Draconische maatregelen zijn nodig om Nederland écht duurzaam te maken. Zoals indammen van de Waddenzee, eenderde van de kustwateren volzetten met windmolens en eenvijfde van het land met zonnepanelen, blijkt uit berekeningen van NWT-medewerker en techniekjournalist Jos Wassink.

Het gebruik van fossiele energie moet minder, dat zal ook de klimaattop in Kopenhagen vaststellen. Maar is er wel genoeg duurzame energie beschikbaar om onze levensstandaard in stand te houden zónder fossiele brandstoffen? Hoeveel duurzame energie valt er met de huidige stand der techniek eigenlijk te ‘oogsten’?

In zijn uitermate praktische boek Sustainable Energy Without the Hot Air berekent hoogleraar natuurkunde David Mackay van de universiteit van Cambridge dat op een zeer elegante manier voor Engeland. Alle reden om met dezelfde methode en aannamen eens te kijken hoe het zit in Nederland.

LEES OOK

Is het aardse magneetveld de weg kwijt?

Volgens sommigen kan het aardmagneetveld elk moment omkeren. Is er reden tot zorg?

De uitgangssituatie:
Het eerste wat je dient te weten, is wat een gemiddeld mens eigenlijk verbruikt. Daartoe stappen we over op één gemeenschappelijke eenheid van energie: kilowattuur per dag (kWh/d, ofwel het gebruik van een 40-wattlampje over 24 uur).

De gemiddelde Nederlander gebruikt 160 kWh, verdeeld over drie ongeveer even grote posten: vervoer (50), warmte en koeling (50) en elektriciteit (60). In 2050 is dat naar verwachting minder, door betere isolatie, efficiëntere verwarming en elektrisch wegvervoer.

MacKay schat in dat het totale toekomstige gebruik voor transport, warmte en elektrische gadgets in 2050 iets meer dan de helft van het huidige verbruik bedraagt: 86 kWh/d.

Wat we verder nog moeten weten is de landoppervlakte per inwoner: 34.000 km² voor 16,7 miljoen inwoners is 2035 m²/persoon.

De methode MacKay:
Hoeveel energie is er ongeveer te halen uit een windpark, een getijdencentrale of een veld met zonnepanelen? MacKay herleidde een enorm onderzoeksprogramma tot een simpel tabelletje met dichtheden van duurzame energievormen. Daarin staat bijvoorbeeld dat een offshore windpark een energiedichtheid heeft van 3 W/m². Dus een 100-MW-park is ongeveer 30 km² groot.

Even controleren: het park Noordzeewind voor de kust van Egmond heeft een (piek)vermogen van 108 MW en meet 27 km². Klopt aardig. Bij het berekenen van het Nederlands potentieel aan duurzame bronnen zal ik dit tabelletje veel gebruiken.

Windenergie:
In de tabel lees ik dat bij een gemiddelde windsnelheid van 6 m/s de energiedichtheid 2 W/m² bedraagt. Volgens de windkaart van Nederland voldoet ongeveer 2/5e van Nederland daaraan, vooral Zeeland, Noord-Holland, Friesland en Noord-Groningen. Stel nu dat we 20 procent volzetten met windmolens, dan levert dat per persoon: 2/5 x 20% x 2035 x 2 = 325 watt. Over de duur van een dag is dat 0,325 x 24 = 8 kWh/d.

Offshorewind:
De kuststrook is 450 km lang en 43 km breed (het zogenaamde aangrenzende gebied), dus 19.350 km², of 1150 m² per persoon. Laten we een derde van dit gebied volzetten met offshore windparken en de rest vrijlaten voor scheepvaart en visserij.

De energiedichtheid op zee is met 3 W/m² anderhalf keer groter dan op land. De opbrengst per persoon: 1/3 x 1150 x 3 = 1150 watt -> 27 kWh/d.

Waterkrachtcentrales:
Dit zijn fantastische energiebronnen in Zwitserland en Noorwegen. In het vlakke Nederland telt deze vorm helaas niet aan. Evenmin als golfenergie trouwens. Schotland, Ierland en Portugal krijgen grote golven van de oceaan, maar de golfjes die hier op het strand rollen leveren te weinig op. Ook de ‘blue energy’ uit combinatie van zoet en zout water laat ik buiten beschouwing omdat de techniek nog te pril is.

Getijdenenergie:
Deze vorm van energie kan wel wat opleveren, maar daarvoor zijn grote bassins nodig. Eén hebben we er al: de Oosterschelde van 30 bij 6 kilometer: 180 km² of 10 m² per persoon met een getijverschil van 3 meter. Dat is goed voor 2 W/m², dus 20 watt. Dat schiet niet erg op.

Laten we de Waddenzee indammen, hoewel het getij hier minder groot is (2 meter verschil; 1 W/m²). De oppervlakte is 2400 km², dus 140 m²/p. Dat levert gemiddeld 140 watt op. Totaal: 160 watt uit getijdenenergie, dat is 4 kWh/d.

Zonnepanelen:
We zetten zonnepanelen op alle daken die naar het zuiden gericht staan. Dat wordt 10 m² per persoon. Gemiddeld vermogen van de zon in Nederland: 110 W/m². Het rendement van de zonnecellen stellen we op 15 procent (goedkope doen 10, dure 20). Dat levert op: 110 x 10 x 15% = 165 watt -> 4 kWh/d.

Laten we, nu we toch bezig zijn, er ook 10 m² zonnecollectoren bij zetten voor warm water. Rendement 50%. Dat levert 110 x 10 x 50% = 550 W -> 13 kWh/d warmte.

Biomassa:
Afdeling brandhout. We sprokkelen hout uit tuinen, parken, bermen, houtwallen en bossen. Laten we zeggen dat 10% van Nederland zich daartoe leent. Helaas is de energiedichtheid met 0,2 W/m² niet groot. Opbrengst brandhout:
2035 x 10% x 0,2 = 40 watt -> 1 kWh/d warmte.

Dat is niet veel, dus zetten we de helft van de landbouwgrond (22% van Nederland) vol met energiegewassen. Die hebben met 0,5 W/m² een iets hogere opbrengst. Dat levert op: 50% x 22% x 2035 x 0,5 = 110 W -> 2,7 kW/d.

Zonneboerderijen:
Tot slot kunnen we nog extra zonnepanelen in de wei zetten (het gras levert te weinig op). In Duitsland zijn er al ‘solar farms’. Laten we eens 5 procent van het land met zonneweiden volzetten. We gaan uit van goedkope panelen met 10 procent rendement: 5% x 2035 x 110 x 10% = 1,1 kW -> 26 kWh/d.

Alles bij elkaar levert dit radicale groen plan 8+27+4+4+13+1+3+26= 86 kWh/d.
Hoera! Dat is precies wat we nodig hadden.

Dus: Nederland duurzaam?
Zeshonderd windparken op zee, negen maal meer windmolens op land dan nu, de helft van de akkers vol olifantengras en de Waddenzee ingedamd. Een waanzinnig plan? Zeker. Maar waar halen we anders de energie vandaan? Kernenergie? Zonneparken in de Sahara? Minder mensen? Of toch onze levensstijl aanpassen? Het is hoog tijd de feiten onder ogen te zien en plannen te maken die aantellen. Mackay heeft voor die discussie een krachtig middel geleverd.

Verantwoording
1 ton pppj – human development report 2007/2008, UNDP
12,4 ton CO₂ pppj – www.energy.eu
Nederland 160 kWh/dag – Mackay, p.105
een simpel tabelletje – Mackay, p.112
windkaart van Nederland – uitgave Senternovem
34.000 km², 16,7 miljoen inwoners – CIA World fact book
energiedichtheid voor getijdenenergie – Mackay, p.82
gemiddelde zonnevermogen – Mackay, p.46
energiedichtheid gewassen – Mackay, p. 43

Tabel energiedichtheid per oppervlakte-eenheid land of water

Uit David J.C. Mackay, Sustainable Energy – without the hot air,
UIT Cambridge 2008 (www.withoutthehotair.com)

Fijn is ook dat hij de volledige inhoud van boek gratis ter beschikking heeft gesteld op zijn website withoutthehotair.com.