Surplus
Onze maatschappij veranderde drastisch, toen we zo’n 200 jaar geleden ontdekten dat er onder de grond een goedje verstopt zat. Een goedje, dat wanneer je het verbrande, een enorme hoeveelheid energie losliet. Dat zijn natuurlijke de fossiele energiebronnen kool, gas en olie.
We noemen die fossiel omdat ze ontstaan zijn uit oude bomen, planten en plankton, die 100-200 miljoen jaar lang onder de grond hebben gelegen. Een energiebron omdat het in feite honderden miljoenen jaren aan opgevangen zonlicht is. De druk van alle aarde die erboven lag heeft de energie die in de bomen en planten zit heel sterk gecomprimeerd. Dat is wat deze bronnen zo’n hoge energiedichtheid heeft gegeven.
Door deze ontdekking versnelde plotseling het traject, waar we als mensheid al opzaten, enorm.
Even nerden: Op een fundamenteel niveau, kan elke vorm van leven bestaan omdat ze energie tot zich nemen (bijv. door te eten) om zichzelf in leven te houden. Dit wordt ook wel beschreven als het tegengaan van de wet van entropie (als je wil kun je hier ook de tweede wet van de thermodynamica in herkennen).
Wanneer levensvormen hier efficiënter in worden hebben ze een evolutionair voordeel. Het kost hen minder om te overleven en daardoor is er meer over voor voortplanting of het voeden van kinderen. Maar als je minder nodig hebt is de kans ook groter dat je past in een ecosysteem (als in “survival of the fittest”).
Bij dieren zie je dit door bijvoorbeeld een efficiëntere lichaamsbouw. Of doordat ze in symbiose leven met andere organismen. De diersoorten die een kant op (co-)evolueerden dat ze energie overhielden zien we in grotere getale.
De mens heeft dit ook gedaan, hoewel op andere manieren. Door (1) meer met minder te doen, (2) energie toe te voegen, of (3) door beschikbare of gecreëerd energie uit te smeren over de tijd.
Door samen te werken (en we konden specialiseren) en techniek (zoals manden en gereedschap) te gebruiken werden we efficiënter en konden we met minder energie af.
Het gebruik van dieren (de os achter de ploeg) is een manier om je beschikbare energie te vergroten. Vele maatschappijen hebben dat ook door middel van slavernij gedaan.
Het stoken van vuur is een manier om opgeslagen energie uit het verleden nu te gebruiken om ons warm te houden. Doortrekken nadat je een gebied leeg gejaagd hebt, is een manier om de tijd z’n werk laten doen en wat je genomen hebt weer te laten herstellen. Met de nodige balans, waar de populatie dieren of het bos weer kan aangroeien, is dit een hernieuwbare manier van energie toevoegen.
Dat gebeurde (en nog steeds niet) natuurlijk niet altijd met de nodige balans, en dan is het meer het verbruiken van een bron (zoals bijvoorbeeld bij het geheel op kappen van bossen of bij de extinctie van de megafauna in Australië zo’n 40.000 jaar geleden). Hold that thought.
Maar in beide gevallen gebruikten de mensen vroeger al meer energie dan dat ze zelf op dat moment creëerden.
De andere manier is om energie op te slaan door wat er vandaag over is te bewaren voor morgen (de eekhoorntactiek). Hierdoor vergroot je de kans dat je ook morgen genoeg hebt.
Het eind van de laatste ijstijd (De Jonge Dryas) luidde een periode in met een uitzonderlijk stabiel klimaat. In een zeer trage “revolutie” van zo’n 3.000 tot 5.000 jaar, ontstonden op steeds meer plekken groepen mensen die gewassen gingen verbouwen. Langzaam maar zeker ontstonden zo ook vaste nederzettingen en later steden en landen.
📔 David Graeber & David Wengrow - The Dawn of Everything
Het verhaal wat we hier meestal over vertellen is dat het dankzij ons vernuft is dat we zo’n fantastische techniek hebben ontwikkeld die ons efficiënter maakt.
Of landbouw werkelijk efficiënter is valt te betwisten, maar dat is ook eigenlijk niet het belangrijkste verschil met verzamelen. Veel belangrijker is dat het mogelijk maakte dat we eten (en dus energie) konden opslaan. Graan blijft een tijd goed en zo kon je het exces van het ene jaar bewaren.
Hierdoor was jouw groep beter bestand tegen een slechte oogst het jaar erna. Een enorm evolutionair voordeel. En ook een voordeel ten opzichte van andere volkeren.
Dit werkte als een speer. De bevolking nam hierdoor toen: Van 4,5 miljoen 10.000 v.Chr., 70 miljoen 2.000 v.Chr., tot 500 miljoen wereldwijd in 1500 n.Chr.
Maar al deze manieren van energie slimmer gebruiken, toevoegen aan het systeem of uitsmeren waren nog niks vergeleken met de extra energie die we met fossiele energie het systeem in konden stoppen.
Een vaatje olie bevat het energie-equivalent van 10.000 mens-uur werk. Of anders uitgedrukt, een vat olie bevat net zoveel energie als een mens in 5 jaar kan verzetten.
De oliereserves zijn in feite een enorme batterij van opgeslagen zonlicht, die we opeens tot onze beschikking hadden. Een energiebron die nagenoeg volledig los stond van onze arbeid. Deze influx aan energie heeft vrijwel alles in onze maatschappij zoals die nu is mogelijk gemaakt.
Want in plaats van dat we alle energie die processen kosten in het moment met onze eigen handen moesten maken, hebben we de turbo van opgeslagen energie uit het verleden kunnen aanzetten.
And we’re off…. Rente vs de erfenis
Het bijzondere aan fossiele bronnen van energie is, dat we niet hoeven te betalen voor de productie ervan. We hoeven het niet te creëren, het is er gewoon. We hebben het slechts op te graven en te verplaatsen.
Dat kost natuurlijk ook wat energie om te doen. Maar in termen van energie die olie opleverde vs de energie die het opgraven/verplaatsen ons kostte, had olie een belachelijk hoge ratio, 100 tegen 1! Dus elke keer dat we er 1 kWh instopte kregen we er 100 terug.
Dit heet de de Energy Return on Energy Invested (ERoEI).
Dat kost natuurlijk energie en dus geld, maar dat is dus slechts een fractie van de échte prijs.
Hierop zijn we helemaal losgegaan. We hebben enorme economische groei gehad de laatste 50-100 jaar. Maar die groei is vrijwel 1op1 gekoppeld aan een toename van ons energieverbruik.
Our World in Data - Primary Energy Consumption
Our World in Data - Global GDP over the long run
Energieblindheid
Formules in Economische Groei spreken altijd van een verband tussen de output als een functie van arbeid en kapitaal. Daarmee vertellen ze verhaal dat de economische groei voortkomt uit hard werken en onze innovativiteit.
Maar daarin vergeten ze gemakshalve wel de hoeveelheid energie die erin gestopt wordt. We zijn blind voor hoe bepalend de beschikbaarheid van goedkope energie voor onze welvaart is geweest.
We hebben natuurlijk enorm veel futuristische techniek ontwikkeld. Maar wanneer je energie meeneemt in je blik dan nuanceert dat het idee van de superioriteit van menselijk vernuft wel.
Alles wat we doen gebruikt energie. Olie, gas en kool nog steeds met stip bovenaan om die energie te genereren. In 2023 waren die drie in de VS nog verantwoordelijk voor 82% van het totaal.
Een groot deel van de energie (zo’n 2/3e) wordt direct gebruikt (voor het verwarmen van huizen en kantoren, in de industrie of in transport).
Voor zo’n 1/3e wordt er eerst elektriciteit van gemaakt om vervolgens te gebruiken en gebruiken we voor elektrische apparaten.
Een hoopvol element van dit plaatje is dat we in het proces nog 2/3e van de gehele input verliezen. Hoopvol, omdat dat voor de opkomende elektrische alternatieven veel minder is.
Energy Consumption US 2023
Energy Consumption NL 2017
Nu gebruikt alles energie, en omdat dat zo goedkoop is kan het financieel uit. Maar niet wanneer je het bekijkt door een lens van energie.
Landbouw kan economisch deels uit. Natuurlijk mede omdat het op enorme schaal werkt en machines en techniek gebruikt. En dan nog subsidiëren we het flink. Samen kan het economisch uit dat we zoveel voedsel produceren.
Maar dat eten zo goedkoop is, is ook een gevolg van goedkoop gas waarmee we de kunstmest produceren.
Met goedkope energie produceren we al onze spullen en vervoeren we het over de wereld.
Met goedkope energie bouwen we matig geïsoleerde huizen en kantoren, en bouwen we de infrastructuur op auto’s en vliegtuigen.
Met goedkope energie accepteren we dat zo’n 66% van onze energie niet het einddoel haalt maar verliezen in het proces.
En natuurlijk gebruikte wij hier in Nederland de export van “ons gas” om onze staatsbegroting uit te breiden en lekker op grotere voet te leven.
Die groei is dus afhankelijk van het goedkoop voorhanden zijn van energie.
En toen Rusland Oekraïne binnenviel hebben we gezien wat er gebeurt als gas opeens niet meer goedkoop beschikbaar is. Gasprijzen en stroomprijzen schoten omhoog.
Dat zagen huishoudens meteen in hun energierekening. En erna nog een keer doordat alles wat gas nodig heeft in het productieproces duurder werd.
Alsof we altijd door kunnen
Het pijnlijke aan dit verhaal is dat we ons hebben gedragen alsof dit zo voort kan duren (los van de uitstoot, waarover later meer).
Ik schreef al, we hebben ons gedragen alsof die energiebron er gewoon is. Maar, het is opgeslagen zonlicht. Alle olie, gas en kool die onder de grond lag is een gevolg van een proces van tientallen tot honderden miljoenen jaren. Een batterij vol energie, die we nu in 100-200 jaar leegtrekken.
Dus zo voortduren kan het natuurlijk niet. Het opladen is een natuurlijk proces geweest. In theorie zou je die ook weer kunnen aanvullen. Maar we maken het zo ontzettend veel sneller op dan dat het gecreëerd kan worden dat dat niet kan.
Je kunt het vergelijken met dat we hebben gedaan alsof we leefden van het dividend, maar in werkelijkheid leefden van de erfenis. En die kan opraken. Natuurlijk kan die opraken!
De reserves in Rusland en de petroleumstaten in het Midden-Oosten hebben nog best veel. Maar in de VS is er al en masse overstapt op fracken om zo het onderste uit de kan te halen. Dat is een erg smerig (watervervuiling, methaanlekkages, giftige gassen en chemicaliën die vrijkomen) en vernietigend (de kans op aardbevingen neemt toe) proces. In Groningen zijn ze het ook helemaal zat.
We zijn dus op of over het punt gekomen dat - los van alle vervuiling en de CO₂-uitstoot die ermee gepaard gaat (zie een volgend stuk) - de reserves in het Westen dusdanig leeg raken dat we afhankelijk worden van andere regimes.
We moeten dus een keer overstappen op een andere energiebron.
Doen we dat niet, dan moeten we verder zonder energie-erfenis uit het verleden. En als dat gebeurt, wacht ons een enorme kater. De ergste variant dat we alle energie die we verbruiken weer zelf moeten leveren zal niet zo snel gebeuren.
Maar ook nu al zien we dat die voorheen bijna-gratis-energie nu toch steeds duurder wordt, omdat het meer en meer moeite kost om olie en gas te winnen.
Die 100:1 van olie was absurd hoog, en intussen is die gedaald naar 15:1 tot 20:1. Met afnemende reserves komt dit op een gegeven moment te dicht bij 1:1 om het de moeite waard te laten zijn.
Daarmee wordt energie dus duurder en wanneer dat gebeurt legt dat als het ware een belasting op onze groei (net zoals het terugbetalen van de rente op schuld op de begroting van een land).
📺 Nate Hagens - The Great Simplification
Energie-intensiteit
Als je denkt die afhankelijkheid of die inefficiëntie van ons energieverbruik, dat is iets van vroeger, dan heb je deels gelijk. Deze eeuw is het totale verbruik van energie nog wel 50% gestegen.
Maar kijk je naar hoeveel energie die onze economie per euro vraagt (de energie-intensiteit) dan neemt deze wel af. Dat gebeurt wanneer de dienstensector een groter aandeel van het totaal wordt (zoals in rijke Westerse landen).
In veel staatje wordt hierbij echter wel optimistisch vergeten dat het niet gaat om wat je zelf produceert, maar wat je consumeert. Een diensteneconomie die haar productie uitbesteedt aan lagelonenlanden lijkt dan op papier minder energie-intens. In de VS verbruikte de gemiddelde Amerikaan 57 olievaten per jaar. Met import erbij zijn dat er 74.
Alle import en export haal je uit het plaatje als je naar de wereld als geheel kijkt. En doe je dat dan daalt de energie-intensiteit van de economie. Dat maakt ons minder afhankelijk van energie. Overigens is dit deels ook een gevolg van dat een steeds groter deel van de economie financieel van aard is en dus weinig fysieke waarde heeft.
Our World in Data - Energy intensity
Fundamentele verschillen tussen bronnen
Maar wacht, zonnepanelen worden steeds goedkoper toch? Klopt, met het vooruitzicht dat bronnen opraken (en natuurlijk ook met het idee dat broeikasgassen niet duurzaam zijn) zijn er wel slagen gemaakt om andere energiebronnen te ontwikkelen. Nucleair, waterkracht, en met name wind en zonne-energie.
Vanuit een heel simpel duurzaamheidsperspectief, zijn energiebronnen als wind en zon duurzaam omdat ze niet opraken. De zon schijnt elke dag opnieuw en het waait elke dag ergens.
Daarbij is er natuurlijk een theoretisch maximum aan zonnestralen dat op de aarde schijnt en wind uit verplaatsing van lucht die je kunt opvangen. Theoretisch, want in de praktijk ligt dat maximum veel hoger dan de hoeveelheid energie die we nu verbruiken.
Praktisch gezien wordt het maximum meer bepaald door de grondstoffen die nodig zijn voor voor de assemblage en transport van de panelen en turbines. En, dat bouwen kost ook energie. In termen van geld zijn deze intussen kostendekkend. Maar het moet het ook zijn in termen van energie (ERoEI).
Bij zonnepanelen was deze ERoEI eerst negatief, maar nu gelukkig al tussen de 15:1 en 30:1.
Dat is dus goed nieuws. Zonnepanelen zijn dus zowel goedkoper als ook energie-effectiever dan olie. Als deze trend doorzet kunnen we naar een wereld die zwemt in de beschikbare energie.
Maar zonne- en windenergie verschillen op fundamentele manieren met olie, gas en kool. Daardoor is een transitie veel complexer dan simpelweg evenveel capaciteit zonne-energie en windenergie bouwen als dat we nu gebruiken.
1.Betalen voor de techniek van het opvangen ipv voor het extraheren
Ik noemde al dat we in het geval voor olie, gas en kool niet betalen voor het creëren van de energie. We extraheren en transporteren het medium, en soms zetten het nog om naar bruikbare energie zoals benzine.
Voor zonne- en windenergie moeten we de energie van het zonlicht dat op de aarde valt of de kinetische energie van wind vangen en omzetten in elektriciteit. We betalen hier dus ook voor het creëren van de energie.
2.Opvangen zolang het apparaat staat ipv totdat de bron op is
Het fundamentele verschil is dus dat we ons werk niet gebruiken om een bestaande eindige bron verbruiken, maar ons werk gebruiken om machines te installeren die elke dag weer een deel van de dan beschikbare energie vangen.
Dit is op de lange termijn dus de enige duurzame manier. Voor olie bouwen we boorplatformen die uitgespeeld zijn wanneer de reserve op is. Voor zon en win hebben we heel veel panelen en turbines te bouwen (op heel veel plekken). Eenmaal neergezet produceert het dan wel weer “als vanzelf”.
Maar slechts totdat het zonnepaneel of de windmolen stuk gaat. Hoewel de bronnen dus wel hernieuwbaar zijn, zijn het eigenlijk vanuit ons perspectief “herbouwbare” mechanismes om energie te vangen.
Het maximum dat we kunnen opwekken wordt daarmee bepaald door de hoeveelheid materiaal (en dus mijnbouw) we bereid zijn ervoor te betalen. Overigens vraagt het materiaal voor zonnepanelen, windturbines en batterijen wel veel minder oppervlak aan mijnbouw dan een vergelijkbare hoeveelheid energie uit kolen of olie.
3.De energiebron is geen opslag
Een derde verschil voor ons gebruik is dat olie, gas en kool naast de energie ook de opslagvorm zijn. Dat vervoer je en je maakt er bruikbare energie van op het moment dat je het gebruikt (in een motor, gasbrander of elektriciteitscentrale).
De enorme energiedichtheid van olie en gas maakt het heel makkelijk op te slaan en te vervoeren. Iets simpels als een vat does the trick.
Zonne- en windenergie creëren elektriciteit op dat moment. En deze energie moet ook meteen gebruikt moet worden.
En dat is natuurlijk het meest gehoorde bezwaar: de zon schijnt natuurlijk niet altijd en de wind waait niet altijd als je stroom nodig hebt. Zonder voldoende opslagcapaciteit heb je dus niet altijd stroom voorhanden.
Dus naast een manier van opwekken, moeten we ook een manier van opslaan hebben. Dat is nodig om om te gaan met de dagen en de seizoenen.
Maar een batterij werkt nog niet in bijvoorbeeld de mijnbouw of scheep- en luchtvaart. Dat komt omdat olie ongeveer 20x zoveel energie per m3 bevat dan bijvoorbeeld een lithium-ionbatterij (10.000 kWh/m3 voor olie, 250-730 kWh/m3 voor lithium-ionbatterij)
4.Energie vs Elektriciteit
Daarnaast wekken zonnepanelen en windmolens elektriciteit op, niet direct energie. Er kan dus een wereld ontstaan die zwemt in de elektriciteit, maar niet in energie.
Dat is veel schoner, want je hoeft niks te verbranden (zie een volgend stuk over klimaatverandering).
Maar we gebruiken niet voor alles elektriciteit. Hoewel veel energieverbruik aan het elektrificeren is (transport met elektrisch vervoer, verwarmen van huizen met warmtepompen).
Maar dat lukt nog niet overal zoals bijvoorbeeld in de productie van staal omdat de output van elektriciteit daarvoor te laag is. Of bij transport via vliegtuig of schip, omdat je niet zoveel energie kunt meenemen met de huidige batterijen.
Dus vraagt het dat we nog vele technieken moeten ontwikkelen.
5.Olie is meer dan benzine
Ook gebruiken we olie nu voor veel meer dan het maken van benzine. We gebruiken het ook voor mest, medicijnen, asfalt, fijnchemie en het maken van kunststoffen. Hier is nog lang niet voor alles een alternatief.
Een pervers gevolg ervan is dat oliemagnaten nu massaal lobbyen voor plastic, zodat er nog een markt blijft voor hun oliereserves.
Conclusie
Onze gehele welvaart is afhankelijk van het hebben van een goedkope energie. We zijn blind geworden voor de mate waarop dat waar is.
De laatste paar honderd jaar hebben we de paar honderd miljoen jaar opgeslagen energie van zonlicht verbruikt. Deze raakt op en we zullen moeten overstappen.
Maar wanneer je deze vijf verschillen tussen de fossiele bronnen en de hernieuwbare bronnen meeneemt wordt duidelijk dat omschakelen best een opgave is.
Het vraagt nog veel te installeren en nog te ontwikkelen vervangende techniek.
Het vraagt een ander verwachtingspatroon en dat we heel anders omgaan met de energie.
Het zal een heel nieuw geopolitiek spel opleveren waar we de grondstoffen vandaan moeten halen.
Dat gaat wat kosten.
