Wat moet er allemaal gebeuren als je een samenleving volledig onafhankelijk wil maken van fossiele brandstof?

Het was een historisch besluit: de gaskraan gaat dicht. Niet alleen voor de Groningers, ook voor het klimaat is dat een fijn vooruitzicht. Hoewel het besluit misschien onverwacht snel kwam, moest het er toch een keer van komen: het gas raakt simpelweg op. Sterker nog: op termijn zullen alle fossiele brandstoffen (ook olie en steenkool) opraken. Wachten tot alles op is, is volgens onderzoek sowieso geen goed idee: om binnen de 2 °C opwarming te blijven, moeten grote hoeveelheden kolen, olie en gas in de grond blijven. Maar zelfs als het klimaat niet hoog op je prioriteitenlijstje staat, is het verstandig de samenleving zo in te richten dat we stoffen gaan gebruiken die niet opraken. Is het technisch gezien mogelijk om voor 100% af te stappen van fossiele brandstof? In dit artikel een breed overzicht.

De stand van zaken op dit moment
Nederland is momenteel, om de hoofdeconoom van het CBS te citeren, het ‘vieste jongetje van de klas’. We bungelen onderaan de Europese ranglijsten voor onder meer duurzaam energieverbruik. Het besluit de gaskraan dicht te draaien kan een goede duurzame beslissing zijn, maar het is ook onconventioneel. Van de fossiele brandstoffen is gas namelijk het minst vervuilend (steenkool is het meest vervuilend en olie zit daar tussenin). Waar andere landen juist van steenkool afkomen en nu in de overgangsperiode wat meer gas gebruiken, moeten wij uitkijken dat we het dichtdraaien van de gaskraan niet gaan compenseren met steenkool. Juist in een periode dat steenkool internationaal wordt afgestoten, heeft Nederland namelijk nieuwe kolencentrales gebouwd en is ons kolenverbruik de afgelopen jaren toegenomen.

Afbeelding: Anouk Schuren.

Welke energie is eigenlijk ‘duurzaam’?
In het taartdiagram is te zien dat slechts 5,9% van het totale energieverbruik ‘duurzaam’ was in 2016. ‘Duurzaam’ staat tussen aanhalingstekens omdat biomassa volgens de definitie ook tot duurzame energie mag worden gerekend. Op dit moment worden zelfs kolencentrales omgebouwd om biomassa (houtpellets) te verbranden zodat ze ‘duurzame’ energie kunnen leveren. Biomassa gaat echter gepaard met boskap, transport en luchtvervuiling. Als je de circa 90% energie die nu fossiel worden opgewekt wilt vervangen door biomassa, kost dat heel wat bossen. Sommige onderzoeken wijzen zelfs uit dat biomassa nóg vervuilender is dan steenkool.

Bossen omzagen om energie op te wekken: is dat nu wel zo’n goed idee? Afbeelding: Free-Photos / Pixabay.

Zonne- en windenergie (en waar mogelijk waterkracht) zijn dus de alternatieven waar we ons beter op kunnen richten. Andere bronnen zoals aardwarmte zijn nu nog relatief klein. Als je alleen van deze energiebronnen uitgaat, is slechts 2-3% van de energie momenteel duurzaam (Arjen Lubach legt het graag voor je uit). Met een doelstelling van 14% duurzame energie in 2020, 16% in 2023 en 80-95% in 2050 is er veel werk aan de winkel. Gelukkig is écht duurzame energie sterk in opkomst.

Energie: meer dan elektriciteit alleen
Als je denkt aan verduurzaming, gaat het al snel over energiebesparing in huis. Fossiele brandstoffen worden echter gebruikt voor meer dan dat: ook verwarming van andere gebouwen, transport, de industrie en andere sectoren zijn ervan afhankelijk. Daarnaast worden olie en gas ook gebruikt als grondstof voor diverse producten. Per onderwerp kijken we wat de mogelijkheden en obstakels zijn als deze zonder fossiele brandstoffen zouden moeten functioneren.

Energieverbruik per sector in Nederland in 2015. Elke sector is met een eigen kleur aangegeven. Binnen de sectoren is de energie verdeeld in warmte (volledig ingekleurd) en elektriciteit (gearceerd). Het merendeel van de energie in Nederland wordt dus gebruikt voor warmte. Gebruik als grondstof is in deze figuur niet meegenomen; hier komen we later op terug. Bron: Nationale Energieverkenning 2017.

Elektriciteit als nieuwe brandstof
Fossiele brandstoffen worden, zoals de naam zegt, verbrand om energie op te wekken. Dat kan voor beweging zijn (benzine), voor warmte (gas) of voor elektriciteit. Omdat zonnepanelen en windmolens duurzame elektriciteit opwekken, zal de samenleving de komende jaren gaan ‘elektrifriceren’. Het aandeel van zonne- en windenergie moet de komende jaren flink gaan toenemen, van 2% nu tot 100% in 2050. Dat is een uitdaging op zich, maar die wordt nog groter omdat ons elektriciteitsverbruik flink gaat toenemen. Hebben zonnepanelen en windmolens het in zich om dit allemaal over te nemen?

Verschillende vormen van energie
Energie bestaat in verschillende vormen: warmte, licht, beweging, elektriciteit (wat in feite ook beweging is, maar dan van elektronen). Natuurkundig gezien kan energie niet verdwijnen; het kan alleen worden omgezet in een andere vorm. Wanneer we spreken van ‘verlies’ van energie, gaat het dus altijd om een omzetting naar een vorm die wij niet kunnen gebruiken. Een bewegende auto die remt bijvoorbeeld, zet de beweging om in warmte, waarna het die warmte afgeeft aan de omgeving. (Elektrische auto’s kunnen deze warmte trouwens terugwinnen om zo hun batterij weer aan te vullen.) Een omzetting van energie van de ene in de andere vorm is niet 100% efficiënt. De term ‘rendement’ zegt iets over hoe efficiënt energie wordt omgezet naar de gewenste vorm. Als we dus alleen kijken naar de voor ons nuttige energie, treedt er bij iedere omzetting verlies op. Dus: hoe minder stappen, hoe meer we overhouden. Direct zonne-energie (UV-straling en warmte) omzetten in elektriciteit, zoals bij een zonnepaneel waarvan de opgewekte energie direct gebruikt wordt, is relatief efficiënt. Zou je deze elektriciteit eerst nog gebruiken om waterstof te maken, en deze waterstof later weer als energiebron gebruiken, dan houd je veel minder over. Soms is zo’n extra stap echter nodig, omdat we bijvoorbeeld zonne-energie willen opslaan voor ’s nachts of voor de winter.

Onstuitbare groei
Nu mag dan pas een fractie van de energie duurzaam worden opgewekt, de groei ervan is niet te stuiten. De energietransitie wordt wel eens de grootste revolutie sinds het internet genoemd: twintig jaar geleden had niemand het, nu is het niet meer weg te denken. Werden er in 2016 31.000 zonnepanelen per uur geïnstalleerd; in 2017 is de hoeveelheid opgewekte zonne-energie in Nederland nog eens met 40% toegenomen.

Toename van zonne-energie en andere soorten duurzame energie in Nederland. Bron: CBS.

Er zijn nog kansen genoeg voor zonnepanelen om te groeien: in 2015 was pas 6% van alle huishoudens voorzien van zonnepanelen. Als je breder kijkt en naast daken ook oppervlakte op zee en agrarisch gebied meerekent, hadden we in 2017 12,1 km² aan zonnepanelen, terwijl er in Nederland wel 5500 km² beschikbaar is. Zouden we het hele beschikbare oppervlak benutten, dan wordt de hoeveelheid zonne-energie wel 450x zo groot als nu. En dan hebben we nog niet eens meegerekend dat zonnepanelen door technische ontwikkelingen een steeds hoger rendement zullen krijgen.

Relatieve oppervlakte van zonnepanelen in Nederland: er is nog veel ruimte voor groei. Afbeelding: Anouk Schuren, cijfers: Solar Trendrapport 2018.

Windenergie
Ondanks de indrukwekkende ontwikkelingen zijn het echter niet zonnepanelen maar windmolens die de meeste duurzame energie opwekken in Nederland. Naast windmolens op land worden er sinds kort windmolenparken op zee gebouwd. Met name die laatste soort zal enorm gaan groeien. De prijs van windparken op zee is zo sterk gedaald dat ze tegenwoordig zelfs zonder subsidie gebouwd kunnen worden. (Ter vergelijking: de fossiele sector wordt jaarlijks ondersteund met 7,6 miljard subsidie; bijna 450 euro aan belastingcenten per Nederlander.) Recent zijn er plannen bekend gemaakt om de twee bestaande windparken op zee uit te breiden met drie nog veel grotere parken. Samen zouden die in wel 40% van de elektriciteitsvraag kunnen voorzien.

Toename van windenergie in Nederland. Bron: CBS.

De verschillende verschijningen van windenergie
Omwonenden zijn meestal niet blij met de plaatsing van grote windmolens. Bovendien is er veel staal nodig om ze te bouwen. Nieuwe ontwikkelingen in windenergie zouden hier wel eens een einde aan kunnen maken. Nederland speelt als ‘molenland’ een grote rol in de internationale innovatiewedloop. Zo ontwikkelt het Nederlandse bedrijf Ampyx Power een ‘windmolen’ met zweefvliegtuigen. Windenergie wordt met name opgewekt door de uiterste puntjes van de wieken. Als je de hele constructie weglaat en alleen die puntjes van de wieken gebruikt, heb je een bijna onzichtbare windmolen terwijl je veel minder materiaal nodig hebt. Zweefvliegtuigen die via een kabel vastzitten aan de grond en eenzelfde soort beweging maken als de wieken van een windmolen leveren daarom ook energie op. Ook bestaan er liggende windturbines voor op flatgebouwen die niet opvallen, wederom een Nederlandse uitvinding.

Mochten we het met ons dichtbevolkte maar kleine landje niet redden met de opwekking van duurzame energie, dan kunnen we die altijd nog importeren. In Noord-Afrika en het Midden-Oosten is namelijk een wedloop gaande wie het grootste zonnepark heeft. Een deel van deze energie heeft als doel naar Europa te worden geëxporteerd.

Wat als het donker en windstil is?
Wanneer zon en wind meer dan 80% van de elektriciteit gaan leveren, moeten er extra maatregelen getroffen worden om de leveringszekerheid op peil te houden, zowel om elektriciteit beschikbaar te hebben op momenten zonder zon als wind, als om overbelasting tegen te gaan wanneer er ‘teveel’ zon of wind is.
Op dit moment zijn er pieken en dalen in de elektriciteitsvraag: ’s avonds rond etenstijd piekt de vraag en ’s nachts zakt deze weer in. Gascentrales zijn voor deze pieken uitermate geschikt omdat je ze naar wens aan- en uit kan zetten. Zonne-energie wordt vaak juist overdag opgewekt als we niet thuis zijn. Wanneer we grootschalig overgaan op zonne- en windenergie, kunnen batterijen (per huis of centraal) uitkomst bieden. De elektrische auto is hierop de ideale aanvulling: omdat auto’s 90% van de tijd stilstaan, kunnen ze hun niet-gebruikte acculading binnenkort terugleveren. Dit kan zowel per huishouden als aan het algemene energienet. Van een volle autobatterij kan een huishouden bijna een week draaien. In de Utrechtse wijk Lombok wordt dit principe al toegepast en er is veel interesse om het uit te breiden naar andere gebieden. Ook kunnen slimme apparaten een oplossing vormen. Je wasmachine schakelt dan bijvoorbeeld in zodra de zon schijnt, en je auto laadt op wanneer er een overschot aan energie wordt opgewekt. Over een heel jaar gezien zijn de obstakels groter. In de winter leveren zonnepanelen ongeveer 5 keer minder op dan in de zomer, terwijl juist in deze koude periode veel meer energie wordt verbruikt voor verwarming. Gelukkig vullen de zon en wind elkaar goed aan: wanneer de zon veel schijnt (in de zomer) waait het minder. In de winter wordt er juist veel meer windenergie opgewekt.

Waterstof
Toch zal dit waarschijnlijk niet voldoende zijn om de hogere vraag in de winter op te vangen. Batterijen zijn ook niet geschikt voor maandenlange opslag omdat ze langzaam leeglopen. Een oplossing die daarom wordt genoemd, is waterstof. Water kan, met behulp van overtollige (wind)energie worden omgezet in waterstof (en zuurstof als restproduct – wat in de tuinbouw nog van pas kan komen). Waterstof kan (onder zeer hoge druk) via pijpleidingen worden vervoerd. Het houdt zoveel energie vast, dat het explosief is: wanneer het in contact komt met zuurstof, komt al die energie in één keer vrij. Door het op gecontroleerde manier in contact brengen met zuurstof kan deze energie gebruikt worden om elektriciteit op te wekken (of auto’s op te laden rijden). Nieuwe windmolens kunnen energie in waterstof opslaan wanneer het energieaanbod de vraag overstijgt. Deze techniek staat echter nog in de kinderschoenen, dus het is afwachten hoe goed het werkt. Het aanleggen of aanpassen van het elektriciteitsnet en het opwekken van voldoende zonne- en windenergie zijn waarschijnlijk de grootste uitdaging in de energietransitie. Het wordt een spannende tijd.

Elektriciteit en warmte in huis
Zoals we net gezien hebben, ligt de techniek om elektriciteit en verwarming duurzaam op te wekken in principe klaar. Hoewel ze in aantal sterk zullen moeten toenemen, kunnen zonnepanelen en windmolens onze elektriciteit opwekken. Verwarmen en koken zal, in plaats van met gas, ook elektrisch gebeuren. Hiervoor zijn inductiekookplaten, gecombineerde zonne- en warmtepanelen, zonneboilers en warmtepompen te koop. Het is niet voor niks dat nu ook de installateurs de gasverslindende CV-ketel willen gaan uitfaseren.

Energie opgewekt voor elektriciteit en warmte in Nederland in 2016. Gas (met name voor verwarming) vormt nu nog het leeuwendeel van de energie die we in huis gebruiken. Biomassa wordt ook tot duurzame energie gerekend, maar staat hier apart omdat het niet écht duurzaam is. Afbeelding:
Anouk Schuren, cijfers: CBS.

Nieuwbouw wordt binnenkort alleen nog maar energieneutraal en gasloos opgeleverd. Deze huizen zijn zo energiezuinig dat ze met eigen zonnepanelen alles opwekken wat ze nodig hebben. Ook bestaande huizen kunnen nu al volledig energieneutraal worden gemaakt, al heeft dat wat meer voeten in aarde omdat er eerst betere isolatie en een ventilatiesysteem moeten worden aangebracht. Het grootste struikelblok leken de kosten (€18.000 per bestaande woning), maar oplossingen hiervoor worden reeds uitgetest. In Heerhugowaard is een proef bezig waarbij een hele wijk energieneutraal wordt gemaakt. De kosten worden voorgeschoten door het bouwbedrijf en bewoners betalen deze lening terug met hetzelfde maandbedrag dat ze voorheen aan de energierekening kwijt waren. Wanneer ze verhuizen, gaat de lening over op de nieuwe bewoners. Bovendien wordt verwacht dat de kosten voor duurzame verwarming flink gaan dalen wanneer ze grootschaliger worden toegepast.

Warmtenet
Voor oude huizen in dichtbevolkte gebieden zijn warmtepompen moeilijker te realiseren. In dit geval kunnen warmtenetten een uitkomst bieden. Hierbij worden huizen van warm water (voor de radiatoren) voorzien door een centraal buizenstelsel in de woonwijk. Het water kan op verschillende manieren verwarmd worden, zoals met restwarmte van industrie, verbranding van biomassa, geothermie (aardwarmte) of warmtewisseling van oppervlaktewater. Welke bron het meest geschikt is, hangt van de locatie af. Geothermie en oppervlaktewater zijn hierbij de meest duurzame energiebronnen (wanneer de industrie verduurzaamt zal er minder restwarmte zijn), maar zijn waarschijnlijk niet overal goed toepasbaar.

Transport
Denk je aan duurzaam vervoer, dan denk je waarschijnlijk al snel aan de elektrische auto. De elektrische auto is sterk in opkomst. De angst om met een lege accu te staan, vormt op dit moment een groot obstakel, al neemt de actieradius in rap tempo toe.

Aantal elektrische + hybride auto’s in Nederland. De volledig elektrische auto is bij in de minderheid, maar zijn populariteit stijgt. Afbeelding: Anouk Schuren, cijfers: CBS.

Maar wat nou als je in de toekomst helemaal geen laadpalen nodig hebt? Misschien zitten we wel in een overgangssituatie: omdat we ‘gewend’ zijn te moeten stoppen bij een tankstation, passen we ditzelfde principe toe met elektrische laadpalen. Dat je ook elektriciteit kunt opladen tijdens het rijden, laten trolleybussen zien. In Zweden worden al wegen gebouwd met een ‘onderleiding’ waar auto’s worden opgeladen als ze er overheen rijden. Een andere innovatie is het direct opladen met zonnepanelen op de auto zelf.

Dit soort zonne-auto’s kennen we al van de jaarlijkse Solar Challenge, maar binnenkort zal het principe ook gebruikt worden voor normale auto’s. Afbeelding: Nuon Solar Team, via Flickr.com.

Lange tijd leek onmogelijk om auto’s volledig met zonne-energie aan te drijven. Een staaltje Neerlands trots kan hier verandering in brengen. Studenten van de TU Eindhoven hebben een bedrijf opgericht om elektrische zonne-auto’s op de markt te brengen. De eerste exemplaren van deze Lightyear One rollen eind dit jaar van de band. Potentieel kunnen dit soort auto’s met veel kleinere batterijen af omdat ze hun energie opwekken tijdens het rijden, in plaats van grote hoeveelheden op te moeten slaan bij een oplaadpaal. Met een huidig batterijgewicht van 500-600 kg is er daarom veel winst te behalen op het gewicht van de auto, wat een lager energieverbruik met zich mee kan brengen.

Elektrische auto’s zijn, vanwege hun accu, vervuilender om te produceren dan benzine-auto’s. Omdat ze tijdens gebruik echter veel schoner zijn, zijn ze netto minder belastend voor het milieu. Hoe langer je ermee doorrijdt, hoe groter het positieve effect is. Elektrische auto’s lijken bovendien veel langer mee te gaan dan hun benzine-equivalenten, wat het verschil met benzine-auto’s verder vergroot. Hoeveel langer e-auto’s meegaan moet nog blijken aangezien ze nog niet zo lang rondrijden.

Hoewel een elektrische auto onmiskenbaar een verbetering is ten opzichte van een benzine- of dieselauto, is géén elektrische auto nog een stuk duurzamer. Als je erover nadenkt, is het een gek idee dat een voertuig dat gemiddeld 75 kilo (1 persoon) vervoert, zelf meer dan 1000 kilo weegt. 95% van de energie zit in het vervoeren van de auto zelf; slechts 5% in het vervoeren van de persoon die erin zit. Zelfs met een lichtere zonne-auto zal een aanzienlijk deel van het totaalgewicht in de auto zitten. En dan is het staal waar auto’s van zijn gemaakt, ook nog niet op een duurzame manier te produceren (zie verderop).

Batterij, waterstof en mierenzuur
Waar de elektrische auto door zijn snelle opmars de waterstofvariant in lijkt te halen (op korte termijn althans), is het afwachten hoe de balans voor bussen en vrachtwagens valt. Omdat deze zwaarder zijn en vaak langere afstanden moeten overbruggen, zouden elektrische varianten enorme batterijen met zich mee moeten torsen. Er zijn dan ook varianten in ontwikkeling met een batterij, waterstof en met mierenzuur als brandstof.

Omdat een auto altijd relatief veel grondstoffen en energie per persoon zal kosten, zal er voor échte winst een revolutionair ander voertuig moeten komen dat lichter is en minder grondstoffen kost. De deelauto is één van de hypes om te besparen, maar soms moeten we ook kijken wat er nú al mogelijk is. Zijn een bus of trein in feite niet het ultieme deelvoertuig? Als je op dit moment écht schoon wilt reizen over een afstand die je niet kunt lopen of fietsen, dan kan je het beste de trein nemen. Treinen rijden sowieso al elektrisch, en sinds 2017 rijdt de NS volledig op windenergie waardoor ze in principe geen enkele uitstoot meer hebben.

Het Duitse bedrijf SkySails maakte tot 2016 vliegers voor schepen. Afbeelding: Reederei Wessels (via Wikimedia Commons).

Lucht- en scheepvaart
Omdat we veel wegkilometers maken, ligt onze grootste directe uitstoot op dat gebied. Lucht- en scheepvaart zijn echter extreem vervuilend en veel moeilijker te ‘elektrificeren’ dan vervoer over land. Eén retourvlucht van Londen naar New York kost net zoveel energie als een jaar lang je huis verwarmen.
Scheepvaart vormt nu 3% van de wereldwijde CO2-uitstoot, maar in 2050 naar verwachting wel 17%. Elektrische veerponten en binnenvaartschepen zijn een paar lichtpunten in deze vervuilende sector. De echte uitdaging ligt echter in het overzeese transport met vracht- en containerschepen (zie ook het kader hieronder). Zeil- en vliegerschepen worden hiervoor ontwikkeld, maar deze zijn trager en gebruiken ondanks een besparing van tien tot zestig procent nog steeds veel brandstof.

Technische oplossingen zijn niet automatisch de meest effectieve: 90% van de spullen die we gebruiken, zijn verscheept vanuit een ander continent. Deze schepen vervoeren goederen omdat daar vraag naar is. Naast het verduurzamen van de schepen zelf, kunnen we ook hun aantal sterk laten krimpen door meer gebruik te maken van lokaal geproduceerde spullen, of door simpelweg minder vaak nieuwe spullen te kopen door ze langer te gebruiken.

Over de precieze schade die vliegverkeer aanricht is discussie, omdat het naast CO2 ook andere stoffen uitstoot en omdat dat op grote hoogte schadelijker is dan aan de grond. Schattingen lopen uiteen van 2-5% van de wereldwijde uitstoot. In 2050 kan dit zelfs oplopen tot 27% (mede omdat andere sectoren wél zullen verduurzamen).
Ook met elektrische vliegtuigen worden de eerste babystapjes gezet. Het batterijgewicht zal echter altijd een probleem blijven, en ook vliegen met waterstof heeft zijn beperkingen omdat enorm grote en zware tanks nodig zouden zijn om de waterstof in op te slaan. Biodiesel is niet geschikt omdat het bij de lage temperaturen hoog in de lucht te stroperig wordt. Van alle sectoren is de internationale luchtvaart een van de moeilijkste om te verduurzamen.


Het aantal Nederlandse vliegtuigpassagiers nam in 45 jaar toe van 2,8 tot tot bijna 38 miljoen per jaar. Afbeelding: Wereldbank.

Ook voor vliegen geldt dat techniek niet alles op kan lossen. We vliegen veel meer dan een paar jaar geleden: in 45 jaar tijd is het aantal vliegtuigpassagiers vertienvoudigd. Het aantal Nederlandse passagiers werd zelfs 13x zo groot. Minder of niet meer te vliegen is effectiever dan welke moeizame verduurzaming aan vliegtuigen ook. Het is een persoonlijke afweging: moeten we echt ieder jaar naar Thailand op vakantie, of is een weekje Frankrijk ook prima?

Voor de industrie kan de gaskraan nog niet dicht…
De productie van een aantal veelgebruikte materialen zoals staal, glas, aluminium en cement (grondstof voor beton) zijn temperaturen ruim boven de 1000 °C nodig. Het opwekken van deze warmte met duurzame energie is een grote uitdaging. We hebben eerder gezien dat elektriciteit gebruikt kan worden om huizen te verwarmen, maar voor dit soort temperaturen is het financieel gezien niet efficiënt. De gigantische hoeveelheid elektriciteit die nodig zou zijn, kan beter gebruikt worden voor andere doeleinden. Twee andere opties zijn zonne-ovens en waterstof. Met waterstof kan potentieel genoeg warmte worden opgewekt voor industriële processen, maar hiervoor zou het productieproces moeten worden aangepast. De eerste waterstofovens worden op dit moment gebouwd en de verwachting is dat het nieuwe procedé binnen 20 jaar is uitontwikkeld. Wel is er veel extra elektriciteit nodig om de benodigde hoeveelheid waterstof te produceren. Dit zou een grote druk leggen op de toch al grote uitdaging om genoeg duurzame elektriciteit op te wekken.
Zonne-energie is een andere optie. Zogenaamde zonne-ovens werken zoals je vroeger met een vergrootglas gaatjes brandde in een stukje papier: ze weerspiegelen zonnestralen en focussen die op een enkel punt. In Frankrijk staat al sinds 1970 een grote zonne-oven die temperaturen boven de 3000 °C kan bereiken.

De in 1970 gebouwde zonne-oven in Odeillo, Frankrijk. Afbeelding: Björn Appel (via Wikimedia Commons).

Toch zijn er nog grote uitdagingen. Opschaling is er één van: om aan de jaarlijke warmtevraag van de industrie te voldoen, zouden meer dan 21.000 zonne-ovens zoals in Odeillo nodig zijn. Daarnaast moet de temperatuur gestuurd kunnen worden. Zo is er voor de productie van cement eerst 1000 °C nodig, maar in een volgende stap 1400-1500 °C. Het ’s nachts afkoelen en overdag weer opwarmen kan grote schade aan het fabrieksgebouw aanrichten. Het overnacht opslaan van de benodigde hoge temperaturen is op dit moment nog niet mogelijk.

Ook voor de productie van zonnepanelen, windmolens en accu’s van elektrische auto’s zijn temperaturen tot 2000 °C nodig. Het klinkt tegenstrijdig om fossiele energie te gebruiken voor de productie van duurzame energie-opwekkers, maar tot het moment dat we deze hoge temperaturen óók duurzaam kunnen opwekken, kunnen we de oprakende hoeveelheden fossiele energie maar beter hiervoor gebruiken. De hoeveelheid energie die een windmolen in totaal opwekt is 80x groter dan de hoeveelheid (fossiele) energie die nodig was om de windmolen te maken. Zonde dus om die kostbare fossiele energie zomaar te verbranden om elektriciteit op te wekken, als je er zoveel meer mee kunt!

Momenteel bevat vrijwel elk gebouw gewapend beton, waarvoor zowel staal als cement nodig is. Naast verduurzaming van de bestaande staal- en cementindustrie is er wederom een andere oplossing voorhanden: een houtskelet kan een goed alternatief zijn voor beton (hoewel ook dat qua duurzaamheid kritisch bekeken moet worden). Mocht hout niet geschikt zijn, dan is hergebruik van beton (of zelfs hele gevels) eventueel nog een optie om veel energie (en grondstoffen) te besparen.

Olie als onmisbare grondstof
Tot nu toe hebben we vooral gekeken naar energie, om elektriciteit, warmte of beweging (vervoer) te produceren. Fossiele stoffen, met name olie, worden echter ook gebruikt als grondstof voor plastic, medicijnen, kunstmest, pesticiden, asfalt, verf, inkt, autobanden en nog talloze andere dingen. In dit geval is er niet altijd sprake van CO2-uitstoot, maar in het kader van het opraken van fossiele brandstoffen, zullen er toch alternatieven moeten worden gevonden.

Een kwart van de fossiele brandstof wordt niet gebruikt voor energie, maar als grondstof. Afbeelding: Energieagenda 2016.

Plastic
Plastic is één van de bekendste olieproducten. Oók bekend zijn de problemen met plastic soep. Biologisch afbreekbare alternatieven gemaakt van plantenvezels, melk of schimmels hebben dus meerdere voordelen tegelijk. Ook het plastic duizenden jaren intact blijft, kunnen we nog gebruiken wanneer producten een lange levensduur moeten hebben. Voor dat doeleinde is het dan ook belangrijk om het plastic dat nu toch al rondslingert, her te gebruiken.

Asfalt
Voor 1 kilometer wegdek zijn 320 vaten olie nodig. Beton is een alternatief, maar ook dat kan nog niet duurzaam worden geproduceerd. Een ander idee won in 2010 de Incheon International Design Award: wegen van zandsteen, besproeid met de S. pasteurii bacterie. Deze bacteriën binden de broze zandsteen tot een compact en stevig geheel. Het idee lijkt sinds de prijs echter nooit meer te zijn doorontwikkeld.

Kunstmest
Kunstmest met stikstof wordt gemaakt met gas: het bindt stikstofgassen uit de lucht. Met waterstof zou dit chemisch gezien ook kunnen, al maakt dat het proces duurder. Mocht er geen grootschalige kunstmest meer kunnen worden geproduceerd, dan heeft dat grote implicaties op de wereldwijde landbouw. Landbouw zonder kunstmest is mogelijk, als in de vergetelheid geraakte principes als wisselteelt worden toegepast, maar het is nog de vraag of dat voldoende is om 7,6 miljard monden te voeden.

Meer dan techniek
Kortgezegd: het gaat niet gemakkelijk zijn om volledig los te komen van fossiele brandstoffen. Er zijn tal van veelbelovende technieken en ontdekkingen, maar of die levensvatbaar zijn is afwachten. Deels is dat een technische kwestie, deels een politieke en sociale: komt er budget beschikbaar om nieuwe technieken door te ontwikkelen en grootschalig uit te rollen? Het hangt samen met prioriteiten: meer geld voor de energietransitie betekent misschien minder geld voor defensie of sociale zaken. Op termijn zal deze investering zich natuurlijk wel terugbetalen: waar we nu steeds opnieuw blijven betalen voor een vat olie of een kuub gas, zijn de zon en wind natuurlijk gratis.

Voordat we door de kosten onze motivatie verliezen is het daarom goed om er even bij stil te staan waarom we dit dan toch doen. Fossiele energie is in feite niks anders dan zonne-energie die miljoenen jaren geleden is opgeslagen in planten. Al een eeuw lang verbranden we energie die er miljoenen jaren over heeft gedaan om te ontstaan. Op dit tempo maken we het snel op. Nu hebben we een kans om diezelfde zonne-energie op een veel directere manier te gebruiken. Waar wachten we op?

Anouk Schuren (1990) heeft Biomedische Wetenschappen gestudeerd aan de Universiteit Utrecht en doet momenteel promotieonderzoek bij het Universitair Medisch Centrum Utrecht. Zij hoopt haar wetenschappelijke kennis te kunnen gebruiken om onderwerpen over biologie, medische wetenschap en duurzaamheid toegankelijk te maken voor een breed publiek.