Een van de grootste energieslurpers in ‘ontwikkelde’ landen is de productie van spullen. Het produceren van al die dingen die we kopen en vervolgens weer weggooien. Een ding doorloopt tijdens z’n leven drie opeenvolgende fasen. In het eerste deel wordt een nieuw ding in een glanzende verpakking op een

plank in de winkel gezet. In dit stadium heten dingen “goederen”. Zodra de spullen mee naar huis zijn genomen en uit de verpakking zijn gehaald ondergaan ze een transformatie van “goederen” naar de tweede vorm, “rommel.” Rommel verblijft bij de eigenaar gedurende een periode van maanden of jaren. In deze periode wordt rommel grotendeels genegeerd door de eigenaar, want die is in het winkelcentrum is om meer goederen te kopen. Uiteindelijk, door een wonder van moderne alchemie, wordt de rommel getransformeerd in zijn uiteindelijke vorm, afval. Voor het ongetrainde oog, kan het moeilijk zijn “rommel” te onderscheiden van het “ding” dat vroeger zo aantrekkelijk leek. Niettemin, in dit stadium betaalt de veeleisende eigenaar de vuilnisman om de rommel als afval af te vervoeren.

Laten we aannemen dat we de totale energiekosten van een ding willen weten met als doel het ontwerpen van betere dingen. Dit wordt levenscyclus analyse genoemd. Het is gebruikelijk om de energiekosten van alles van een föhn tot een cruiseschip in vier delen de hakken:

Fase D: Delven van grondstoffen. Deze fase omvat het delven van mineralen uit de bodem, ze te smelten, ze te zuiveren, en ze te vormen in lego voor fabrikanten: kunststoffen, glazen, metalen en keramiek, bijvoorbeeld. De energiekosten van deze fase omvat ook de kosten van het vervoer van de grondstoffen naar hun volgende bestemming.

Fase P: Productie. In deze fase worden de grondstoffen verwerkt tot een eindproduct. De fabriek waar de ventilator van de föhn worden gemaakt, zijn sierlijke behuizing wordt gegoten, en alle componenten zorgvuldig in elkaar worden gezet, gebruikt warmte en licht. De energiekosten van deze fase omvaten ook de verpakking en nog meer transport.

Fase G: Gebruik. Haardrogers en cruiseschepen verbruiken energie wanneer ze gebruikt worden.

Fase A: Afvalverwerking Deze fase omvat de energiekosten om de spullen terug in de grond te storten (stortplaats), of om de spullen om te zetten in grondstoffen (recycling); en om alle vervuiling geassocieerd met de rotzooi op te ruimen. Om te begrijpen hoeveel energie een ding tijdens z’n levencyclus nodig heeft, moeten we de energiekosten van alle vier de fasen schatten en ze bij elkaar optellen. Gewoonlijk domineert een van deze vier fasen de totale energiekosten, dus om een redelijk schatting te krijgen van de totale energiekosten hebben we alleen een nauwkeurige schatting van die dominante fase nodig. Als we een ding opnieuw willen ontwerpen om zijn totale energiekosten te verminderen, zullen wij ons moeten concentreren op het verminderen van de kosten van de dominante fase, en er tegelijkertijd ervoor zorgen dat de energiebesparingen in die fase niet ongedaan worden gemaakt door bijbehorende stijgingen in de energiekosten van de andere drie fasen.

Belichaamde energie (kWh per kg)
fossiele brandstof	10
hout	5
papier	10
glas	7
PET plastic	30
aluminium	40
staal	6

In plaats van heel gedetailleerd te schatten hoeveel vermogen er nodig is voor de eeuwigdurende productie en het transport van alle spullen, laten we eerst een paar voorbeelden bespreken: drankverpakking, computers, batterijen, junkmail, auto’s en huizen. Dit hoofdstuk richt zich op de energiekosten van de fasen D en P. Deze energiekosten worden soms de “belichaamde” of “ingebedde” energie genoemd van de dingen – enigszins verwarrende namen, omdat die energie meestal niet letterlijk is belichaamd noch ingebed in de dingen.

Drankverpakking

Laten we aannemen dat u een cola-drinker bent: u drinkt vijf blikjes met dit multinationale chemische product per dag, en u gooit de aluminium blikjes weg. Voor die blikjes domineert de grondstoffase. De productie van metalen is energieintensief, vooral voor aluminium. Voor het maken van een aluminium blikje is 0.6 kWh nodig. Dus de gewoonte om vijf blikjes per dag te drinken verspilt energie met een snelheid van 3 kWh / d. De belichaamde energie van een 500 ml waterfles gemaakt van PET (die 25 g weegt), is 0,7 kWh – net zo slecht als een aluminium blikje!

Andere verpakkingen

De gemiddelde Brit gooit 400 g aan verpakkingen per dag weg – voornamelijk voedselverpakking. De belichaamde energie-inhoud van verpakkingen varieert van 7 tot 20 kWh per kg als we het hele spectrum van materialen doorlopen van glas en papier naar plastic en stalen blikken. Als we aannemen dat de gemiddelde belichaamde energie-inhoud 10 kWh / kg is, dan leiden we daaruit af dat de energetische voetafdruk van verpakking 4 kWh / d per persoon is. Een klein deel van deze belichaamde energie kan worden teruggewonnen door afvalverbranding, zoals we zullen bespreken in hoofdstuk 27.

Computers

Het maken van een pc kost 1800 kWh aan energie. Dus als je een nieuwe computer om de twee jaar koopt, komt dat overeen met een energieverbruik van

2,5 kWh per dag.

Batterijen

De energiekosten voor het maken van een oplaadbare nikkel-cadmium-AA-batterij, die 0,001 kWh elektrische energie kan opslaan en een massa heeft van 25 g, is 1,4 kWh (fasen D en P). Als de energiekosten van wegwerp batterijen vergelijkbaar zijn, dan kost het weggooien van twee AA-batterijen per maand ongeveer 0,1 kWh / d. De energiekosten van batterijen zijn dus waarschijnlijk een klein onderdeel van uw energieconsumptie.

Kranten, tijdschriften en junkmail

Een krant van 36 pagina’s, gratis verspreidt op treinstations, weegt 90 g. Het Cambridge Weekly News (56 pagina’s) weegt 150 g. The Independent (56pagina’s) weegt 200 g. Een 56 pagina’s tellende glossy magazine en Cambridgeshire Pride Magazine (32 pagina’s), beide gratis thuisbezorgd, wegen 100 g en 125 g respectievelijk.

Deze rivier aan leesmateriaal en reclameafval stroomt onze brievenbussen in en bevat energie. Het kost ook energie om te maken en te leveren. Papier heeft een belichaamde energie van 10 kWh per kg. Dus de energie belichaamd in een typische persoonlijke stroom van ongewenste e-mail, tijdschriften en kranten, ter waarde van 200 g papier per dag (dat gelijk staat aan één Independent per dag bijvoorbeeld) is ongeveer 2 kWh per dag. Papierrecycling zou ongeveer de helft van de productie-energie besparen; afvalverbranding of het verbranden van het papier in een haardvuur kan een deel van de ingesloten energie benuten.

Nog grotere spullen

Het grootste ding dat de meeste mensen kopen, is een huis. In hoofdstuk H schat ik de energiekosten van het maken van een nieuw huis. Ervan uitgaande dat we elk huis om de 100 jaar vervangen, zijn de geschatte energiekosten 2,3 kWh / d. Dit zijn de energiekosten voor het maken van het omhulsel van het huis alleen – de fundering, stenen, tegels en dakbalken. Als de gemiddelde huisbezetting 2,3 personnen is, dan is het gemiddelde energieverbruik voor woningbouw is dus naar schatting 1 kWh per dag per persoon.

Hoe zit het met een auto en een weg? Sommigen van ons bezitten de eerste, maar over het algemeen delen we de laatste. De belichaamde energie van een nieuwe auto is 76 000 kWh – dus als je er één elke 15 jaar krijgt, dat zijn de gemiddelde energiekosten 14 kWh per dag. Een levenscyclusanalyse door Treloar, Love en Crawford schat dat de aanleg van een Australische weg 7600 kWh per meter kost (een weg van beton), en dat, inclusief de onderhoudskosten, de totale kosten over een periode van 40 jaar 35 000 kWh per meter is. Laten we dit gebruiken voor een grove schatting van de energiekosten van Britse wegen. Er zijn 28 000 km aan hoofdwegen en klasse 1-wegen in Groot-Brittannië (exclusief snelwegen). Uitgaande van 35 000 kWh per meter gedurende 40 jaar kosten die wegen ons 2 kWh / dag per persoon.

Het transport van al die dingen

Tot nu toe heb ik geprobeerd schattingen van persoonlijke consumptie te maken. “Als u 5 colablikjes weggooit, is dat 3 kWh; als u The Independent koopt,

dan is dat 2 kWh.” Vanaf nu gaat het echter wat minder persoonlijk. Omdat we de energie schatten die nodig is om spullen in het binnenland maar over de hele wereld te transporteren ga ik de nationale totaal cijfers nemen en die delen door de omvang van de bevolking.

Goederenvervoer wordt gemeten in tonkilometers (t-km). Als een ton Cornish pasteitjes over 580 km wordt vervoerd (figuur 15.5) dan zeggen we dat 580 t-km goederenvervoer gerealiseerd is. De energie-intensiteit van wegtransport in het VK is ongeveer 1 kWh per t-km. Wanneer het containerschip in figuur 15 50.000 ton lading vervoert, over een afstand van 10000 km realiseert het 500 miljoen t-km vrachtvervoer. De energie-intensiteit van het vrachtvervoer door dit containerschip is 0,015 kWh pert-km. Merk op dat transport per containerschip veel efficiënter is dan vervoer over de weg. Deze energie-intensiteiten worden weergegeven in figuur 15.8.

Vervoer van spullen over de weg

In 2006 bedroeg de totale hoeveelheid wegvervoer in Groot-Brittannië door vrachtwagens 156 miljard t-km. Gedeeld door 60 miljoen, komt dat neer op 7 t-km per dag per persoon, wat 7 kWh per dag per persoon kost (uitgaande van een energie-intensiteit van 1 kWh per ton-km). Een kwart van dit transport, over de weg was voor eten, drinken en tabak.

Vervoer over water

In 2002 werd er 560 miljoen ton vracht in de Britse havens verwerkt. Het

Tyndall Centre berekende dat het aandeel van Groot-Brittannië in de energiekosten van internationale vervoer 4 kWh / dag per persoon is.

 

 

 

 

 

Water uit de kraan en doorspoelen

Water heeft niet veel glamour, maar we gebruiken er veel van, ongeveer 160 liter per dag per persoon. Ook laten we ongeveer 160 liter afvalwater per dag per persoon het riool instromen. De kosten voor het leveren van drinkwater en het behandelen van ons afvalwater zijn ongeveer 0,4 kWh per dag per persoon.

Ontzilting

Op dit moment besteedt het VK geen energie aan waterontzilting. Maar er is sprake van het creëren van ontziltingsfabrieken in Londen. Wat zijn de energiekosten van het omzetten van zout water in drinkwater?

De minst energie-intensievemethode is omgekeerde osmose. Neem een membraan dat alleen water doorlaat, zet zout water aan de ene kant en zet dat zoute water onder druk. Water verplaatst zich dan met tegenzin door het membraan, en produceert zuiverder water, met tegenzin omdat zuiver water dat is gescheiden van zout een lage entropie heeft en de natuur geeft de voorkeur aan hoge entropietoestanden waar alles vermengd is. We moeten hoogwaardige energie gebruiken om verschillende stoffen uit elkaar te halen. Het eiland Jersey heeft een ontziltingsinstallatie die 6000 m3 zuiver water per dag kan produceren (figuur 15.10). Voor het transport vanuit zee en het door een reeks filters persen van water, gebruikt de hele fabriek een vermogen van 2 MW. Dat is een energieverbruik van 8 kWh per m3 zuiver water. Met een energiebehoefte van 8 kWh per m3, en een dagelijks waterverbruik van 160 liter komt dat overeen met 1.3 kWh / d per persoon per dag.

Detailhandel

Supermarkten in het VK verbruiken ongeveer 11 TWh energie per jaar. Delen door
60 miljoen blije klanten, is dat een vermogen van 0,5 kWh / d per persoon.

Het belang van geïmporteerde spullen

In de standaardverslagen van “Groot-Brittannië’s energieverbruik” of “Britse koolstofvoetafdruk” worden geïmporteerde goederen niet meegeteld. Groot-Brittannië maakte vroeger z’n eigen spullen, en onze voetafdruk per hoofd van de bevolking was in 1910 even groot als die van Amerika nu. Vandaag de dag produceert Groot-Brittannië niet zoveel (dus onze energieconsumptie en CO2-uitstoot zijn iets gedaald), maar we houden nog steeds van spullen en ze worden voor ons gemaakt door andere landen. Moeten we de energiekosten voor het maken van spullen die zijn geïmporteerd negeren? Ik denk het niet. Dieter Helm en zijn collega’s in Oxford schatten dat als men naast de invoer en uitvoer van fossiele brandstoffen ook de import en export van de overige produkten meeneemt in de berekeningen, de Britse koolstofvoetafdruk bijna verdubbelt van de officiële “11 ton CO2e per persoon” naar ongeveer 21 ton. Dit impliceert dat het grootste onderdeel van de energie voetafdruk van de gemiddelde Britse persoon de energie is die nodig is voor het maken van geïmporteerde spullen.

In hoofdstuk H onderzoek ik dit idee verder, door te kijken naar het gewicht van de invoer van Groot-Brittannië. Afgezien van onze import van brandstoffen importeren we een beetje meer dan 2 ton per persoon per jaar, waarvan ongeveer 1,3 ton produkten zijn zoals voertuigen, machines, witgoed, elektrische en elektronische apparatuur. Dat is ongeveer 4 kg per dag per persoon van verwerkt spul. Dergelijke goederen zijn voornamelijk gemaakt van materialen wiens productie minstens 10 kWh energie per kg spul kostte. Ik schat dus dat deze stapel auto’s, koelkasten, magnetrons, computers, kopieermachines en televisies een belichaamde energie hebben van minstens 40 kWh per dag per persoon.

Om al deze vormen van dingen en dingen-transport samen te vatten, zal ik op de verbruiksstapel 48 kWh per dag per persoon plaatsen voor het maken van spullen (bestaande uit ten minste 40 voor invoer, 2 voor een nieuwbladen, 2 voor wegenbouw, 1 voor het maken van huizen en 3 voor verpakking ); en nog eens 12 kWh per dag per persoon voor het vervoer van al die spullen over zee, over de weg en door pijpleidingen en voor het opslaan van voedsel in supermarkten.

Werk tot je winkelt.   Traditioneel gezegde

Aantekeningen en verdere lectuur

Een aluminium blikje kost 0,6 kWh. De massa van één blik is 15 g. Schattingen van de totale energiekosten van aluminiumfabricage variëren van 60 MJ / kg tot 300 MJ / kg. [yx7zm4], [r22oz], [yhrest]. Het getal dat ik heb gebruikt is van The Aluminum Association [y5as53]: 150 MJ per kg aluminium (40 kWh / kg).

De belichaamde energie van een waterfles gemaakt van PET. Bron: Hammond enJones (2006) De belichaamde energie van PET is 30 kWh per kg.

De gemiddelde Brit gooit 400 g verpakkingen per dag weg. In 1995, Groot-Brittannië gebruikte 137 kg verpakking per persoon (Hird et al., 1999).

Een pc kost 1800 kWh aan energie. Vervaardiging van een pc vereist (in energie en grondstoffen) het equivalent van ongeveer 11 keer het eigen gewicht van fossiele brandstoffen. Koelkasten hebben 1-2 keer hun gewicht nodig. Auto’s hebben 1-2 keer nodighun gewicht. Williams (2004); Kuehr (2003).

Een oplaadbare nikkel-cadmium-batterij. Bron: Rydh en Karlström (2002).

Staal … Volgens Swedish Steel, “De consumptie van kolen en cokes is 700 kg per ton staal, gelijk aan ongeveer 5320 kWh per ton staal. Het verbruik aan olie, LPG en elektrische stroom is 710 kWh per ton eindproduct. Het totale [primaire] energieverbruik is dus ongeveer 6000 kWh per ton gereed staal. “(6 kWh per kg.) [Y2ktgg]

De belichaamde energie van een nieuwe auto is 76.000 kWh. Bron: Treloar et al. (2004). Burnham et al. (2007) geven een lager cijfer: 30 500 kWh voor de netto levenscyclus energiekosten van een auto. Een reden voor het verschil kan zijn dat de laatste levensfasecyclus analyse veronderstelt dat het voertuig wordt gerecycled, waardoor de netto behoefte aan nieuwe grondstoffen worden verminderd.

Papier heeft een belichaamde energie van 10 kWh per kg. Het maken van kranten uit nieuw hout kost ongeveer ongeveer 5 kWh / kg aan energie, en het papier zelf heeft een vergelijkbare energie inhoud als hout, ongeveer 5 kWh / kg. (Bron: Ucuncu(1993); Erdincler en Vesilind (1993); zie p. 284.) Energiekosten variëren tussen fabrieken en tussen landen. 5 kWh / kg is het cijfer voor een Zweedse krantenpapierfabriek in 1973 van Norrström (1980), die schatte dat efficiëntie maatregelen de kosten tot ongeveer 3,2 kWh / kg zouden kunnen verlagen. Een meer recente volledige levenscyclusanalyse (Denison, 1997) schat de netto energieproductiekosten van krantenpapier in de VS uit nieuw hout gevolgd door een typische mix van storten en verbranden op 12 kWh / kg ; de energiekosten voor het produceren van krantenpapier uit gerecycleerd materiaal en voor het weer recyclen zijn 6 kWh / kg.

De energie-intensiteit van het wegvervoer in het VK is ongeveer 1 kWh per t-km. Bron: www.dft.gov.uk/pgr/statistics/datatablespublications/energyenvironment

De energie-intensiteit van vrachtvervoer door dit containerschip is 0,015 kWh per ton-km. De Ever Uberty – lengte 285 m, breedte 40 m – heeft een capaciteit van 4948 TEU, een draagvermogen van 63 000 t en een dienstsnelheid van 25 knopen; het nominale geleverd vermogen van de motor is 44 MW. Een TEU heeft de afmetingen van een kleine container van 20 voet – ongeveer 40 m3. De meeste containers die je tegenwoordig ziet zijn containers van 40 voet met een grootte van 2 TEU. Een 40 voet container weegt 4 ton en kan 26 ton spullen vervoeren. Ervan uitgaande dat zijn motor een 50% -efficiency heeft, komt het energieverbruik van dit schip uit op 0,015 kWh chemische energie per ton-km. www.mhi.co.jp/en/products/detail/container_ship_ever_uberty.html

Het Britse aandeel in de internationale scheepvaart … Bron: Anderson et al. (2006).

Afbeelding 15.8. Energieverbruik van schepen. De vijf punten in de figuur zijn een containerschip (46 km / h), een bulkschip (24 km / u), een olietanker (29 km / h), een binnenvaartschip (24 km / u) en de NS Savannah (39 km / h).

Bulk vrachtschip 0,08 kWh / t-km. Een schip met een graancapaciteit van 5200 m3 vervoert netto 3360 ton. ( netto is de massa die het schip kan vervoeren.) Het vaart met een snelheid van 24 km / h) ; het heeft een motor die met 2 MW geleverd vermogen een verbruik heeft van 186 g brandstofolie per kWh geleverde energie (rendement 42%). conoship.com/uk/vessels/detailed/page7.htm

Olietanker Een moderne olietanker gebruikt 0,017 kWh / t-km [6lbrab]. Vrachtgewicht 40 000 t. Capaciteit: 47 000 m3. Hoofdmotor: 11,2 MW maximaal geleverd vermogen. Snelheid bij 8,2 MW: 15,5 kn (29 km / h). De energie in de olie vracht is 520 miljoen kWh. Dus 1% van de energie in de olie wordt gebruikt om de olie over een afstand van een kwart van de omtrek van de aarde (10 000 km) te transporteren.

Roll-on, roll-off schepen De schepen van Wilh. Rederij Wilhelmsen leveren vrachtvervoer met energiekosten tussen de 0,028 en 0,05 kWh / t-km [5ctx4k].92

Watertoevoer en afvalwaterverwerking kosten 0,4 kWh / dag per persoon. Het totale energieverbruik van de waterindustrie in 2005-6 was 7703 GWh. Het leveren van 1 m3 water kost 0,59 kWh aan energie. Het behandelen van 1 m3 rioolwater benodigt 0,63 kWh aan energie. Voor iedereen die geïnteresseerd is in broeikasgasemissies, heeft de watervoorziening een voetafdruk van 289 g CO2 per m3 geleverd water en 406 g CO2 voor de zuivering vaan één m3 afvalwater. Het huishoudelijk waterverbruik is 151 liter per dag per persoon. Het totale waterverbruik is 221 l / d per persoon. De lekkage in het waterleidingenstelsel bedraagt 57 liter per dag per persoon. Bronnen: Parlementair Bureau voor Wetenschap en Technologie [ www.parliament.uk/documents/upload/postpn282.pdf ], Water UK (2006).

Supermarkten in het VK verbruiken 11 TWh / j. [Yqbzl3]

Helm et al. suggereren dat, met betrekking tot import en export, de Britse ecologische voetafdruk bijna verdubbeld is tot ongeveer 21 ton. Helm et al. (2007).