laten zien op één enkele grafiek. Om op dezelfde schaal te laten zien wat er in de volgende 50 jaar is gebeurd zou het boek een meter hoog moeten zijn! Om dit probleem op te lossen, kunnen we de schaal op verticale as verkleinen: of we kunnen de verticale as op een niet-uniforme manier samendrukken, zodat kleine hoeveelheden en grote hoeveelheden tegelijkertijd in een enkele grafiek kunnen worden bekeken.

Figuur 1.6. Wat er daarna gebeurde. De geschiedenis van de Britse kolenproductie en wereldkolenproductie van 1650 tot 1960, op dezelfde schaal als figuur 1.5.

Een goede manier om een as te verkorten wordt een logaritmische schaal genoemd, en dat is wat ik in de onderste twee grafieken van figuur 1.7 heb gebruikt. Op een logaritmische schaal, worden alle tienvoudige verhogingen (van 1 tot 10, van 10 tot 100, van 100 tot 1000) gerepresenteerd door gelijke afstanden op de bladzijde. Op een logaritmische schaal, ziet de hoeveelheid die met een constant percentage per jaar groeit (dit wordt « exponentiële groei» genoemd ) eruit als een rechte lijn. Logaritmische grafieken zijn geweldig voor het begrijpen van groei. Terwijl de gewone grafieken in de figuren op pagina’s <6> en <7> de boodschappen overbrengen dat de Britse en wereldwijde steenkool productie opmerkelijk groeide, en dat de Britse bevolking en de wereldbevolking opvallend groeide, worden de relatieve groeisnelheden niet duidelijk in deze gewone grafieken. Logarithmische grafieken stellen ons in staat groeipercentages te vergelijken. Kijkend naar de hellingen van de bevolkingscurves, bijvoorbeeld, kunnen we zien dat de groei van de wereldbevolking in de afgelopen 50 jaar iets groter was dan de groeisnelheid van Engeland en Wales in 1800.

Van 1769 tot 2006 is de kolenproductie in de wereld 800 keer toegenomen.De steenkoolproductie neemt vandaag nog steeds toe. Andere fossiele brandstoffen worden ook geëxploiteerd – de middelste grafiek van figuur 1.7 toont de olieproductie bijvoorbeeld – maar in termen van CO2-uitstoot is steenkool nog steeds kampioen.

Hier is een portret van James Watt en zijn 1769 stoommachine.

Figuur 1.7. De bovenste grafiek toont de koolstofdioxide CO2-concentraties (in delen per miljoen) voor de laatste 1100 jaar – dezelfde gegevens die werden getoond in figuur 1.4. De middelste grafiek toont (op een logaritmische schaal) de geschiedenis van de Britse kolenproductie, de Saoedische olieproductie, de wereldproductie van kolen, de wereldolieproductie en (door het rechtsboven punt) het totaal van alle broeikasgasemissies in het jaar 2000. Alle productiesnelheden worden uitgedrukt in eenheden van de bijbehorende CO2-emissies. De onderste grafiek toont (op een logaritmische schaal) enkele gevolgen van de industriële revolutie: sterke toenamen van de bevolking van Engeland en, te zijner tijd, van de wereld; en opmerkelijke groei van de Britse ruwijzerproductie (in duizend ton per jaar); en groei van de tonnage van Britse schepen (in duizend ton). In tegenstelling tot de gewone grafieken op de vorige bladzijden, stelt de logaritmische schaal ons in staat om zowel de populatie van Engeland en de wereldbevolking in één diagram te tonen, en om interessante kenmerken in beide te zien.

Het verbranden van fossiele brandstoffen is de belangrijkste reden waarom CO2-concentraties zijn gestegen. Dit is een feit, maar wacht even: ik hoor een aanhoudend zoemend geluid afkomstig van een aantal klimaat sceptici. Wat zeggen zij? Hier is Dominic Lawson, een columnist van de Independent:

“Het verbranden van fossiele brandstoffen stuurt ongeveer zeven gigaton CO2 per jaar in de atmosfeer, wat veel lijkt. Toch sturen de biosfeer en de oceanen ongeveer 1900 gigaton en 36.000 gigaton CO2 per jaar de atmosfeer in … een reden waarom sommigen van ons sceptisch zijn over de rol die menselijke verbranding van brandstof speelt in het broeikaseffect. Vermindering door de mens veroorzaakte CO2 -uitstoot is megalomanie, een overdrijving van de betekenis van de mens. Politici kunnen het weer niet veranderen.”

Nu heb ik veel tijd voor scepticisme en niet alles wat sceptici zeggen is een hoop onzin – maar onverantwoordelijke journalistiek zoals die van Dominic Lawson verdient doorgespoeld te worden. Het eerste probleem met het verhaal van Lawson is dat alle drie de getallen die hij vermeldt (zeven, 1900 en 36000) fout zijn! De juiste cijfers zijn 26, 440 en 330. Laten we deze fouten terzijde schuiven en het hebben over Lawson’s boodschap, de relatieve kleinheid van door de mens veroorzaakte emissies.

Ja, natuurlijke CO2-stromen zijn groter dan de extra stroom die we inschakelden 200 jaar geleden toen we begonnen met het verbranden van fossiele brandstoffen. Maar het is vreselijk misleidend om alleen de grote natuurlijke stromen die de atmosfeer in gaan te noemen, en niet te vermelden dat bijna exact dezelfde hoeveelheid de atmosfeer weer uitstroomt, terug naar de biosfeer en de oceanen. Het punt is dat deze natuurlijke stromen die de atmosfeer in en uit gaan bijna exact in balans zijn geweest gedurende millennia. Het is dus helemaal niet relevant dat deze natuurlijke stromingen groter zijn dan menselijke emissies. Deze natuurlijke stromingen waren in evenwicht. Dus de natuurlijke stroming, hoe groot ze ook was, liet de concentratie van CO2 in de atmosfeer en in de oceaan constant, gedurende de laatste paar duizend jaar. Het verbranden van fossiele brandstoffen creëert daarentegen een nieuwe stroom van koolstof die alhoewel klein, niet geannuleerd wordt. Hier volgt een eenvoudige analogie, die zich afspeelt bij de paspoortcontrole in de aankomsthal van een luchthaven. Duizend passagiers arriveren per uur, en er zijn precies genoeg marechaussees om duizend passagiers per uur te controleren. Er is een bescheiden wachtrij, maar doordat aankomstsnelheid en afhandelingssnelheid gelijk zijn, wordt de wachtrij niet langer. Stel nu dat door mist op een andere kleinere luchthaven een aantal vluchten extra aankomt. Deze stroom voegt 50 extra passagiers per uur toe aan de aankomsthal – een kleine toevoeging in vergelijking met de oorspronkelijke aankomstsnelheid van duizend per uur. In eerste instantie verhogen de autoriteiten het aantal ambtenaren niet en de ambtenaren gaan door met het verwerken van slechts duizend passagiers per uur. Dus wat gebeurt er? Langzaam maar zeker groeit de rij. Het verbranden van fossiele brandstoffen verhoogt onmiskenbaar de CO2-concentratie in de atmosfeer en in de bovenste laag van de oceanen. Geen enkele klimaat wetenschapper betwist dit feit. Als het gaat om CO2-concentraties, is de mens van belang.

OK. Verbranding van fossiele brandstoffen verhoogt de CO2-concentraties aanzienlijk. Maar wat maakt het uit? “Koolstof is natuurlijk!”, Herinneren de oliemannetjes ons, “Koolstof is leven! “Als CO2 geen schadelijke effecten had, zou dat inderdaad niet uit maken. Koolstofdioxide is echter een broeikasgas. Niet het sterkste broeikasgas, desalniettemin een belangrijk gas. Doe er meer van in de atmosfeer, en het doet wat broeikasgassen doen: het absorbeert de infraroodstraling (warmte) die de aarde verlaat en straalt die in alle richtingen uit; het effect van deze willekeurige richtingsverandering van de infraroodstraling die de aarde verlaat is een vermindering van de warmte-uitstraling, net als een deken. Dus koolstofdioxide heeft een verwarmend effect. Dit feit is niet gebaseerd op complexe historische records van globale temperaturen maar op de eenvoudige fysische eigenschappen van CO2-moleculen. Broeikasgassen werken als een dekbed en CO2 is daar een onderdeel van.

Dus als de mensheid erin slaagt de CO2-concentraties te verdubbelen of te verdrievoudigen (dat is waar we zeker naartoe gaan, als er niets verandert), wat gebeurt er dan? Hier is veel onzekerheid. Klimaatwetenschap is moeilijk.

Het klimaat is een complex, ingewikkeld systeem en we weten niet precies hoeveel opwarming het verdubbelen van de CO2 concentratie zou kunnen opleveren. De consensus van de beste klimaat modellen, zou er op neerkomen dat het verdubbelen van de CO2 concentratie omgeveer hetzelfde effect zou hebben als een verhoging van de zonne energie met ongeveer 2% en een verhoging van de gemiddelde temperatuur aan het oppervlak van de aardbol met ongeveer 3 °C.

Dit is wat historici “niet goed” zouden noemen. Ik zal niet de hele litanie van waarschijnlijke dramatische effecten opnoemen, zoals je vast al eerder hebt gehoord. De opsomming begint met “de ijskap van Groenland zou geleidelijk smelten, en gedurende een periode van een paar honderd jaar zou de zeespiegel ongeveer 7 meter stijgen. “Toekomstige generaties worden de dupe. Dergelijke temperaturen zijn niet op aarde voorgekomen in de laatste 100.000 jaar, en het is denkbaar dat het ecosysteem zoveel zal gaan veranderen dat de aarde stopt met het leveren van de produkten en diensten die we momenteel vanzelfsprekend vinden.

Klimaatmodellering is moeilijk en zit vol met onzekerheden. Maar onzekerheid over hoe het klimaat precies zal reageren op extra broeikasgassen is geen rechtvaardiging om niets te doen. Stel u bent aan het rijden op een motor, in de mist en dichtbij een afgrond. Zou het feit dat u geen goede kaart heeft van uw route langs de afgrond, een rechtvaardiging zijn om niet langzamer te gaan rijden?

Dus, wie moet de motor afremmen? Wie moet z’n koolstofuitstoot verminderen? Wie is verantwoordelijk voor de klimaatverandering? Dit is een ethische vraag, niet een wetenschappelijke, maar ethische discussies moeten gefundeerd zijn op feiten. Laten we nu de feiten over broeikasgasemissies bekijken. Allereerst een woord over de eenheden waarin ze worden gemeten. Broeikasgassen zijn onder meer koolstofdioxide, methaan en stikstofoxide; elk gas heeft verschillende fysieke eigenschappen; het is conventie om alle gasemissies tot uitdrukking te brengen in “equivalente hoeveelheden kooldioxide”, waarbij “equivalent” betekent “Hetzelfde verwarmende effect hebben over een periode van 100 jaar.” Eén ton kooldioxide-equivalent kan worden afgekort als “1 t CO2e” en één miljard ton (duizend miljoen ton) als “1 Gt CO2e” (één gigaton).

In het jaar 2000 was de uitstoot van broeikasgassen in de wereld ongeveer 34 miljard ton CO2-equivalent per jaar. Een onbegrijpelijk aantal. Maar we kunnen het begrijpelijker en persoonlijker maken, door te delen met het aantal mensen op de planeet, 6 miljard, om de broeikasgas vervuiling per persoon te bepalen, wat ongeveer 5½ ton CO2e per jaar per persoon is. We kunnen dus de emissies in de wereld voorstellen door een rechthoek waarvan de breedte de bevolking is (6 miljard) en waarvan de hoogte overeenkomt met de emissies per inwoner.

Nu zijn alle mensen gelijk geschapen, maar we stoten niet allemaal 5½ ton CO2 per jaar uit. We kunnen de emissies van het jaar 2000 opsplitsen en laten zien hoe de 34-miljard-ton rechthoek is verdeeld over de regio’s van de wereld:

Deze grafiek, die dezelfde schaal heeft als de vorige, verdeelt de wereld in acht regio’s. Het oppervlak van elke rechthoek vertegenwoordigt de emissies van broeikasgassen van een regio. De breedte van de rechthoek is de bevolking van de regio, en de hoogte is de gemiddelde uitstoot per persoon in die regio.

In het jaar 2000 waren de broeikasgasemissies per hoofd van de bevolking in Europa tweemaal het wereldgemiddelde; en in Noord-Amerika was dat vier keer het wereldgemiddelde.

We kunnen doorgaan met onderverdelen en elke regio opsplitsen in landen. Dit is waar het echt interessant wordt:

De belangrijkste landen met de hoogste uitstoot per hoofd van de bevolking zijn Australië, de VS en Canada. Europese landen, Japan en Zuid-Afrika zitten daar vlak achter. Onder de Europese landen, zit het Verenigd Koninkrijk op het gemiddeld. Hoe zit het met China, dat stoute “uit de hand gelopen” land? Ja, het oppervlak van de Chinese rechthoek is ongeveer hetzelfde als dat van de VS, maar het is een feit dat hun uitstoot per hoofd van de bevolking onder het wereldgemiddelde ligt. De uitstoot per persoon in India is minder dan de helft van het wereld gemiddelde. Bovendien is het de moeite waard om in gedachten te houden dat een groot deel van de industriële uitstoot in China en India verband houdt met het produceren van spullen voor rijke landen.

Dus, ervan uitgaande dat “er iets moet gebeuren” om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen, wie heeft een speciale verantwoordelijkheid om iets te doen? Zoals ik zei, dit is een ethische vraag. Maar ik kan me moeilijk een ethisch systeem voorstellen dat ontkent dat de verantwoordelijkheid vooral ligt bij de landen aan de linkerkant van dit diagram – de landen waarvan de emissies twee, drie of vier keer groter zijn dan het wereldgemiddelde. Landen die het meest in staat zijn te betalen. Landen zoals Groot-Brittannië en de VS, bijvoorbeeld.

Historische verantwoordelijkheid voor klimaat verandering

Als we aannemen dat het klimaat is beschadigd door menselijke activiteit, en dat iemand het moet repareren, wie moet betalen? Sommige mensen zeggen “de vervuiler moet betalen. “De voorgaande afbeeldingen toonden aan wie er tegenwoordig vervuilt. Maar het is niet de snelheid van de CO2-vervuiling die er toe doet, het zijn de cumulatieve totale emissies; veel van de uitgestoten koolstofdioxide (ongeveer een derde daarvan) zal gedurende minstens 50 of 100 jaar in de atmosfeer blijven. Als we het ethische idee accepteren dat “de vervuiler moet betalen” dan moeten we ons afvragen hoe groot de historische voetafdruk van elk land is. De volgende afbeelding toont de cumulatieve CO2-emissies van elk land, uitgedrukt als een gemiddelde emissie in de periode 1880-2004.

Gefeliciteerd, Groot-Brittannië! Het Verenigd Koninkrijk heeft het podium bereikt. We zijn vandaag misschien slechts een gemiddeld Europees land, maar in de tabel van historische emissies, per hoofd van de bevolking, we zijn tweede net achter de VS. OK, dat is genoeg ethiek. Wat denken wetenschappers dat er gedaan moet worden, om het risico te vermijden dat de aarde een temperatuurstijging van 2 °C krijgt (2 °C is de stijgen waarboven ze veel slechte gevolgen voorspellen)? De consensus is duidelijk. We moeten van onze fossiele brandstof verslaving af en dat moeten we snel doen.

Sommige landen, waaronder Groot-Brittannië, hebben zich gecommitteerd aan een vermindering van minstens 60% broeikasgas emissies tegen 2050, maar er moet op worden gewezen dat hoewel 60% veel is, zelfs radicaal, het toch niet voldoende zal zijn. Als de uitstoot van de wereld tussen nu en 2050 geleidelijk met 60% daalt, dan is volgens klimaatwetenschappers de kans groter dan 50% dat de temperatuur in de wereld met meer dan 2 °C zal stijgen.

Figuur 1.8. Globale emissies voor twee scenario’s die worden overwogen door Baer en Mastrandrea, uitgedrukt in ton CO2 per jaar per persoon, met een wereldbevolking van zes miljard. Beide scenario’s worden verondersteld een bescheiden kans te bieden om een temperatuurstijging van 2 ° C boven het pre-industriële niveau te vermijden.

Het soort bezuinigingen dat we moeten nastreven, wordt weergegeven in figuur 1.8. In deze figuur worden twee mogelijk veilige emissiescenario’s weergegeven door Baer en Mastrandrea (2006) in een rapport van het Institute for Public Policy Research. De onderste curve gaat ervan uit dat de emissies dalen vanaf 2007, met een vermindering van de totale wereldwijde uitstoot van ongeveer 5% per jaar. De bovenste curve veronderstelt een korte vertraging in het begin van de daling, en een 4% jaarlijkse daling van de wereldwijde uitstoot. Beide scenario’s worden verondersteld een bescheiden kans te bieden om een temperatuurstijging van 2 °C boven het pre-industriële niveau te vermijden. In het onderste scenario wordt de kans dat de temperatuurstijging de 2 °C overstijgt geschat op 9-26%. In het bovenste scenario, wordt de kans op een overschrijding van 2 °C geschat op 16-43%. Deze mogelijk veilige uitstoot trajecten leiden overigens tot aanzienlijk scherpere emissiereducties dan alle scenario’s die door het Intergouvernementeel Panel (IPCC) worden gepresenteerd over klimaatverandering of de Stern Review (2007).

Deze mogelijk veilige trajecten vereisen dat de wereldwijde uitstoot met 70% respectievelijk 85% daalt in 2050. Wat zou dit betekenen voor een land als Groot-Brittannië? Als we het idee van “vermindering en convergentie” onderschrijven, wat betekent dat alle landen uiteindelijk streven naar gelijke emissies per hoofd van de bevolking, dan moet Groot-Brittannië streven naar bezuinigingen van meer dan 85%: het zou de stroom van 11 ton CO2e per jaar per persoon moeten verminderen tot ongeveer 1 ton per jaar per persoon in 2050. Dit is zo’n grote stap, dat volgens mij de beste manier om hierover na te denken is: geen fossiele brandstoffen meer.

Figuur 1.9. Uitsplitsing van de uitstoot van broeikasgassen in de wereld (2000) naar oorzaak en naar gas. “Energie” omvat energiecentrales, industriële processen, transport, verwerking van fossiele brandstoffen en energieverbruik in gebouwen. “Landgebruik, biomassaverbranding” betekent veranderingen in landgebruik, ontbossing en het verbranden van niet-hernieuwde biomassa zoals turf. “Afval” omvat afvalverwijdering en behandeling. De groottes geven het 100-jaar wereldwijd opwarmingspotentieel van elke bron aan. Bron: Emission Database for Global Atmospheric Research.

Een laatste opmerking betreffende de motivatie voor klimaatverandering: terwijl een groot aantal verschillende menselijke activiteiten broeikasgasemissies veroorzaken, veruit de grootste oorzaak is energiegebruik. Sommige mensen rechtvaardigen dat ze niets doen aan hun energieconsumptie met excuses zoals “methaan in de oprispingen van koeien veroorzaakt meer opwarming dan vliegreizen.” Ja, bijproducten in de landbouw droegen een achtste bij aan broeikasgasemissies in het jaar 2000. Maar energieverbruik heeft driekwart (figuur 1.9) bijgedragen. Het probleem van de klimaatverandering is hoofdzakelijk een energieprobleem.

Waarschuwingen voor de lezer

OK, genoeg over klimaatverandering. Ik ga ervan uit dat we gemotiveerd zijn om van fossiele brandstoffen af te komen. Wat uw motivatie ook is, het doel van dit boek is om u te helpen de getallen te bepalen en berekenen uit te voeren, zodat u beleid kan evalueren; en om een fundering van feiten te bouwen zodat u kunt zien welke voorstellen kloppen. Ik beweer niet dat de berekeningen en cijfers in dit boek nieuw zijn; de boeken van Goodstein, Lomborg en Lovelock die ik heb genoemd zitten bijvoorbeeld vol met interessante cijfers en achterkant van een sigarendoos berekeningen en er zijn ook veel andere nuttige bronnen op internet (zie de opmerkingen aan het einde van elk hoofdstuk).

Wat ik in dit boek wil doen, is de getallen eenvoudig maken en makkelijk om te onthouden. U laten zien hoe u zelf de cijfers kunt berekenen; en om de situatie zo te verduidelijken dat elke lezer die nadenkt, zelf in staat is om opmerkelijke conclusies te trekken. Ik wil u niet mijn eigen mening geven. Overtuigingen zijn sterker als ze zelf gegenereerd zijn, in plaats van onderwezen. Inzicht is een creatief proces. Wanneer u dit boek hebt gelezen hoop ik dat u vertrouwen om zelf iets te kunt uitzoeken is versterkt.

Ik zou willen benadrukken dat de berekeningen die we zullen maken opzettelijk onnauwkeurig zijn. Vereenvoudiging is een sleutel tot begrip. Ten eerste, door het afronden van de nummers, kunnen we ze makkelijker onthouden. Ten tweede, afgeronde getallen maken snelle berekeningen mogelijk. In dit boek is bijvoorbeeld de populatie van het Verenigd Koninkrijk 60 miljoen, en de bevolking van de wereld 6 miljard. Ik ben perfect in staat om nauwkeurigere cijfers op te zoeken, maar nauwkeurigheid zou de voortgang in de weg kunnen staan. Bijvoorbeeld als we leren dat de uitstoot van broeikasgassen in de wereld in 2000 34 miljard ton CO2-equivalent per jaar bedroeg, dan kunnen we meteen constateren, zonder een rekenmachine, dat de gemiddelde uitstoot per persoon 5 à 6 ton CO2-equivalent is per persoon per jaar. Deze schatting is niet exact, maar het is juist genoeg om interessante gesprekken te voeren. Als u bijvoorbeeld leert dat een retourtje met een intercontinentale vlucht bijna twee ton CO2 per passagier uitstoot, en u kent de de gemiddelde uitstoot (5-ton-en-nog-wat per jaar per persoon) dan helpt dat om u zich te realiseren dat slechts één zo’n vliegtuigreis per jaar overeenkomt met meer dan een derde van de CO2-uitstoot van de gemiddelde persoon.

Ik hou ervan om mijn berekeningen te baseren op alledaagse kennis in plaats van het doorspitten van onpersoonlijke nationale statistieken. Bijvoorbeeld, als ik de typische windsnelheden in Cambridge wil schatten, ik vraag mezelf af “is mijn fietssnelheid meestal sneller dan de wind? “Het antwoord is ja. Dus ik kan afleiden dat de windsnelheid in Cambridge maar zelden sneller is dan mijn gemiddelde fietssnelheid van 20 km / h. Ik vergelijk deze dagelijkse schattingen met andere berekeningen van mensen en met officiële statistieken. (Zoek deze in de eindnoten van elk hoofdstuk.) Dit boek is niet bedoeld als een definitieve encyclopedie van super nauwkeurige cijfers. Het is eerder bedoeld om te illustreren hoe goede schattingen gebruikt kunnen worden als onderdeel van constructieve gesprekken met elkaar.

In de berekeningen zal ik voornamelijk het Verenigd Koninkrijk en af en toe bondgenoot Europa, Amerika of de hele wereld gebruiken, maar u zou het gemakkelijk moeten vinden om de berekeningen opnieuw uit te voeren voor het land of de regio waarin u geïnteresseerd bent.

Laat me dit hoofdstuk afsluiten met een paar waarschuwingen voor de lezer. We zullen niet alleen er een gewoonte van maken om de getallen die we berekenen af te ronden; we negeren ook allerlei details waar beleggers, managers en economen naar moeten kijken, arme mensen. Als u een nieuwe duurzame technologie probeert te lanceren, dan kan een toename van de kosten met slechts 5% het verschil maken tussen succes en falen, dus in het bedrijfsleven moet elk detail worden bijgehouden. Maar 5% is te klein voor de radar van dit boek. Dit is een boek over factoren van 2 en factoren van 10. Het gaat over de fysieke grenzen aan duurzame energie, niet de huidige economische haalbaarheid. Terwijl de economie altijd verandert, zullen de fundamentele grenzen nooit verdwijnen. We moeten deze limieten begrijpen.

Debatten over energiebeleid zijn vaak verwarrend en emotioneel omdat mensen feitelijke beweringen en ethische beweringen vermengen.

Voorbeelden van feitelijke beweringen zijn: “wereldwijde verbranding van fossiele brandstoffen stoot 34 miljard ton kooldioxide-equivalent per jaar uit;” en “als de CO2-concentratie worden verdubbeld dan zal de de gemiddelde temperatuur stijgen met 1.5-5.8 °C in de komende 100 jaar;” en “een temperatuurstijging van 2°C zal het smelten van de Groenlandse ijskap veroorzaken binnen 500 jaar;” en “het volledig smelten van de Groenlandse ijskap zal de zeespiegel met 7 meter doen stijgen.”

Een feitelijke bewering is waar of onwaar; bepalen welke van de twee van toepassing is kan moeilijk zijn.; het is een wetenschappelijke vraag. De beweringen die ik zojuist heb gegeven zijn bijvoorbeeld juist of onjuist. Maar we weten niet of ze allemaal waar zijn. Enkele van deze beweringen worden momenteel als “zeer waarschijnlijk” beoordeeld. De moeilijkheid om te beslissen welke feitelijke beweringen waar zijn, leidt tot debatten in de wetenschappelijke gemeenschap. Maar met voldoende wetenschappelijk experimenten en discussie, kan de juistheid of de onjuistheid van de meeste feitelijke beweringen worden vastgesteld, althans «zonder redelijke twijfel».

Voorbeelden van ethische beweringen zijn “het is verkeerd om te profiteren van wereldwijde hulpbronnen op een manier die voor toekomstige generaties aanzienlijke kosten met zich meebrengt;” en “Vervuilen moet niet gratis zijn” en “we moeten stappen ondernemen om te waarborgen dat het onwaarschijnlijk is dat de CO2-concentraties zullen verdubbelen; ” en “politici zouden overeenstemming moeten bereiken over een beperking van de CO2-uitstoot;” en “landen met de grootste CO2-uitstoot in de afgelopen eeuw hebben de plicht om actie te ondernemen tegen klimaatverandering;” en “het is eerlijk om de CO2-emissierechten gelijkelijk over de wereldbevolking te verdelen.” Dergelijke beweringen zijn niet “waar of onwaar.” Of wij het met zo’n bewering eens zijn hangt af van ons ethisch oordeel, van onze waarden. Ethische beweringen kunnen onverenigbaar zijn met elkaar; bijvoorbeeld Tony Blair’s regering heeft een radicaal beleid inzake CO2-emissies afgekondigd: “Het Verenigd Koninkrijk zou zijn CO2-uitstoot tegen 2050 met 60% moeten verminderen;” tegelijkertijd heeft Gordon Brown, als minister van financiën in die regering, bij olieproducerende landen herhaaldelijk aangedrongen om de olieproductie te verhogen.

Dit boek gaat nadrukkelijk over feiten, niet over ethiek. Ik wil dat de feiten duidelijk zijn, zodat mensen een zinvol debat kunnen voeren over ethische beslissingen. Ik wil dat iedereen begrijpt hoe de feiten de opties die voor ons openstaan beperken. Als een goede wetenschapper zal ik proberen mijn visie op ethische kwesties niet te etaleren, maar hier en daar zal ik het toch doen – vergeef me alstublieft.

Of het eerlijk is voor Europa en Noord-Amerika om de energie taart te verorberen is een ethische vraag; Ik ben hier om u eraan te herinneren dat [ you can’t have the cake and eat it too ] ; om u te helpen zinloze en ineffectieve beleidsvoorstellen te herkennen; en om u te helpen energiebeleid te identificeren dat overeenkomt met uw persoonlijke waarden. We hebben een plan nodig dat klopt!

Aantekeningen en verdere lectuur

Aan het einde van elk hoofdstuk noteer ik details van ideeën in dat hoofdstuk, bronnen van gegevens en citaten, en verwijzingen naar verdere informatie.

pagina nr.

Bladzijde 2

“… geen andere manier om dat te doen, behalve door middel van hernieuwbare energiebronnen”; “Iedereen die duurzame energie wil gebruiken om [energie] kloof op te vullen leeft in een totale droomwereld en is naar mijn mening een vijand van het volk. “De citaten zijn van “Any questions?”, 27 januari 2006, BBC Radio 4 [ydoobr]. Michael Meacher was de Britse minister van Milieu uit 1997 tot 2003. Sir Bernard Ingham was een assistent van Margaret Thatcher toen zij premier was, en was hoofd van de “Government Information Service”. Hij is de secretaris van Supporters of Nuclear Energy.

Jonathon Porritt (maart 2006). Is nucleair het antwoord? Afdeling 3. Advies aan de ministers. www.sd-commission.org.uk

Figure 1.2 Are“our” fossil fuels running out? Total crude oil production from the North Sea, and oil price in 2006 dollars per barrel.