Duurzame energie

Duurzame energie, groene energie of hernieuwbare energie is energie waarover de mensheid voor onbeperkte tijd kan beschikken en waarbij, door het gebruik ervan, het leefmilieu en de mogelijkheden voor toekomstige generaties niet worden benadeeld.

Portaal Duurzaamheid
Meer dan honderd meter hoge windmolens in het landschap van Oesterwurth, Duitsland
Suikerriet in Brazilië. Hoewel steeds meer restmateriaal wordt gebruikt als biobrandstof, worden nog altijd oerwouden platgebrand voor plantages voor biobrandstoffen
Zonnepanelen op het platteland in Mongolië. Op afgelegen plekken is lokaal opgewekte energie van economisch belang
Zonnecollectoren zoals deze in Griekenland leveren warm water. Omdat ze technisch eenvoudig zijn worden ze ook al veel in ontwikkelingslanden gebruikt
Een getijdenelektriciteitscentrale in Bretagne, Frankrijk
Houtzaagmolen De Ster in Utrecht. De introductie van de krukas in windmolens door Cornelis Corneliszoon maakte mechanisatie van houtzagerijen mogelijk. Hierdoor kon de VOC-vloot in zeer korte tijd worden opgebouwd
Aandeel duurzame elektriciteit uit binnenlandse energiebronnen (in % van het totale elektriciteitsverbruik in Nederland)[1]

De vormen die het meest gebruikt worden van hernieuwbare energie zijn biomassa, waterkracht, windenergie, zonne-energie en aardwarmte.

Inleiding

Soms worden de termen duurzame energie en hernieuwbare energie als synoniemen gebruikt. Door anderen wordt er wel een onderscheid gemaakt: een hernieuwbare bron moet voor praktisch onbeperkte tijd te gebruiken zijn, een duurzame energiebron moet daarbovenop ook nog weinig milieuschade met zich meebrengen.[2] In die zin is biomassa dus allesbehalve 'duurzaam' te noemen en voldoet het enkel aan de term 'hernieuwbaar'. De engelse term low carbon energy, 'CO2-arme energie' omvat ook kernenergie en het gebruik van fossiele brandstoffen met CO2-afvang en -opslag en is dus niet vergelijkbaar met het nederlandse "duurzame energie" .

Om de opwarming van de aarde tegen te gaan is een lagere CO2-uitstoot, onder meer door de electriciteitsproductie, steeds belangrijker geworden. Het vervangen van fossiele energiebronnen door hernieuwbare energie, oftewel de energietransitie, krijgt daarbij logischerwijs veel aandacht. Op basis van een rapport van REN21 uit 2017, droegen duurzame energiebronnen 19,3% bij aan het wereldwijde energieverbruik en 24,5% aan hun opwekking van elektriciteit in respectievelijk 2015 en 2016. Deze energie is verdeeld als 8,9% afkomstig van traditionele biomassa, 4,2% als warmte-energie (moderne biomassa, geothermie en zonnewarmte), 3,9% van waterkracht en de resterende 2,2% is elektriciteit uit windenergie, zonne-energie, geothermie en andere vormen van biomassa.[3]

Ondanks de toename in productie en gebruik van duurzame energie, lukte het op mondiaal niveau ook in 2019 niet om het gebruik van fossiele brandstoffen te verminderen, integendeel: het gebruik van fossiele brandstoffen stijgt eveneens.[4][5] Op enkele plaatsen lukt dit iets beter. Maar zelfs in Duitsland, dat sterk inzet op duurzame energie, daalt de uitstoot van CO2 maar weinig.[6]

Geschiedenis

Sinds de eerste oliecrisis in 1973 is in Nederland onderzoek gedaan naar alternatieve technologie om beter gebruik te maken van de natuurlijke en onuitputtelijke energiebronnen als wind, zon, getijden en golven; onder andere aan het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) in Petten en het TNO instituut voor milieu, energie en procesinnovatie. Met name in kringen van de oliemaatschappijen werd dit soort onderzoek met enige argwaan bekeken, voor een deel omdat men beducht is de grip op de energiemarkt gedeeltelijk kwijt te raken. Sommige oliemaatschappijen (Shell) zijn zelf in dit soort onderzoek gestapt.

Afhankelijkheid

Er wordt getwijfeld aan de feitelijke juistheid van het volgende gedeelte
Raadpleeg de bijbehorende overlegpagina voor meer informatie, en pas na controle desgewenst het artikel aan.
Opgegeven reden: bron ontbreekt, geen kwantificering: wie was er precies naarstig op zoek met hoeveel geld, en hoeveel geld werd tegelijk in olie-subsidie en oorlogen om de olie gestoken?

Na de eerste oliecrisis van 1973 is in het westen naarstig gezocht naar nieuwe voorraden fossiele brandstoffen. Deze zijn ook gevonden, onder andere onder de Noordzee en in de golf van Mexico. Doordat deze voorraden langzamerhand opraken, worden de westerse landen weer meer en meer afhankelijk van olieproducerende landen, waarvan een aantal een regime kent, dat in die westerse landen in aanzienlijke mate als bedenkelijk beschouwd wordt, zoals Rusland, Iran, Saudi-Arabië en Venezuela. Om niet geheel afhankelijk te worden van deze landen is men naarstig op zoek naar alternatieve vormen van energie.

Vormen van duurzame energie

Zonne-energie

  • Zonnepanelen zetten zonlicht om in elektriciteit via PV-cellen. Deze elektriciteit wordt ook wel Zonnestroom genoemd.
  • Thermische zonne-energie. Dit is een algemene term voor 3 soorten energietoepassingen. De eerder genoemde zonneboiler en ruimteverwarming, zoninstraling door ramen in gebouwen, dus benutting zonder speciale apparaten, en Concentrated Solar Power (CSP) genoemd in het Engels. Dit is vooral in zuidelijke landen toepasbaar. CSP is het door middel van spiegels concentreren van zonlicht op een te verhitten medium, dat op zijn beurt gebruikt wordt om stoom op te wekken voor de aandrijving van turbinegeneratoren. Een techniek die uitsluitend, maar zeer bruikbaar is voor grootschalige energieopwekking, zoals bij de sinds midden jaren tachtig in bedrijf zijnde zonnekrachtcentrale bij Kramers Junction, Californië (USA).
    • Zonnecollectoren zetten zonlicht om in warmte. Vooral goedkope, grote versies, zoals buizen in asfalt, buitenwanden en dakbedekking, kunnen in combinatie met warmteopslag in grondwater en een warmtepomp juist in Nederland en België tot enorme CO2-reducties in de verwarmingssector leiden.
    • Zonnetoren. Door middel van zonnewarmte wordt er in een verticale pijp een constante luchtstroom ontwikkeld. Dit systeem kan een vermogen hebben gelijk aan een conventionele elektriciteitscentrale.
    • Passieve zonne-energie. Passieve methoden voor het winnen van zonne-energie. Hierbij kan gedacht worden aan huizen en gebouwen die zo worden gebouwd dat de zon direct maximaal de ruimtes kan verwarmen, bijvoorbeeld met grote ramen aan de zonkant en kleine raampjes aan de schaduwkant. Wel is het dan verstandig een manier te bedenken om in de zomer de zon buiten te kunnen houden. Dit kan bijvoorbeeld een boom met bladerval zijn. Maar ook een overstek waar de zon in de winter onderdoor schijnt en in de zomer niet. Deze overstek kan dan ook dienen om bijvoorbeeld zonnepanelen op te plaatsen.
  • Foto-elektrochemische cellen. Deze hebben in plaats van twee lagen vaste stof als elektroden, één halfgeleidende vaste stof als elektrode en een vloeistof als de andere. Ze kunnen zonlicht direct gebruiken om water te ontleden in waterstof en zuurstof. De Engelse term PEC (Photoelectrochemistry) wordt gebruikt om aan deze technieken te refereren. Dit geldt natuurlijk alleen als een duurzame vorm van energie als de grondstoffen niet uit fossiele brandstoffen worden gemaakt.

Windenergie

Een windturbine gebruikt de kracht van de wind om een elektrische generator aan te drijven en zo elektriciteit op te wekken of om een beweging in gang te zetten zoals een oude graanmolen. Wind ontstaat doordat luchtstromingen van een hogedrukgebied naar een lagedrukgebied stromen. De luchtdrukverschillen ontstaan door variaties in de hoeveelheid zonne-instraling op het aardoppervlak. Windenergie kan worden verdeeld in windenergie op land en die op zee. Op land is windenergie goedkoper, maar is er minder plaats voor windmolens. Op zee waait het daarbij constanter en harder.

Windenergie wordt ook rechtstreeks gebruikt als stuwkracht voor zeilschepen en er zijn sinds 2016 plannen en experimenten om ook vrachtschepen weer uit te rusten met zeilen.[7][8]

Bio-energie

Biologische producten kunnen direct als brandstof gebruikt worden, door vergisting brandbaar gas leveren of door raffinage en andere chemische technieken in onder meer ethanol worden omgezet.

Er kan onderscheid worden gemaakt in verschillende generaties:

  • De eerste generatie maakte vooral gebruik van suiker, zetmeel en olie. Deze onderdelen van de plant hadden in veel gevallen ook voor menselijke consumptie gebruikt kunnen worden en deze generatie wordt vaak als een van de oorzaken van stijgende voedselprijzen genoemd.
  • De tweede generatie maakt gebruik van een groter scala aan biomassa, zoals plantenresten en ontlasting. Er is hiervoor meer geavanceerde techniek benodigd dan voor de eerste generatie.
  • Als derde generatie wordt energie uit algen bedoeld. Voor algen is minder oppervlak nodig dan voor planten, eventueel kunnen ze ook uit oppervlaktewater worden geoogst.

Geothermische energie

Energie uit zee en rivieren

  • Golfslagenergie. De beweging van de golven van de zee wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken.
  • Getijdenenergie. De verschillen in waterhoogte van de getijden worden via turbines in elektrische energie omgezet.
  • Blauwe energie. De energie die kan worden gewonnen door het verschil in zoutconcentratie tussen zeewater en zoetwater.
  • Waterkracht. Energie uit hoogteverschillen van water, meestal door de bouw van een stuwdam of bij een natuurlijke waterval.
  • OTEC (afkorting van het Engelse Ocean thermal energy conversion). Deze techniek maakt gebruik van het temperatuurverschil tussen het oppervlaktewater en de diepere lagen van de oceaan om elektriciteit op te wekken.

Variabel gebruik van duurzame energie

De neutraliteit van dit gedeelte wordt betwist.
Zie de bijbehorende overlegpagina voor meer informatie.

Er is – gemeten naar de huidige vraag – wereldwijd een overvloed aan zonne- en windenergie, maar lokaal is het lang niet altijd voldoende beschikbaar. De vraag naar stroom stopt immers niet als er geen zon schijnt en het windstil is. Om met weersafhankelijke bronnen een betrouwbaar energiesysteem te maken is daarom voldoende energieopslag nodig. De meest gebruikte opslagtechniek is door water in periodes met een energieoverschot omhoog te pompen naar een stuwmeer. De energie is dan terug te winnen in periodes met een tekort aan elektriciteit uit andere bronnen. In Nederland is het Plan Lievense bedacht om het Markermeer op deze manier te gebruiken voor energieopslag.

Ook zijn er plannen ontworpen om met overtollige energie door elektrolyse water om te zetten in waterstof, om deze waterstof later te gebruiken om energie op te wekken (de zogenaamde waterstofeconomie). Dit kan met een brandstofcel of door het verbranden van waterstof. Energieopslag door omzetting van elektrische energie in chemische energie in de vorm van gas staat bekend als Power-to-gas (ook wel windgas).

Duurzame energie in Europa

In 2005 lanceerde de Europese Commissie het project voor een Europese Energie-unie, waarin duurzame energie een belangrijke rol speelt.

De Europese Unie heeft zich met de Richtlijn 2009/28/EG[9] voorgenomen tegen 2020 minstens 20% van haar totale energiebehoeften te voorzien via hernieuwbare energie. Dit doel wordt bereikt via nationale doelstellingen, waarbij alle lidstaten minstens 10% van hun transportbrandstoffen uit hernieuwbare bronnen betrekken tegen 2020.[10]

Duurzame energie in Nederland

Nederland heeft zich op Europees niveau verplicht in 2020 14% van zijn energieverbruik uit hernieuwbare bronnen te betrekken.[11] Dit percentage lag op 4,5% in 2013 en groeide in 2018 licht tot 7,3%. Wanneer men slechts naar de elektriciteitsproductie kijkt lag het percentage duurzaam in 2018 op 17%.[12] In 2019 was het aandeel van duurzame energie gestegen naar circa 8,6% van het totaal.[13] Hiermee ligt Nederland achter op haar afspraken uit het Energieakkoord voor duurzame groei.[14]

Een overzicht van de in 2018 opgewekte energie uit hernieuwbare bronnen, welke 7,4% van het totale energieverbruik was:[15]

In het begin van de economische crisis nam het percentage duurzame energie toe, doordat de totale energieconsumptie verminderde en vooral kolencentrales hun productie verminderden. Volgens TNO en de Universiteit Utrecht heeft de Nederlandse regering decennialang ingezet op de groei van de fossiele sector, waardoor de Nederlandse economie in een kwetsbare positie is gekomen.[16] Er zijn aan het begin van de 21e eeuw enkele stappen gezet voor een hernieuwbare energiemix, zoals het gebruik van biobrandstoffen in traditionele kolencentrales (0,1% van energie in 2018). Andere technieken zoals wind-, water- en zonne-energie worden steeds meer gebruikt (2,3% van energie in 2018). Sinds enkele jaren wordt meer windenergie gewonnen in Nederland, omdat de productiekosten van windmolens per kilowattuur zijn gekelderd door de grote investeringen van Duitsland en in mindere mate Denemarken deden in technische ontwikkelingen. Ook de kosten van zonne-energie daalden in deze periode sterk.

Overheidsbeleid

Om hernieuwbare energie te stimuleren in Nederland heeft de overheid sinds 2011 de Stimuleringsregeling duurzame energieproductie (SDE+) ingesteld. Deze wordt gefinancierd uit een opslag, genaamd Opslag Duurzame Energie (ODE), die geheven wordt over het verbruik van elektriciteit en aardgas (naast de energiebelasting).

De productie van duurzaam opgewekte elektriciteit of groene stroom groeit in Nederland zeer langzaam in vergelijking met andere Europese landen. Een oorzaak hiervan is continu veranderende wetgeving op het gebied van energie, bijvoorbeeld de tijdelijke afschaffing van subsidies na het kabinet Paars II en de afhankelijkheid van de Nederlandse overheid op gasbaten en de traditionele olie-industrie in de Rotterdamse haven.[17] De Nederlandse overheid haalt zo'n 20% van haar inkomsten uit de fossiele sector en sectoren die afhankelijk zijn van de fossiele sector, en heeft dus belang bij het voortbestaan hiervan.[18] Een andere factor is van geologische aard; Nederland heeft niet veel zon, weinig hoogteverschillen (waterkracht), weinig tektonische activiteit (aardwarmte) en ook ruimte om windmolens op land te plaatsen is beperkt.

Na decennia van wispelturig duurzaam beleid was Nederland in 2013 afgezakt tot een van de ernstigste vervuilers, en volgens Germanwatch het minst duurzame land van de Europese Unie.[19] In 2015 werden in Nederland nieuwe kolencentrales in dienst genomen, waardoor in de eerste helft van dit jaar een nationaal record aan kolen werd verstookt.[20] Daar veel gemeenten en provincies enkel goedkope grijze stroom afnemen zijn meerdere duurzame energiemaatschappijen gestopt met het inschrijven voor aanbestedingen.[21] Als gevolg van de ontwikkelingen is het percentage duurzaam geproduceerde energie in 2015 gedaald.[22] In dat jaar steeg de CO2 uitstoot met 5%.[23] Wegens een rechtszaak van burgerbeweging Urgenda is de Nederlandse overheid gehouden aan de doelstelling van minimaal 25% duurzame productie in 2020.[24] De regering Rutte II had haar streefwaarde juist naar beneden bijgesteld naar 14%: het absolute minimum dat door de Europese Unie wordt geëist. Ook dit percentage zou echter niet meer haalbaar zijn.[25] Om belasting te kunnen heffen op duurzaam geproduceerde energie is minister Kamp in 2015 gestart met de landelijke uitrol van 'slimme' meters.[26] Deze meters kunnen niet terug lopen, waardoor eigenaren van zonnepanelen wegens het uitblijven van een terugleververgoeding tot wel 80% van hun inkomsten kwijtraken.[27]

De Provincie Noord-Holland maakte eind oktober 2019 bekend dat zij 4,5 miljoen euro investeert in zonne-energieprojecten. Dit geld wordt in de eerste plaats gebruikt om meer zonne-energie op daken, parkeervoorzieningen en bedrijventerreinen mogelijk te maken. Daarnaast wordt gekeken hoe zonnepanelen kunnen worden gebruikt langs provinciale wegen en fietspaden, bij provinciale bruggen en tunnels en op de eigen gebouwen van de provincie.[28]

Experiment lokale energieprojecten

De wet- en regelgeving ging tot en met 2014 uit van grootschalige en centrale opwekking van energie. Vanaf 2015 wordt de wetgeving versoepeld voor tien kleine (tot maximaal 500 aansluitingen) en tien grote (tot maximaal tienduizend aansluitingen) projecten per jaar. Op die manier wil de overheid lokale initiatieven voor opwekking van duurzame energie stimuleren.[29]

Duurzame energie in België

België heeft zich in Europees verband toe verplicht, 13% van zijn energie uit duurzame bronnen te halen in 2020. In 2012 bedroeg dit percentage 6,8%.[30] In 2017 was het gegroeid naar 9,1%.[31]

De Belgische regering heeft besloten kernenergie uit te faseren tot 2025. De extra energievraag zal worden gecompenseerd door een mix van duurzame en fossiele energiebronnen.[32]

Kosten van duurzame energie

Van alle genoemde soorten duurzame energie zijn biomassa, waterkracht en geothermische energie van oudsher economisch concurrerend, afhankelijk van de locatie.

  • Windenergie uit grote windturbines, meestal in windparken, voor de productie van duurzame stroom. Windstroom van het land is eigenlijk al goedkoper dan fossiel opgewekte stroom. In landen waar dit veel wordt toegepast, daalt de elektriciteitsprijs al. Stroom van een windpark op zee was nog ca. 3 keer zo duur, anno 2009, maar de kosten dalen snel. Nuon gaat het eerste windmolenpark in de Nederlandse Noordzee aanleggen waar geen subsidie aan te pas komt.[33] Het gebied in West-Europa omsloten door Spanje, Polen, Noorwegen, Ierland, Portugal, is zeer geschikt voor de winning van windenergie, doordat daar wel veel wind is, maar weinig extreme stormen.
  • Warmte voor ruimteverwarming door zoninstraling in gebouwen en woningen (bijvoorbeeld met grote ramen "op het zuiden")
  • Anno 2013 is energie uit zonnepanelen in veel landen in Zuid-Europa concurrerend of zelfs goedkoper dan conventionele energie. Ook in Midden-Europa is het, afhankelijk van de omstandigheden, concurrerend met fossiele brandstoffen.[34]

Opkomende soorten zijn:

  • Zonnewarmte in combinatie met heel goed geïsoleerde woningen en gebouwen. Er zijn al cv-ketels op de markt waar de ketel bij voorkeur warmte uit de zonnecollectoren benut voor ruimteverwarming, en pas op gas overschakelt als er zonnewarmte te kort is. Voor grote gebouwen en woonwijken wordt dit gecombineerd met Koude-Warmte-opslag in de ondergrond. Afhankelijk van het ontwerp is helemaal geen aardgas meer nodig of is het stookseizoen verkort. Dit soort systemen verbruikt wel weer meer elektriciteit dan de verwarming die alleen aardgas benut.

De kosten kunnen ook op een andere manier berekend worden. Naast de productiekosten zijn er ook negatieve externaliteiten (maatschappelijke kosten), zoals schade aan de gezondheid, bijvoorbeeld door de inademing van roetdeeltjes, de gevolgen van klimaatverandering, milieuvervuiling, watervervuiling, landschapsvervuiling en ruimtebeslag. Als deze maatschappelijke kosten worden meegeteld, zijn veel hernieuwbare energiebronnen juist economisch voordeliger dan fossiele brandstoffen. Windenergie op land en waterkracht zijn het goedkoopst, gevolgd door kolen, geothermische energie, zonne-energie, gas, windenergie op zee en tot slot olie.[35]

Naarmate de variabele duurzame energie een groter deel gaat uitmaken van de elektriciteitslevering zal het lastiger worden om de energievraag en energielevering in balans te brengen. De hoeveelheid wind en zon heeft immers geen relatie met de vraag naar energie. Er kan een grote piekvraag zijn aan energie terwijl er geen zon is en het windstil is. Om de energielevering te garanderen zijn dan reserve dure energiecentrales nodig die minder duurzaam zijn. Dit probleem kan opgevangen worden door meer energieopslag, maar ook door de energievraag tijdelijk te beperken. Dit kan door een meer dynamische beprijzing van de energie in te voeren. Wanneer er veel duurzame energie is en weinig vraag dan zijn de energieprijzen goedkoop. Dan kan bijvoorbeeld de wasmachine draaien en kan de warmtepomp extra draaien voor de verwarming of de airconditioning. Ook kan energie aan het net geleverd worden vanuit de elektrische auto of energieopslagbatterij van het huis, aan het elektriciteitsnet als prijzen hoog zijn.[36]

Subsidies

Er zijn diverse stimuleringsmaatregelen om duurzame energie te subsidiëren, zoals de SDE. Er is heel wat kritiek op subsidie voor duurzame energie, zo stelt de lobby van de fossiele energie dat windmolens "alleen draaien op subsidie". Wat minder bekend is, is dat er ook subsidie op fossiele brandstoffen wordt verstrekt. Belastingvrijstelling wordt bijvoorbeeld verleend voor vliegtuigbrandstof.

Kernfusie

De grondstoffen die nodig zijn voor kernfusie, deuterium en lithium, zijn praktisch onuitputtelijk. Lithium is nodig voor de productie van tritium dat fuseert met deuterium. Bij toepassing van kernfusie zal naar verwachting radioactieve vervuiling vrijkomen door de straling waaraan het materiaal van de installatie blootgesteld wordt. Deze radioactiviteit heeft echter een korte halveringstijd en zal daardoor geen structureel probleem vormen. Kernfusie als praktische energiebron is echter zowel technisch als economisch in 2018 nog niet mogelijk, hoewel de principiële mogelijkheid wel is aangetoond. Volgens de gangbare ontwikkelingsscenario's zal het tot omstreeks 2050 duren alvorens kernfusie technisch en economisch haalbaar is. Sommigen vinden daarom dat het geld dat aan de ontwikkeling van de kernfusiereactor in Zuid-Frankrijk wordt uitgegeven verspilling is. Zij hadden liever het geld naar onderzoek zien gaan naar duurzame energiebronnen om hun efficiëntie te verbeteren, zodat ze goedkoper worden en dus steeds meer terrein winnen tegenover de niet-duurzame bronnen.

Zie ook

  • ODE Organisatie voor Duurzame Energie

Referenties

Zie de categorie Renewable energy van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.
Wikibooks heeft meer over dit onderwerp: Alternatieve energie.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.