Over Jacobsons duurzame energie-modellen en zijn rechtszaak

Inleiding
Mark Z. Jacobson is een hoogleraar aan Stanford University. Hij is verbonden aan een onderzoeksgroep op energiegebied die zich al jaren bezig houdt met het ontwikkelen van modellen, die moeten bewijzen dat het mogelijk is de hele aarde in of kort na 2050 op duurzame energie te laten draaien. Jacobson heeft zelf vooral verstand van modellering op de computer en verschijnt in publicaties vaak als lead author.

Jacobson (en zijn groep, maar kortheidshalve laat ik dat hierna weg) hanteren daarbij een nauwe definitie van “schone energie”.
De primaire winning moet plaatsvinden uit wind, waterkracht of zon, een beetje geothermie en golf- en getijdenenergie (WindWaterSolar afgekort tot WWS).
Het wisselende karakter van het aanbod wordt beheerst met Warmte-Koude Opslag (WKO), Phase Change Materials (PCM) in combinatie met Concentrated Solar Power (CSP), de productie van waterstof, en het openzetten van de kraan bij stuwdammen, al dan niet in combinatie  met oppompen. Verder kan het gunstig zijn (in die zin dat het minder kost) om de vraag naar stroom af te stemmen op het aanbod (zet de wasmachine aan als de zon schijnt).

Het schema van Jacobson

Jacobsons ambities gaan verder dan alleen energieneutraliteit. Hij ziet zijn project als iets dat ook schade en doden door luchtverontreiniging tegengaat, netto banen oplevert, en op termijn minder kost. Hij levert dus een soort totaalpakket.
Dat is gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) van december 2015. Zie www.pnas.org/content/112/49/15060 .

Jacobson presenteert dit pakket voor de wereld als geheel, en ook voor 139 landen in het bijzonder. (Ik heb hierover eerder op deze site geschreven onder Hoe 139 landen in 2050 volledig van duurzame energie kunnen leven ).
In het hierna volgende zal ik het voorstel van Jacobson voor Nederland bespreken. Eerst echter de VS.

Jacobson in de VS en het proces.
De VS-versie van Jacobson leidde in de sterk gepolitiseerde VS tot heftige debatten.

Het pakket viel in de smaak bij mensen als Bernie Sanders, diverse filmische grootheden en andere naamsbekende personen, en allerlei milieugroepen. In hoeverre hun mening gedeeld wordt door de samenleving in de VS als geheel, kan ik niet beoordelen. Dat kon wel eens een flink deel zijn.

Het riep ook veel verzet op, ook onder deskundigen en andersgelovige politici, waarvan vooral de meningen van deskundigen in de vakpers terecht kwamen (voor zover ik die gelezen heb).
Dat leidde tot een artikel dd 27 juni 2017, ook in PNAS, “Evaluation of a proposal for reliable low-cost grid power with 100% wind, water, and solar” met als lead author Christopher T.M. Clack (en daarna 20 andere namen, waaronder, naar men zegt, nogal wat beroemdheden). Het is te vinden op www.pnas.org/content/114/26/6722.full . Dit tweede artikel (uitvoerig peer reviewed) hakte in stevige, maar binnen de grenzen van de wetenschappelijke betamelijkheid blijvende, bewoordingen in op het eerste artikel.


De beer was los. Beer Jacobson stapte naar de rechter en eiste ruim 10 miljoen dollar schadevergoeding voor reputatieschade, te betalen door PNAS en door de lead author Clack (de andere 20 werden niet voor de rechter gedaagd). Met name de passage over “modeling errors” bij een professor die daar nu juist zijn brood mee verdiende stampte op de zere teen. Het proces loopt.

Je hebt wetenschappelijke vragen, politieke vragen en juridische vragen.
Zowel het eerste stuk van Jacobson als het tweede van Clack vallen in het wetenschappelijke domein. Ze gaan er over wat er natuurkundig kan, onder welke voorwaarden, en met welke economische kosten en baten. Binnen het wetenschappelijke domein gelden, ook voor linkse professoren die het beste met de wereld voor hebben, de wetenschappelijke regels en dat is in dit geval gewoon een verder doorgevoerde discussie in PNAS.
Vragen over wat wenselijk is, en welk doel hoeveel mag kosten, en wat de prioriteiten horen te zijn horen in het politieke domein thuis. Helaas is het politieke klimaat sterk verziekt en zit er een president (met aanhangende kliek) aan wie dit soort subtiliteiten ook niet besteed is.
Juridische vragen gaan pas spelen als er concrete mensen of rechtspersonen concreet geschaad worden door acties in het politieke domein.
Ik vind het een idiote actie van Jacobson.

Header van het proces van Jakobson

Ik ken de situatie in de VS te slecht om diep op de VS-versie van Jacobson en zijn critici in te gaan. Een minieme steekproef uit de Amerikaanse pers lijkt op te leveren:

  • de Trumpisten hebben er geen zin in en gebruiken bijvoorbeeld het elektriciteitsnet als argument (dat in de VS een stuk beroerder is dan in Europa)
  • op papier vindt de wetenschap het scenario van Jacobson uitvoerbaar
  • de zeer smalle focus van Jacobson op WWS is schadelijk en overbodig, welke bewering vanuit uiteenlopende belangen uitgesproken wordt ‘kernenergie’ ‘CCS’ ‘biomassa’
  • Jacobson veronderstelt technieken die er nog niet of nauwelijks zijn en/of trekt deze technieken veel verder door dan gerechtvaardigd is
  • Sommige dingen kunnen  gewoon niet (een vertienvoudiging van de stuwdamcapaciteit)
  • Het kost teveel
  • Het is veel realistischer om in 2050 80% van de dan nodige energie uit hernieuwbare bronnen te halen, aldus een door velen aangehaalde NREL-studie

Ik kom er op terug in de paragraaf over Nederland.

Jacobson in de geanalyseerde 139 landen samen

Jacobsons energietransitieschema

Wat uitleg bij deze figuur, die dus over de 139 landen samen gaat.

De ‘TW’ die er staan zijn jaargemiddelde Terawatten (Tera = 1012  = 1000miljard). Dus als je dit *8760 uur per jaar doet en *3600 sec/uur, geeft het de geproduceerde energie in een jaar.

Voor Jacobson is 2012 het basisjaar. In dat jaar verbruikten de geanalyseerde 139 landen samen 11953TW vermogen (jaargemiddeld).

Dat is ‘bruto’ omdat er fossiele brandstof deel van uitmaakt.
De binnenkomende (deels fossiele) energie gaat richting drie bestemmingen:

  • Een deel wordt kracht of beweging of bedoelde warmte
  • Een deel gaat in materie zitten (bijv. in plastic of kunstmest). Hiervan telt Jacobson 10% mee.
  • Een deel wordt ongebruikte afvalwarmte.

Als je uit de fossiele brandstof stapt, wordt er geen afvalwarmte meer gemaakt. Dat scheelt uiteraard en die besparing staat in bovenstaand plaatje als bovenste (lichtstgrijze) driehoek.
Verder hoef je geen kolen en olie meer uit de grond te halen en rond te sjouwen en dat scheelt ook (de onderste grijze driehoek).
Tenslotte bespaart Jacobson een beetje als gevolg van menselijk beleid en gedrag. Mondiaal is dat 6,9% in 38 jaar.

In de grafiek betekent ‘BAU’ ‘Business As Usual’. Met andere woorden: men blijft op basis van ongewijzigd beleid fossiele brandstof gebruiken. De BAU-term is dus bruto (dus inclusief de drie grijze driehoeken).
De WWS-term is als alle energie rechtstreeks als elektriciteit wordt opgewekt of rechtstreeks als bedoelde warmte. De omweg via fossiele brandstof vervalt en de WWS-term is dus netto. Dat is het gekleurde deel van de grafiek. In 2050 is dus bruto = netto  geworden.

Al met al komt het mondiaal op neer dat Jacobson de groei, die anders plaatsgevonden zou hebben, wegvangt door het fossiele deel eruit te
snijden. Per saldo is bij hem het energiegebruik in 2012 (bruto) nagenoeg gelijk aan dat in 2050 (bruto = netto).

Jacobson in Nederland
(Eerst even een punt van aandacht. Let wel dat in Nederland bij zon en wind andere ‘Watt-en’ in omloop zijn.
Bij zon in Nederland geeft men de kiloWatt-piek en het aantal kWpiek * 950 heeft het aantal kWh , en dat * 3,6 miljoen het aantal Joule.
Bij wind in Nederland geeft men het nominale vermogen (dat boven een bepaalde windsnelheid niet meer toeneemt) en doet dat * ca 2200 uur op het land en * ca 4000 uur op zee, waarna verder als boven.
Dit systeem komt bij Jacobson ook voor en het kan tot verwarring leiden, dus let er even op.)

De mondiale cijfers (grafiek boven) worden door Jacobson omgezet in nationale cijfers (tabel onder). Hierin die voor Nederland en voor enkele andere landen ter vergelijking.

Vermogenstabel van enkele landen

Je moet dit dus lezen als:
In Nederland zou het BAU-scenario in 2050 leiden tot een jaargemiddeld vermogen van 114,7GW, en het WWS-scenario tot 63,3GW. Het laatste cijfer is 44,84% lager dan het eerste cijfer (laatste kolom).

Het probleem met deze tabel is dat het vermogen in het basisjaar 2012 niet vermeld wordt. Met andere woorden: als Jacobson apart voor Nederland een gekleurde grafiek getekend had als boven, had je wel het rechtereindpunt van de rode en de stippellijn geweten, maar niet het linkereindpunt van beide samen.

Nu hebben wij een CBS en dat zegt dat Nederland in 2012 een jaargemiddeld vermogen had van 103,3GW (bruto), waarvan 61,4GW netto. Het systeem echter van het CBS is niet precies hetzelfde als dat van Jacobson, maar voor de grote lijn van de redenering maakt dat niet heel veel uit. In een gekleurde grafiek voor Nederland apart zou de rode lijn fors omlaag lopen: zo’n 40% in 38 jaar, dus een besparing van 1% per jaar. De huidige praktijk is dat de stippellijn de laatste jaren grofweg om een horizontale lijn wappert. Misschien dat je een beetje daling ziet als je goed kijkt en een beetje optimistisch doet.

Hoe dan ook, als Jacobson zijn zin krijgt, hebben wij in 2050 te verdelen 63,3GW, geheel in de vorm van emissieloze technieken.
De wereld wordt er trouwens een stuk schoner door. Jacobson denkt dat er in Nederland per jaar 6600 mensen minder vervroegd sterven aan Fijn stof (PM2.5) en ozon.

Jacobson stelt voor om de 63,3GW volgens de onderstaande percentages te verdelen (maar verschuivingen binnen dezelfde totaalsom zijn mogelijk). De percentages tellen op tot 100% en dat is die 63,3GW vermogen (over een jaar ca 2000PJ aan energie).

percentages vormen van duurzame energie (Jacobson)

Een voorbeeld.
Wind op het land zou goed zijn voor 5,73% van 63,3GW = 3,63GW.
Let wel: dat is jaargemiddeld. Jacobson voorziet dus 3,63GW * 8760 * 3600 = 114,5PJ.
Het Nederlandse beleid voor wind op het land wil naar 6,00GW, maar dat is nominaal.
Het  Nederlandse beleid voorziet 6,00 * 2200 *3600= 47,5PJ.

Op basis van onderlinge afstand tussen de turbines komt Jacobson tot een energiedichtheid van 7,1W/m2 voor windenergie, te land en ter zee.
Jacobson hanteert voor zonnepanelen op het dak 201W/m2 en op de grond 0,30PJ/km2 .

Het is mij een raadsel hoe je in Nederland CSP wil doen, want die installaties staan tot nu toe alleen maar in hete woestijnen, maar laat ik eens aannamen dat Jacobson weet wat hij zegt. Hij gebruikt deze techniek ook als energieopslag.
Ik neem dan de gegevens van Gemasolar bij Sevilla.

Gemasolar bij Sevilla (0,40PJ op 185 hectare) (recente CSP-inrichting)

Dit alles geeft de volgende overzichtstabel:


Van de 2000PJ moet dus ca 1170PJ op het land opgewekt worden (rest wind op zee).
Deze site focust op Brabant, en dat is indicatief ca 1/7de deel van Nederland, dus een kleine 170PJ voor Brabant.

Mijn mening
Dit is heftig en de vraag is hoe je dat er politiek doorheen krijgt. Ik ga dit in een aantal statements afwerken.

  • Het doel is dat Nederland zijn bijdrage levert aan het Akkoord van Parijs. Daartoe moet de CO2 – concentratie (en die van andere broeikasgassen) niet veel meer stijgen. Dit doel moet bereikt worden.
    Overgaan op duurzame energie is voor het klimaat een middel. Als je van Poetin en meneer Saoedi af wil, is het een doel.
  • Men zou kunnen proberen meer te besparen, zodat we in 2050 nog lager dan 63GW uitkomen.
  • Het WWS-puritanisme van Jacobson leidt in een dichtbevolkt land als Nederland tot grote spanningen, gaat te ver en hoeft niet zo extreem doorgevoerd te worden. Sommige milieugroepen in Nederland hanteren een vergelijkbaar puritanisme: wind en zon zijn halal en de rest is haram. Die dichotomie geeft een lekker gevoel van politieke zuiverheid, maar richt in de praktijk schade aan.
    Men moet niets op principiele gronden bij voorbaat verbieden en altijd eerst te analyseren hoe dingen in elkaar zitten en of een potentiele energiebron, al dan niet na het oplossen van praktische problemen, niet toch een bijdrage aan een oplossing kan bieden.
    Er is weinig op tegen om het pakket te verbreden met een portie biomassa, een portie CO2-opslag onder de grond, een portie restwarmte van de industrie, een portie zoet-zoutwateropbrengst, en mogelijk een portie kernenergie in een nieuw technisch concept dat de huidige problemen sterk vermindert.
  • Ik ben steeds minder iemand van het grote, zuivere gebaar, maar ik word steeds meer een sprokkelaar. Op  deze site staan artikelen over de potentiële opbrengst van mestvergisting, over de potentiele opbrengst van bossen, over restwarmte van datacenters, enz. Geen van deze posten lost op zichzelf alleen het probleem op. Silver bullets bestaan niet.
    Ik voel bijvoorbeeld voor een kritiek in de VS van Dodge (New York, The Energy Collective, zie Critique of the 100 Percent Renewable Energy for New York Plan_nov2013_Dodge ) dat New York (welke stad plus ommelanden best wel te vergelijken zijn met Nederland als geheel) zich lang niet in die mate leent voor zonneenergie als Jacobson zegt, maar ondertussen wel over grote hoeveelheden vergistbaar afval beschikt waar Jacobson niets mee wenst te doen.
  • Als Jacobsons logica breed ingang zou vinden (het doel van zijn werk), zullen er dunbevolkte landen zijn met veel zon, die meer elektriciteit kunnen opwekken dan ze zelf nodig hebben. Met andere woorden: ze kunnen exporteren, waaronder naar Nederland. Nederland importeert nu ook netto energie en ook zonder verduurzaming zal dat steeds meer worden. Waarom geen duurzame stroom importeren over HVDCkabels uit Griekenland of Marokko?
    Wie weet verbetert dat de financiele onevenwichtigheid tussen Noord- en Zuid-Europa.
  • Jacobsons aannames over de mogelijkheden van zon op daken lijken een lichte onderschatting.
  • Maar hoe men het ook wendt of keert, er is nu al behoefte aan forse oppervlakten zonnepark op de grond.
    Men zou er in Brabant goed aan doen om een beleid te ontwikkelen, dat er op gericht is meerdere voordelen tegelijk te bewerken: naast de energieopbrengst ook een rol als flankerend beleid in de landbouwtransitie, en voor de ontwikkeling van extensief grasland dat een natuurwaarde zou kunnen hebben voor weidevogels en insecten.
Zonnepark Bockelwitz-Polditz aan de Mulde (Dld) (foto bgerard)
(Dit park telt 14000 panelen, samen goed voor 3,15MW piek, en was daarmee in 2010 het 130ste park van Duitsland).

2 thoughts on “Over Jacobsons duurzame energie-modellen en zijn rechtszaak”

  1. Is het niet veel belangrijker om te kijken naar hoe huishoudens voordeel kunnen krijgen van de energietransitie, dan steeds maar weer alleen naar joules, palen en m2 te kijken?

    Die grote plannen, de echte energietransitie, gebeurt toch pas als huishoudens verleid worden om duurzame of klimaat neutrale spullen te kopen.
    Zoals
    Kavels koop-windpark
    Zonnepanelen
    Warmtepomp
    WKO
    Elektrische auto

    Die spullen gaan consumenten alleen kopen als ze er voordeel van hebben.
    En een balansbeloning krijgen ipv een meterkastboete

    Daarnaast rekende PBL uit dat kolencentrales met verplichte CCS2 de goedkoopste CO2 reductie oplevert.
    En omdat huishoudens dat toch allemaal zelf moeten betalen, waarom zoud3n ze dan niet de goedkoopste CO2 reductie kiezen?
    Waarom zouden politici iets anders kezen, omdat ze zijn omgekocht door de lobby voor Russisch gas

    1. Henk’s commentaar richt zich op een ander punt dan ik met dit artikel wilde maken.
      Ik schrijf bewust over PetaJoules en m2 omdat weinig andere mensen dat doen. Over het algemeen laat bijna iedereen het bij ongespecificeerde inputvoornemens, en kijkt bijna niemand naar of de output doet wat hij doen moet (bijv. 16% duurzame energie in 2023). Dit commentaar lijdt aan hetzelfde euvel.
      Jacobson is een van de weinige mensen die in kaart probeert te brengen wat het gevolg, in fysieke zin, is van volledige verduurzaming van Nederland na een bepaalde mate van besparing. Ongeveer 11% van het Nederlandse landoppervlak wordt dan in beslag genomen door zonnepanelen, bij een momenteel optimistisch paneelrendement van 20%. Daarnaast moet het windprogramma op het land ruim verdubbeld worden, een omvangrijk windprogramma op zee gerealiseerd worden (dat is nog het kleinste probleem), en een fors opslagprogramma. Het lijkt mij politiek niet meteen eenvoudig haalbaar.
      Omdat ik voor de SP-fractie in de provincie vrijwilliger ben, en omdat de provincie belangrijke taken heeft inzake ruimtelijke ordening en soms op de langere termijn werkt, zijn argumenten betreffende het gebruik van grond voor diverse doelen relevant.
      Mijn belangrijkste punt is dat ik het niet eens ben met het purisme van Jacobson. Omdat dit purisme ook in de milieubeweging opgeld doet, is mijn artikel ook een kritiek op de milieubeweging.
      Mijn mening wijkt op twee punten af van die van Jacobson:
      1) ik ben ervoor om geen enkele bron van energie of CO2-reductie in algemene zin bij voorbaat om ideologische redenen te verwerpen. Momenteel is tweederde van alle duurzame energie in Nederland afkomstig uit biomassa, en ik ben dus tegen een principiele afwijzing van biomassa.
      Zo ook wijs ik kernenergie niet principieel af. Ik ben tegen de huidige generatie reactoren en al helemaal tegen de wrakken in Tihange en Doel, maar ik ben niet a priori tegen bijvoorbeeld een onderzoek naar thoriumreactoren.
      Om dezelfde reden ook wijs ik CCS niet principieel af. Men zal op deze site geen artikel vinden met een dergelijke afwijzing. Evenmin wijs ik bijvoorbeeld olivijnoplossingen principieel af. Maar ook bij CCS zal blijken dat dit zijn beperkingen heeft, bijv. in de beschikbare ruimte onder de grond.
      Ik zeg dan ook in dit artikel dat ik mij als een “sprokkelaar” beschouw. Verder ben ik voor besparing.
      2) Ik zie geen principiele reden waarom Nederland niet ooit duurzame energie zou kunnen gaan invoeren. Nederland voert nu ook een flink deel van zijn energie in. Vooralsnog gaat het bij die duurzame invoer om onduidelijke hoeveelheden op een onbekend moment, maar dat hoeft niet zo te blijven.

      Omdat dit artikel bewust over macro-aspecten gaat, zijn de opmerkingen in het commentaar van Henk grotendeels niet relevant. Als ik daarover zou willen schrijven, zou ik daar een apart artikel aan wijden.

      Overigens is het commentaar ook in die zin niet to the point, dat de energievraag van de gezamenlijke Nederlandse huishoudens slechts ongeveer 13% van de totale primaire Nederlandse energievraag omvat. Zelfs als de beweringen van Henk zouden doen wat hij zegt, zou dat nog het overgrote deel van het probleem niet opgelost hebben. We hebben ook nog staalfabrieken, scholen, treinen, ziekenhuizen enz.
      Overigens is de mens meer dan alleen een consument, zoals Henk het voorstelt. Mensen hebben ook ideële opvattingen over het klimaat en het milieu.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *