Duurzaam Noord

Duurzaam Noord

Duurzaam Noord is een huiskamer-discussieclubje van Principia-alumni, woonachtig in Noord Nederland. In 2020 heeft dat geleid tot een krantenartikeltje “Energietransitie en waterstof” over de productie van waterstof uit zonnestroom in (zuidelijke) landen met een overvloed aan zon. Ook in 2021 hebben we – ondanks de Coronacrisis en deels digitaal – regelmatig van gedachten gewisseld.  Een greep uit de belangrijkste onderwerpen dit jaar:

  1. Berenschot rapport “Klimaatneutrale energiescenario’s 2050”. In dit rapport worden 4 scenario’s uitgewerkt, waarbij is uitgegaan van de “sturing” van de nederlandse energietransitie: (1) lokale/regionale sturing, (2) nationale sturing, (3) europese sturing, en (4) internationale sturing.

 

De belangrijkste overall trends zijn “Van  aardgas, grijze stroom in 2020 naar groene stroom, geothermie en H2 in 2050.”

Per sector valt op:

  • In de bebouwde omgeving gaan we van aardgas naar groene stroom.
  • Mobiliteit gaat van olie naar stroom en afhankelijk van het scenario ook naar H2 en biobrandstof.
  • In de Industrie verdwijnt gas nagenoeg en neemt olie licht af. Hiervoor komt in de plaats H2 en neemt stroom toe. Meest opvallende is dat olie op een niveau tussen 400-700 PJ blijft.

 

  1. Strategie Gasunie / ontwikkeling Eemshaven. In een kranteninterview geeft CEO Gasunie (Han Fennema) een duidelijke kijk op de bedrijfsstrategie om zich te ontwikkelen van “gastransportbedrijf” naar een “duurzame energie-infrastructuur-onderneming”. Dit gaat gepaard met een investeringsplan van  7 miljard Euro. is onderdeel van de plannen voor een Nederlands waterstofnet (“waterstof-backbone”), in 1e instantie gedacht voor de industrie.
  1. Gemeentelijke transitieplannen.

Elke gemeente moet uiterlijk eind 2021 een energie-transitieplan klaar hebben. Eén van de Duurzaam-Noord leden (Gert Colenbrander) betrokken bij de plannen voor zijn woonplaats Hoorn. Voor meer details zie “Een heel andere visie op de warmtetransitie in Hoorn“. Ook hebben we deelgenomen aan een video-sessie van de gemeente Westerkwartier, en zijn er eerste contacten gelegd met de gemeente Smallingerland (Drachten). Tevens hebben we regelmatig gedachten-, en ervaringsuitwisseling met alumnus Steven Olthof in Hengelo, die aldaar in een vergelijkbaar inspraak-proces participeert. Overal valt op, dat in de opdrachtformulering van het rijk de opties met huisverwarming door waterstof op voorhand wordt uitgesloten. In Den Haag is waterstof is voor de industrie gedacht. Ook worden door de doelstelling, dat elke gemeente zijn eigen energie op zou moeten wekken, interessante – regionale of nationale – opties uitgesloten.  In dit kader ontstond een interessante optie voor een toekomstig huishoudelijk energiegebruik, zie plaatje hieronder.

Naast deze onderwerpen komt er elke keer weer een keur aan actuele Duurzaamheids-onderwerpen langs. Daar vinden we meestal wel iets van, en het is steeds weer leuk om dat uit te wisselen en te bediscussiëren.

 

De Wilgen, Friesland

Anne F van der Meer

Een andere visie op de warmtetransitie in Hoorn

Wereldwijd hebben we met elkaar de afspraak gemaakt dat we in 2050 geen fossiele brandstoffen (kolen, aardolie, aardgas) meer zullen gebruiken. Dus moeten we vervangers voor deze fossiele brandstoffen zien te vinden. In 2020 voorzag elektriciteit voor ongeveer 20% in de energiebehoefte van Nederland; voor de overige 80% werd daarin voorzien door olie en gas. De verwachting is dat in 2050 ongeveer 50% geleverd zal worden door elektrische energie, duurzaam opgewekt uit zon en wind. De overige 50% zal moeten worden geleverd door een vervanger van olie en gas. Deze vervanger van olie en gas mag geen koolstof bevatten, omdat dit element bij verbranding het broeikasgas CO2 oplevert. Gelukkig bestaat er waterstof, dat bij verbranding of bij elektriciteitsopwekking in een brandstofcel alleen schoon water uitstoot in de atmosfeer.

Maar waterstof komt als gas nauwelijks voor op aarde. De grootste hoeveelheid waterstof zit in een chemische verbinding met zuurstof: water. Water is te splitsen in waterstof en zuurstof door elektrolyse. Om waterstof op een duurzame manier te produceren is er daarom duurzaam opgewekte elektrische energie nodig: energie uit zon en wind.  Om voldoende waterstof te produceren in 2050 zal er een enorme hoeveelheid duurzame elektrische energie beschikbaar moeten zijn. De windmolens en zonneparken die deze duurzame elektriciteit moeten leveren, nemen een grote hoeveelheid ruimte in beslag en er zijn maar weinig Nederlanders die dit graag in hun buurt zien. Het ligt daarom voor de hand dat deze waterstof wordt geproduceerd in gebieden met weinig menselijke bewoning en een overvloed aan zon en wind. Landen in  Zuid-Europa en Noord-Afrika, maar ook IJsland staan al klaar om Europa van waterstof te voorzien. Maar ook Australië en Chili maken plannen in die richting. Waterstof kan onder hoge druk als gas door bestaande of nieuw aan te leggen leidingen worden getransporteerd of bij heel lage temperatuur in vloeibare vorm door tankers. Of in de vorm van chemische verbindingen waaruit de waterstof op eenvoudige wijze kan worden vrijgemaakt en die als vloeistof bij omgevingstemperatuur kunnen worden vervoerd.

Nederland heeft een enorm netwerk aan aardgasleidingen en tests hebben aangetoond dat dit netwerk met geen of kleine aanpassingen geschikt is voor het transport van waterstof. Diezelfde tests hebben ook aangetoond dat cv ketels kunnen worden aangepast zodat waterstof in plaats van aardgas als brandstof kan worden gebruikt. Uit toepassing van de Startanalyse 2020 van het Expertise Centrum Warmte blijkt dat voor het merendeel van de woningen in de Kersenboogerd vervanging van aardgas door waterstof de optie is met de laagste nationale kosten om van het aardgas af te gaan. Uitzondering is het centrumgebied van de Kersenboogerd waar aansluiting op een warmtenet de laagste kosten met zich meebrengt. Dit levert een totaal andere kijk op de warmtetransitie in Hoorn dan wat er geboden wordt in de Transitievisie Warmte Hoorn, die in juli 2019 door de Gemeenteraad is vastgesteld. Daarin wordt de bewoners alleen de keus gelaten tussen installatie van een “all-electric” warmtepomp en aansluiting op een warmtenet. Een direct gevolg van het feit dat Hoorn in 2040 een energie-neutrale gemeente wil zijn. Wat betekent dat er op het grondgebied van de gemeente evenveel duurzame energie wordt opgewekt als er verbruikt wordt. Afgezien van het feit dat de argumentatie voor deze keuze ontbreekt, is het ook onmogelijk om dit op het beperkte grondgebied van de gemeente te realiseren.

Er zal in 2050 ook veel vraag naar waterstof zijn uit andere hoeken dan de bebouwde omgeving. Met name vanuit de industrie en als brandstof in gasgestookte elektrische energiecentrales om aan de piekvraag aan elektrische energie te kunnen voldoen en om warmte aan warmtenetten te leveren. Het is aan onze lokale en landelijke overheid om er voor te zorgen dat er in 2050 voldoende waterstof beschikbaar is om onze woningen mee te verwarmen.

Gert Colenbrander   Hoorn, 13 januari 2021

Energietransitie en waterstof

In 2020 kwam ongeveer 80% van onze energiebehoefte uit fossiele brandstoffen (aardolie en aardgas).  De resterende 20% komt uit elektriciteit.

Bij verbranding van fossiele brandstoffen wordt CO2 uitgestoten. Dat moet in 2050 afgelopen zijn om catastrofale klimaatveranderingen te voorkomen. Daarom moet er een transitie plaatsvinden naar het gebruik van duurzaam opgewekte elektrische energie (zon en wind).  Echter, de deskundigen zijn het er over eens dat in 2050 in ongeveer de helft van onze energiebehoefte zal worden voorzien door elektriciteit en de andere helft nog steeds door brandstoffen. Deze brandstoffen mogen geen koolstof bevatten en dan is waterstof de enige overblijvende mogelijkheid.

In 2050 zal er dus een enorme vraag zijn naar duurzaam geproduceerde, groene, waterstof. Voor toepassingen in de procesindustrie, als brandstof voor gascentrales, voor mobiliteit en voor het verwarmen van woningen en andere gebouwen.

Maar om deze groene waterstof te produceren moet een enorme hoeveelheid groene stroom beschikbaar zijn. Het meest gehoorde geluid is dat we deze duurzame elektrische energie in Nederland moeten opwekken. De consequentie is dat we een heel groot gedeelte van ons dichtbevolkte land en het ons omringende water vol moeten zetten met zonnepanelen en windmolenparken. Maar niemand wil die dingen in zijn achtertuin hebben. Om nog maar niet te spreken over de congestie die dat zal veroorzaken op de elektriciteitsnetten.

Zou waterstof niet beter (en goedkoper) geproduceerd kunnen worden in dunbevolkte gebieden die rijk gezegend zijn met zon en wind? In de Sahara? Spanje?, Portugal? Australië? Chili? IJsland?  Die waterstof zou dan in vloeibare vorm per tanker naar Europa vervoerd kunnen worden. Die laatste vorm van transport is door Shell al decennia lang toegepast voor het transport van aardgas. Zou dit een kans voor Shell kunnen zijn om in de energietransitie een voortrekkersrol te vervullen? Opnieuw een wereldwijde producent van fossielvrije brandstof?

 

Rene Scheltes, Anne F. van der Meer – De Wilgen

De duurzaamheidsuitdaging in een wat breder perspectief

De club van Rome heeft ons in 1972 al duidelijk gemaakt dat de fossiele brandstoffen een keer op zouden raken. Voeg daarbij het populaire verhaal van “The Inconvenient Truth” over de opwarming van de aarde in 2006 en iedereen moet erkennen dat we al heel lang weten dat we niet op de huidige manier kunnen blijven omgaan met moeder aarde.

Fossiele brandstoffen die zich in 100 duizenden jaren hebben gevormd stoken we in circa 150 jaar op. Onze generaties putten dus in no-time de aarde uit. We kunnen dit alleen maar met het schaamrood op onze kaken aan onze kinderen en klein kinderen uitleggen. Ook kan ik niet aan toekomstige generaties uitleggen dat we na heel lang meten moeten concluderen dat de aardatmosfeer nu opwarmt met een snelheid van 10°C per 50 jaar terwijl dat voorheen 10°C per 1.000 jaar bedroeg.

Het probleem lijkt dus duidelijk. Nu nog een oplossing. Omdat het inleveren van onze verworvenheden door de overgrote meerderheid niet omarmd wordt en we de beschikbare energie met steeds meer mensen op aarde moeten delen, richten we ons als techneut op om te kijken of we de energie op een duurzame manier kunnen opwekken cq. transformeren.

In Nederland verbruiken we circa 800 miljard kWh per jaar (3.000 Peta Joule/jaar). Om duurzaam in onze energie behoefte te voorzien verwachten we circa 85% hiervan uit zon en wind te halen. Met een verhouding van 2/3 wind en 1/3 zon betekent dit dat we circa 20.000 km2 landoppervlaknodig hebben. Dit is 48% van het oppervlak van Nederland. Beetje veel lijkt me om het probleem op deze manier op te lossen in ons dichtbevolkte land. We willen best naar duurzaam, maar niemand wil die windmolenparken in zijn achtertuin terwijl we nu nog niet eens 10% duurzaam opwekken.

Kan het ook anders? Ja natuurlijk kan het anders. Anders zouden we dit artikel tenslotte niet schrijven. Vandaag de dag halen we kolen, gas en olie voor een heel groot deel uit de rest van de wereld. Laten we het duurzaam opwekken van energie ook eens op wereldschaal kijken.

We kunnen door ruim 6.000 km2 zonnepanelen in Nederland te plaatsen in 30% van onze energiebehoefte voorzien maar als we diezelfde 6000 km2 in de Sahara plaatsen, dan is de energieopbrengst ruim 2 maal zo hoog en voorzien we zomaar in 60% van onze energiebehoefte!! Zonder in koloniaal gedrag te vervallen kunnen we wellicht 1 of meer Afrikaanse staten interesseren om energie leverancier te worden. Dit brengt deze landen financiële voorspoed en geeft ze op het gebied van energie techniek een vooraanstaande positie in de wereld terwijl dit minder dan 0,1% van de ruimte in de Sahara in beslag neemt.

Het is zelfs mogelijk om in de hele energie behoefte van de wereld te voorzien door in 6 grote woestijnen verspreid over de wereld zonnevelden van 150.000 km2 elk te plaatsen. Heel veel km2 inderdaad maar “slechts” 7% van deze 6 woestijnen.

Bron: “Total Primary Energy Supply
— From Sunlight” van Matthias Loster, 2010

Deze zonne-energie kan niet als elektrische energie over grote afstanden worden getransporteerd zonder grote verliezen. Omdat ook overschotten in de elektriciteitsproductie die hier lokaal wordt geproduceerd niet op een duurzame manier kan worden opgeslagen is een andere energiedrager noodzakelijk die deze nadelen niet heeft. Waterstof en chemische verbindingen die uit waterstof worden gemaakt zonder gebruik van koolstof (C) kunnen deze rol als energiedrager uitstekend vervullen. Ze kunnen in gasvorm per pijpleiding of in vloeistofvorm met tankers over grote afstanden worden getransporteerd. In Nederland, op korte afstand van de eindgebruikers, kunnen zij weer worden omgezet in elektrische energie om aan onze energievraag te voldoen.

We hopen met dit artikel te laten zien dat we ook het energievraagstuk veel meer dan nu volgens de wetten van de economie kunnen laten verlopen: laat ieder land zich specialiseren in datgene waarin het goed is.

Principia Discussiegroep Duurzaam Noord
Oktober 2019

PS:  “Principia Discussiegroep Duurzaam Noord” bestaat uit 5 WB-alumni, die allen in Noord Nederland wonen en 1x per ca 6 weken bij elkaar komen om met een ingenieurs-blik naar de duurzaamheidsproblematiek te kijken.
Meer weten? Mail a.meer35@upcmail.nl

Principia en “Duurzaam”

“Duurzaam” (of “Energietransitie”) heeft bij Principia in de afgelopen jaren een steeds belangrijker plaats gekregen.

Green Team Twente https://www.greenteamtwente.nl. De betrokkenheid van Principia met “Duurzaam” is begonnen  met de samenwerking met het  Green Team Twente, het Twentse studententeam dat met een zelf ontwikkelde waterstofauto elk jaar meedoet aan de Shell Eco Marathon. https://www.shell.com/make-the-future/shell-ecomarathon.  Bij deze jaarlijkse wedstrijd tussen studententeams van diverse internationale opleidingsinstituten gaat het om zuinigheid/efficiency. Deze samenwerking bestaat uit een stukje advies/meedenken (van een groeiend aantal enthousiaste Principia-SES-ers) en uit een bescheiden jaarlijks sponsorbedrag.

SolarBoat Team Twente. Enkele jaren geleden is ook de samenwerking met het Twentse SolarBoat Team tot stand gekomen, zie ook https://www.solarboattwente.nl . Dit studententeam ontwikkelt en bouwt een eigen zonneboot, en doet mee aan de jaarlijkse Nederlandse kampioenschappen zonnebootracing in Akkrum (Friesland) en aan de internationale wedstrijd in Monaco ( Leuk filmpje op  https://tvblik.nl/fryslan-dok/het-roer-om-solarboat.). Ook hier gaat het om meedenken en om een gelimiteerde sponsoring.

Elektrisch varen. Tevens geeft Principia-SES (Senior Expert Support) ondersteuning aan de Stifting Elektrysk Farre Fryslan (https://www.seff.nu/) Deze stichting zonder winstoogmerk heeft als doelstelling om het elektrisch varen in de pleziervaart te bevorderen. Er is een rekentool ontwikkeld, waarmee de specificaties voor de e-aandrijving van een specifieke boot uitgerekend kunnen worden. Dit tool is inmiddels bij meer dan 20 bedrijven in gebruik. Omdat – net als bij elektrische auto’s – de actieradius  bij e-varen een key-item is, werd tevens een elektrische aandrijving voor pleziervaartuigen ontworpen, die substantieel efficiënter is in vergelijking met gangbare e-aandrijvingen.  Hiermee kun je met hetzelfde accupakket dus veel verder varen (minimaal 50% verder).

Principia ingenieurs Detmer Koppius en Harry Beerlage op Boot Holland bij de innovatieve e-aandrijving

Een prototype van dit ontwerp werd onlangs door enkele enthousiaste Principia-leden op Boot Holland aan de buitenwereld getoond, en binnenkort staan de eerste praktijktests gepland.

Discussieclubje “Duurzaam”. Sinds enkele jaren bestaat er in Noord Nederland een huiskamer-discussieclubje “Duurzaam Noord”.  Een vijftal Noordelijke Principialeden komen bij elkaar om Duurzaamheids-issues te bediscussiëren, en zowel Kema-rapporten als ook KIVI-studies worden door een kritische Twentse ingenieursbril bekeken. Beurtelings treft men elkaar bij iemand thuis, en gezelligheid speelt een belangrijke rol.  In Twente is een vergelijkbaar clubje “Duurzaam Oost” in oprichting.

Discussiegroep Duurzaam Noord 2018

In Noord Nederland kent Principia al enkele jaren een discussiegroep DuurzaamNoord. Op het gebied van duurzaamheid komt bijna dagelijks nieuwe info langs en het is duidelijk dat dit een steeds belangrijker element van onze toekomstige wereld zal worden. Wel frons je als ingenieur soms de wenkbrauwen, als je ziet wat er allemaal beweerd wordt. Zo is de behoefte ontstaan om deze zaken af en toe eens met vakgenoten te bespreken, en met deze insteek komen een aantal Principia-leden in Noord Nederland gemiddeld één keer per maand bij elkaar. Verder lezen “Discussiegroep Duurzaam Noord 2018”