Nederland is klein maar verbruikt wel heel veel energie. In hoeverre kunnen we in onze energiebehoefte voorzien met 'Groene' energie zoals bijvoorbeeld windmolens, zonnepanelen of biomassa-verbrandings-centrales zonder dat ons landje verandert in één grote energiecentrale? Overdrijven maakt soms duidelijk! Om antwoord op deze vraag te vinden, gaan we per groene energie-vorm opschalen: hoeveel oppervlak neemt het in beslag als de nationale energiebehoefte van Nederland geheel zou worden voorzien door één van deze vormen van energie?
Hoeveel energie verbruikt Nederland?
Allereerst ga ik na: hoeveel energie verbruiken we in nederland jaarlijks?
Bron: Centraal Bureau voor de Statistiek CBS
- In 2017 bedraagt het totale energieverbruik in Nederland 3157 PJ. (P = x 1015).
- De belangrijkste energiedragers zijn aardgas met ruim 41 procent van het totaal,
- aardolie (bijna 39 procent) en
- steenkool (12 procent).
- Daarnaast is ruim 8 procent afkomstig van hernieuwbare bronnen, kernenergie en afval.
- Het verbruik van elektriciteit in Nederland schommelt sinds 2006 rond 120 miljard kWh.
Even omrekenen:
- 3157 PJ = 3157 000 000 000 000 000 Joule = 3157 000 000 000 MJ.
- Één kilowattuur is gelijk aan 3,6 MJ (megajoule).
Dus Nederland verbruikt jaarlijks in totaal aan energie: 877 x 109 kWh (= 877 TWh).
Nederland is misschien wel het meest energiedichte land ter wereld met energieconsumptie van 877 x 109 kWh per 41.543 km² (21x106; kWh/ km²). Dan moet je je gaan afvragen:
Kan Nederland wel duurzaam op basis van groene energie???
Zonne-energie: hoeveel oppervlak aan zonnepanelen hebben we nodig om geheel in de Nederlandse energiebehoefte te kunnen voorzien?
Laten we voor het gemak even geen rekening houden met het feit dat de zon niet altijd schijnt en met het feit dat er rendementsverlies optreed als we de energie overbrengen naar accu's en batterijen.
Met een dak op het Zuiden kunt u jaarlijks 150 kWh per m² zonnestroom opwekken. Dus als we Nederland geheel zouden voorzien van zonneenergie waarbij we de zonnepanelen netjes op het zuiden richten, dan hebben we minimaal een oppervlak nodig van: 5,8x109 m² = 5846 km². Dat is gekijk aan het oppervlak van onze grootste provincie... Friesland. 1/7e deel van het nederlandse oppervlak. Als je alle weilanden in Nederland vol zet met zonnepanelen, lukt het!
Conclusie: we moeten zien optimaal gebruik te maken van zonneenergie. Zonneenergie opgevangen in de wijk maakt dat we minder afhankelijk worden van transport van stroom. Maar we kunnen met alleen zonneenergie bij lange na niet voorzien in onze energiebehoefte. Zonnepanelen op de daken, op dijken, op geluidswallen: prima, doen! Maar of het zinvol is om weilanden te bezetten met zonnepanelen... zeer twijfelachtig!
Windenergie: hoeveel windmolens hebben we nodig om geheel in de Nederlandse energiebehoefte te kunnen voorzien?
Bron: windcentrale.nl:
Tegenwoordig is het gemiddelde vermogen van een Nederlandse windmolen ongeveer 1 megawatt (MW = 1.000 kW).
- Moderne molens hebben een vermogen van 3 MW (6,5 miljoen kWh per jaar),
- en er zijn zelfs al molens met een vermogen van 8 MW. (op zee, zo'n molen levert 17,3 miljoen kWh per jaar.)
- Er staat in Nederland momenteel in totaal voor 3.917 MW aan vermogen voor windenergie opgesteld (bron: windstats).
Bron: https://nl.wikipedia.org/wiki/Windturbines_in_Nederland:
- Eind 2018 stonden er ruim 2029 windmolens op land.
- In 2017 stonden op Nederlands zeegebied 289 windmolens
Stel je zou alle molens op zee plaatsen, hoeveel windmolens heb je dan nodig om in de hele energiebehoefte van Nederland te voorzien?
Antwoord: 877 x 109 kWh : 17,3 x 106 kWh = 50694 windmolens. Nu (2020) staan er in Nederland op zee 289 windmolens. Om in de gehele nederlandse energiebehoefte te kunnen voorzien via stroom afkomstig van windmolenparken op zee, hebben we ca 175 maal zoveel windmolens op zee nodig. Dat gaat 'm niet worden, lees maar:
In de studie ‘Klimaat, Energie, Ruimte’ van o.a. Wageningen UR wordt de potentie van wind op land en op zee berekend. Aan de hand daarvan krijgen we een beeld van de ordegrootte van het aantal benodigde windturbines op land en op zee. Volgens dit onderzoek is in Nederland ruimte voor circa 17 GW windenergie op land en 36 – 54 GW windenergie op zee. Met de grootte van de windmolens die vandaag de dag geïnstalleerd worden, komt dat neer op 4250 windmolens op land en hooguit 6.750 windmolens op zee.
Hoeveel kost windenergie?
Zonder subsidie zou er geen enkele windmolen worden gebouwd. De kostprijs van stroom uit windenergie op land ligt zo'n 20% hoger dan de kostprijs van stroom uit aardgas of kernenergie.
Conclusie:
Als we Nederland to the max volbouwen met windmolens, leveren deze windmolens bij elkaar slechts 17,5% van de nationale energiebehoefte op.
Berekening: 71GW (8875 molens van 8MW = 8875 x 17,3 miljoen kWh = 1,54x1011 kWh) aan energie.
(Wederom gemakshalve geen rekening houdend met het feit dat het niet altijd waait en dat er rendementsverliezen optreden bij het transport van de energie naar land of bij omzetting van deze energie voor het laden van accu's.)
Eind 2015 zaten we al op de helft van het maximale aantal windmolens dat Nederland volgens de WUR op land kan verdragen. Dat betekent dat we heden op land waarschijnlijk al tegen het plafond aanzitten. Nederland is vol! De zee biedt wel mogelijkheden. Daar kunnen we volgens de berekening van de WUR nog ruim 6000 windmolens kwijt. En windmolens op zee vangen veel meer wind dan windmolens op land. Installatie en onderhoud van windmolens op zee daarentegen is duur. Wellicht zijn de windmolen'boeren' daarom wel begonnen om eerst ons land vol te zetten. Je kunt je afvragen of er werkelijk genoeg ruimte is op zee voor nog eens 6000 windmolens. Onze Noordzee wordt druk bevaren, bevist, vormt militair oefenterrein, trekvogels... het is er al zo druk!
En zelfs als je de Noordzee vol bouwt met windmolens, bereik je met windmolens slechts 17% van de nationale energiebehoefte.
Biogas uit zeewier: "zeewiergas"
Stel je kunt via vergisting van zeewier een gas maken dat gelijkwaardig of zelfs beter is dan aardgas? Dan kun je op zee gas produceren en je kunt distribueren via het bestaande aardgas-leiding-netwerk. Fantastisch toch! De vraag is alleen: is dit het zoveelste bio-luchtkasteel of is zeewiergas ècht interessant? Dat laatste in elk geval nog niet voor de politiek: die toont geen interesse. Tijd voor wat rekenwerk.
- beschikbaar zee-oppervlak: ???
- opbrengst biomassa per hectare: 800 ton biomassa per ha per jaar
- opbrengst gas in m3 per ton biomassa: 200 m3 biogas per ton
- => opbrengst biogas per hectare zee-oppervlak: 800 x 200 = 160.000 m3 per hectare per jaar (16.000.000 m3 / km2)
Let wel: deze zeewier-akkertjes liggen niet tegen elkaar aan!!! Er is waarschijnlijk veel tussenruimte nodig. Daarom halveer ik de opbrengst gemakshalve naar: 8.000.000 m3 / km2. - totale gasopbrengst: 6 miljard m3 per jaar (bron: https://www.zeewiergas.nl/)
- benodigd zee-oppervlak: 6 miljard m3 per jaar : 160.000 m3 per hectare per jaar = 6250 ha (62,50 km2)
- bron: https://www.rvo.nl/sites/default/files/2014/07/Routekaart%20Hernieuwbaar%20gas.pdf
Oppervlakten:
- Oppervlak van Nederland (bron: wikipedia): 41543 km2
- Oppervlak Nederlandse Exclusieve Economische Zone (Nederlands aandeel van Noordzee): 57000 km2
Hoeveel zeewiergas heb je nodig om te voorzien in de totale energiebehoefte van Nederland?
- Voor het gemak neem ik aan dat de calorische waarde van zeewiergas 8% lager is dan die van aardgas.
- Energie-opbrengst aardgas: 33 MJ/m³
- Energie-opbrengst zeewiergas: 92% x 33 MJ/m³ = 30,36 MJ/m³
- Benodigde hoeveelheid zeewiergas = nationale energiebehoefte : energie-opbrengst zeewiergas = 3157 000 000 000 MJ : 30,36 MJ/m³ = 1,04x1011 m³
- Benodigd zee-oppervlak om de in de nationale energiebehoefte te kunnen voorzien m.b.v. zeewiergas = Benodigde hoeveelheid zeewiergas : opbrengst per km2 = 1,04x1011 m³ : 8.000.000 m3 / km2 = 12000 km2 (c.a. 20% van Oppervlak Nederlandse Exclusieve Economische Zone)
Voorlopige conclusie:
Interessant! Om een opbrengst te genereren van 6 miljard m3 biogas per jaar, heb je een zeeoppervlak nodig van slechts 62,50 km2. Daarmee voorzie je in 25% van de huidige aardgaswinning van Nederland. Als je 10% van het Nederlandse deel van de Noordzee gebruikt voor het verbouwen van zeewiergas, kun je voldoen in de gehele nederlandse energiebehoefte.
20%, dat lijkt weinig. Zo'n klein oppervlak, zoveel gasopbrengst. Maar... blijf kritisch, denk niet meteen "fantastisch". Bovenstaande cijfers komen uit niet-onafhankelijke bronnen. En mijn berekening is erg oppervlakkig. Voor ik enthousiast wordt, wil ik de volgende vragen beantwoord zien te krijgen:
- hoeveel zee-oppervlak in de nederlandse wateren is voor zeewierplantages beschikbaar?
- hoeveel economische schade ontstaat er als andere partijen zoals de scheepsvaart, de visserij en de marine ruimte beschikbaar moeten maken voor de zeewierteelt?
- welke afvalproducten levert het productieproces op... en hoeveel?
- wat is de invloed op het milieu, op de dieren en organismen in de zee?
- wat wordt de uiteindelijke prijs (zonder subsidies) per m3 voor de eindgebruiker?
Bio-brandstof: hoeveel oppervlak aan akkerland met koolzaad hebben we nodig om geheel in de Nederlandse energiebehoefte te kunnen voorzien?
Koolzaad is een plantje dat heel gemakkelijk groeit in Nederland. De zaden van de koolzaadplant zijn rijk aan olie. Uit de zaden kan dus biobrandstof worden geperst. Bij de verbouwing van koolzaad heb je chemische bestrijdingsmiddelen nodig. Als je koolzaad teelt op akkerland, hou je minder land over voor veeteelt of voor verbouwing van voedingsgewassen. Maar, laten we het daarover verder maar niet hebben.
Afhankelijk van de weersomstandigheden levert 1 hectare koolzaad 3 à 4,5 ton zaad op. Voor 1 liter koolzaadolie is 3 kilo zaad nodig, dus de koolzaadteelt levert per hectare 1.000 tot 1.500 liter koolzaadolie op.
Bron: https://www.duurzaamnieuws.nl/hoe-biodiesel-en-vleesproductie-onze-landbouwgrond-opvreten
De energie inhoud van koolzaadolie is ca 12 kWh per liter.
In het gunstigste geval levert koolzaad 1500 liter/hectare x 12 kWh energie per liter = 18000 kWh per hectare. Hoeveel hectare landbouwgrond heb je dan nodig om met koolzaad in de nationale energiebehoefte te voorzien?
Antwoord: 877 x 109 kWh : 18000 kWh per hectare = 49 x106 hectare = 490.000 km². Dat is veel meer dan het hele grondoppervlak van Duitsland. Nederland heeft volgens wikipedia een oppervlak van slechts: 41.543 km² (ruim 18% water). Do the math!
Het is wel zo eerlijk om ook een rapport te tonen dat een positievere calculatie laat zien: https://www.solaroilsystems.nl/wp-content/uploads/2017/03/Koolzaad-Iluc2.pdf. Koolzaad levert naast biobrandstof andere waardevolle producten op. Daar staat dan weer tegenover dat voor de productie van biobrandstof ook energie nodig is. Denk aan diesel voor je tractor.
En vergeet niet: Bio-brandstoffen als hout zijn de meest vervuilende vorm van energie! Denk aan de complete bossen die momenteel worden gekapt in de VS en Canada en Polen om te worden opgestookt in nederlandse Bio-centrales: dit is waanzin!
Biobrandstof: groen gas uit zeewier
Nederland heeft een klein landoppervlak, maar de zee is groot. Laten we eens kijken of groen gas uit zeewier soelaas biedt.
Bron: https://www.newscientist.nl/nieuws/groen-gas-maak-je-van-zeewier/; https://www.zeewiergas.nl/
Als je zeewier verbouwd, kun je 800 ton zeewier per hectare per jaar produceren. In Nederland wordt jaarlijks 40 miljard kuub gas verbruikt. Een gebied van 12 bij 10 kilometer in de Noordzee levert potentieel 1 miljard kuub biogas uit zeewier. Dus om het Nederlandse verbruik van aardgas te vervangen door "zeewiergas", heb je een zee-oppervlak nodig van 40 x 12 x 10 km² = 4800 km². Dat is een oppervlak kleiner dan de provincie Noord-Brabant, afgezien van het oppervlak dat je nodig hebt voor de enorme vergistingscentrale, die natuurlijk ook nog ergens moet komen te staan.
- In 2017 bedraagt het totale energieverbruik in Nederland 3157 PJ.
- Het Nederlandse aardgasverbruik bedroeg in 2019: 1360 PJ.
- Grofweg kun je stellen: 43% van het nederlandse energieverbruik halen we uit aardgas.
- Zouden we alle energie uit zeewiergas halen, dan hebben we en zee-oppervlak nodig ter grootte van Friesland, Groningen en Drente bij elkaar.
Op het eerste gezicht lijkt zeewiergas heel erg interessant. De cyclus van zeewiergas als biobrandstof is kort: het wier groeit snel aan, wordt vergist, vormt bruikbaar gas en binnen afzienbare tijd is een vergelijkbare hoeveelheid CO2 weer opgenomen in de natuur. Dit in tegenstelling tot het gebruik van hout als biobrandstof, want het duurt wel 20 jaar voor een boom is volgroeid. Maar er is altijd een reden waarom iets niet snel van de grond komt... Waarom gaan we niet volop zeewier verbouwen? Zodra ik het antwoord heb gevonden, kom ik hierop terug.
Feit is dat Inrada op haar eigen website met geen woord spreekt over zeewiergas. En een website als www.zeewiergas.nl, hoogstwaarschijnlijk horend bij Inrada, zegt niet wie ze zijn.
De zeewiereilanden mogen niet te ver uit de kust van Nederland liggen. Dat is ook een beperking. Want dat is drukbezet gebied.
Bron: zeewiergas.nl:
Ons Nederlandse bedrijf Inrada geeft bijvoorbeeld aan dat er voor onze kust een zeewier gasveld gemaakt kan worden waaruit zes miljard kuub gas per jaar kan worden gewonnen. Dit is ongeveer een kwart van de huidige winning van het Groningenveld.
Lees ook: https://www.delta.tudelft.nl/article/kan-nederland-wel-duurzaam
Energiedichtheid, een pleidooi voor kernenergie
Ik vroeg de heer Berkhout of hij mijn conclusies deelde. Dit was zijn reactie:
Een van de allerbelangrijkste eigenschappen van een energiebron/drager is energiedichtheid. Dat geldt nog eens extra voor een dichtbevolkt land als Nederland. Kernenergie scoort hier top. De toekomst is dan ook kernenergie 3.0/4.0. Onze grote expert op het gebied van kernenergie is de heer Theo Wolters (zie Cc). Er komt een speciale uitzending van Café Weltschmerz met hem.
Mvg, Guus Berkhout
Energie-transitie-deskundige Ir. Theo Wolters over de toekomst van de energievoorziening
Hoeveel kost (duurzame) energie?
Bron: consumentenbond. De kosten per verbruikte kWh liggen rond de 22 cent (incl. 21% btw). Een Kilowattuur (kWh) elektriciteit kost een consument 'kaal' zo'n 8 cent inclusief btw. Deze prijs is per leverancier verschillend. Daarbovenop komen vaste tarieven voor energiebelasting + opslag duurzame energie (ca. 14 cent per kWh).
Free energy bestaat niet. Het opwekken van energie kost altijd geld. Tegenwoordig worden bijvoorbeeld windenergie en zonne-energie vaak bestempeld als "free energy". Maar als je deze energie wilt omzetten in stroom, kost dat geld. Ter vergelijk: vroeger (en nu nog in veel landen) werd hout gezien als "free energy". Je kon het immers gratis bij elkaar sprokkelen en je kon er je huis mee opwarmen. Maar toch: het kostte tijd en moeite en energy om het hout te sprokkelen. Zo bleef er minder tijd over om geld te verdienen. Dus... al kostte hout niet direct geld, ook deze energie was niet geheel "free".
Duurzame energie wordt vaak gesubsidieerd. Hierdoor ontstaat er een vertekenend beeld over de rendabiliteit van deze vormen van energie-opwekking. Laten we dit "rookgordijn" eens verwijderen om te zien wat duurzame opwekking van stroom kost in vergelijking met "conventionele energie".
Energie-omzetting: als je aardgas verbrand om stroom te maken, zet je de energie 3x om:
- verbranding: maakt er warmte van
- stoomturbine: zet de warmte om in een beweging van de dynamo
- dynamo: zet de beweging om in stroom
Bedenk: elke omzetting van energie gaat ten koste van het rendement. Vandaar dat in de volgende tabel onderscheid wordt gemaakt in:
- omzetting naar stroom
- omzetting naar warmte
- omzetting naar beweging
Want aardgas bijvoorbeeld kun je in 3 stappen omzetten naar stroom. Maar je kunt het in één stap omzetten in warmte en in twee stappen in beweging.
Zonne-energie bijvoorbeeld kun je in één stap omzetten in stroom, maar je hebt twee stappen nodig om het om te zetten in warmte of beweging.
| energiebron | omzetting naar stroom, kostprijs per kWh |
omzetting naar warmte, |
omzetting naar bewegings-energie, bijv e-auto, ebike |
|
| stopcontact | 8 cent | |||
| aardgas | ||||
| aardolie | ||||
| steenkool | ||||
| conventionele kernenergie | ||||
| windenergie | ||||
| zonne-energie | ||||
| kernfusie | ||||
| kernenergie uit thorium | ||||
| zeewiergas | ||||
| aardwarmte |
verbranding levert direct warmte zonder al te hoog rendementsverlies
omzetting naar stroom en dan naar warmte geeft hoger rendementsverlies