`Kleine energieatlas - Ruimtebeslag van
advertisement
Biomassa 100m 126 Kleine Energieatlas 1.366×103 J, de totale hoeveelheid instraling van de zon per vierkante meter aardoppervlak In Nederland draagt het gebruik van biomassa bij aan circa 2 procent van de energievoorziening. Deze productie wordt voornamelijk gerealiseerd met het bijstoken van reststromen van bioraffinage in kolencentrales, bijvoorbeeld afkomstig van oliegewassen en zaden. Daarnaast kunnen ook speciaal hiervoor geteelde biobrandstoffen worden bijgestookt. Zo werd in de Claus-centrale tot 2005 1,6 miljoen ton palmolie bijgestookt omdat eigenaar Essent wilde voldoen aan de groeiende vraag naar ‘groene stroom’ en de overheid bereid bleek daarin te willen subsidiëren. Voor kleinere elektriciteitseenheden (tot 50 MW) geldt deze subsidie nog steeds. Met name in de tropen worden op dit moment grote arealen regenwoud gekapt voor het opzetten van palmolieplantages. Hierbij gaat niet alleen een onschatbaar waardevol ecosysteem verloren, maar wordt tevens de topscoorder op het gebied van zuurstofproductie vervangen door een zondagsamateur. Daarboven komen bij de ontginning van het tropisch regenwoud grote hoeveelheden broeikasgassen (met name methaan) in de atmosfeer. Methaan heeft een nog veel groter effect op de warmtehuishouding dan koolstofdioxide. De hoop is daarom gericht op ‘energiegewassen’ als Switchgrass (Panicum virgatum) die vrijwel zonder bemesting op arme gronden grote biomassaproductie realiseren. Wel moet bedacht worden dat ook hiervoor bestaande ecosystemen ontgonnen of herontgonnen moeten worden. Ook bij het verstoken van biomassa komt CO2 vrij, maar daar staat tegenover dat de geteelde biomassa ook CO2 opneemt en zuurstof produceert. Bij fossiele brandstoffen zijn deze baten reeds lange tijd geleden ge1.2×103 J, de energie die vrijkomt bij het afstrijken van een lucifer leverd. Het CO2 neutraal zijn van elektriciteitsproductie middels biomassa impliceert echter dat een toename van de CO2 opname door het starten van een biomassaplantage de CO2 uitstoot van de verbranding van die massa ten minste compenseert. CO2 neutraliteit veronderstelt dus welhaast dat biomassaplantages gestart worden op terreinen die voorheen nauwelijks of geen CO2 opnamen. Dit is een belangrijk aspect van de duurzaamheidcriteria voor biomassa. Deze criteria stellen onder andere dat het gebruik van biomassa, gerekend over de hele keten, netto minder emissie van broeikasgassen dient op te leveren dan gemiddeld bij fossiele brandstoffen het geval is. Ook mag de aanleg van nieuw areaal voor de aanplant van biomassa voor energie op langere termijn niet leiden tot het vrijkomen van grote hoeveelheden koolstof die daar in bodem of in de vegetatie waren opgeslagen. Tevens mag de productie van biomassa voor energie de voedselvoorziening en beschikbaarheid (met name in ontwikkelingslanden) niet in gevaar brengen. Naast de milieutechnische bezwaren die in veel gevallen kleven aan biomassa, is ook het ruimtebeslag spectaculair te noemen. Dit wordt duidelijk als we de voor het opwekken van onze standaard 3.387 GWh elektriciteit benodigde oppervlakte aan biogewassen proberen in te passen in de Wieringermeer. We moeten de polder maar liefst 12,5 keer inzetten! Mede door de hoge grondprijzen is er in Nederland nauwelijks perspectief voor het verbouwen van energiegewassen. Wel kansrijk is het vergisten of verbranden van landbouwafval, houtsnippers of mest. 127 Kleine Energieatlas potentie agrarische zandgronden: dennen, populieren, zonnebloemen agrarische kleigronden: koolzaad, suikerbiet agrarische veengronden: wilgen, riet agrarische zavelgronden: vlas, hennep agrarische leemgronden: mais, granen, miscanthus productie elektriciteitscentrale waar biomassa wordt bijgestookt schaal: 1:2.000.000 projectie: rijksdriehoekstelsel © MUST Stedebouw / RPB 128 Kleine Energieatlas 1 1 2 1.05×103 J ≈ 01 British thermal unit (BTU), afhankelijk van de temperatuur 3 54 53 52 51 5 6 1×103 4J, de opgeslagen energie in een doorsnee fotostudio flitser 7 129 Kleine Energieatlas Bron: Fotosynthese Energiegewas: Switch Grass Verwerkin: Ethanolfabriek Ethanolfabriek Transport Ethanol Biovergisting Effect: Ontbossing en extinctie Effect: verhoging voedselprijzen BIOMASSA ruimtebeslag in hectare voor opwekking van 3.387 GWh 132 Kleine Energieatlas 103 SI voorvoegsel: kilo- (kJ) CO2-uitstoot van de gehele keten in hm3 voor de opwekking van 3.387 GWh 9×102 J, de hoeveelheid energie van een dodelijke dosis röntgenstraling 133 Kleine Energieatlas met.... 134 Kleine Energieatlas 7.457×102 J, één paardenkracht, uitgeoefend gedurende één seconde ....zonder 6×102 J, de benodigde energie om een zaklamp van 10 Watt één minuut te laten schijnen 135 Kleine Energieatlas 136 Kleine Energieatlas 102 SI voorvoegsel: hecto- (hJ) 5×101 J, de meest energierijke kosmische straal ooit ontdekt 137 Kleine Energieatlas 138 Kleine Energieatlas 101 SI voorvoegsel: deca- (daJ) 9.472 J, energie per flits van een gemiddelde wegwerp fotocamera 139 Kleine Energieatlas 140 Kleine Energieatlas 8 J, het Greisen-Zatsepin-Kuzmin theoretische bovengrens voor de energie van een kosmische straal 4.1868 J = 1 calorie (International Table) 141 Kleine Energieatlas 142 Kleine Energieatlas 4.184 J = 1 thermochemische calorie 1.356 J ≈ 1 ft·lbf (foot-pound force, eenheid van kracht) 143 Kleine Energieatlas 144 Kleine Energieatlas 1 J = 1 W·s (watt-seconde) 1 J = 1 N·m (newton-meter) 145 Kleine Energieatlas 146 Kleine Kleine Energieatlas Energieatlas 146 1 J is ongeveer gelijk aan de benodigde energie om één gram lucht met één graad Celsius te verwarmen 1 J is ongeveer gelijk aan de warmteproductie van het menselijk lichaam, per honderdste van een seconde 147 Kleine Kleine Energieatlas Energieatlas 147 148 Kleine Energieatlas 1 J is ongeveer gelijk aan de benodigde energie om een kleine appel (102 gram) één meter op te tillen 1×10-1 J, de energie van een vallend kwartje (1 meter) of één aanslag op een typemachine 149 Kleine Energieatlas Wind 100m 152 Kleine Energieatlas 10-1 SI voorvoegsel: deci- (dJ) Het directe ruimtegebruik van windmolens is ronduit klein. Als we alleen kijken naar de voet van de 1.605 windmolens die in Nederland nodig waren om de BLOW doelstellingen (1.500 MW opgesteld vermogen op het vaste land) te bereiken, dan komen we op slechts 16 hectare.Tellen we daar de toegangswegen voor periodiek onderhoud bij op, dan komen we op 88 hectare. Alleen olie, gas en kernenergie hebben nog minder ruimte nodig om de vergelijkbare hoeveelheid energie te leveren. Het ruimtegebruik wordt nog kleiner als wordt uitgegaan van de nieuwste generatie turbines die tot 5 MW opleveren tegen een huidig gemiddelde van 1 MW. Deze windturbines (5 MW is het huidige topmodel) gebruiken per eenheid geleverde energie minder ruimte, en zijn door hun grotere hoogte minder afhankelijk van het lokale windklimaat. Bovendien zijn ze door hun langzame rotorsnelheid optisch rustgevender dan kleine, sneller draaiende molens. De zichtbaarheid van windmolens is het belangrijkste punt van maatschappelijke discussie, nog aangewakkerd door de hoogte van de masten en de doorsnede van de rotoren van de nieuwste turbines. De ashoogte kan oplopen tot 120 meter. Er zijn sterk uiteenlopende percepties van de visuele impact van windenergie van ‘horizon-vervuiling’ tot voorzichtige waardering. De afstand waarop molens zichtbaar zijn is sterk afhankelijk van het landschap in kwestie. In open landschappen en over water en in de zee kan de zichtbaarheid bij helder weer oplopen tot meer dan 10 kilometer, in meer besloten landschappen zal door de barrièrewerking van houtopstanden de zichtbaarheidafstand soms slechts honderd meter bedragen. Dit ‘maskeringeffect’ doet zich ook in meer verstedelijkte gebieden voor. 10-2 SI voorvoegsel: centi- (cJ) Indirect gebruiken windturbines meer ruimte. Om goed te functioneren moeten ze op minimale afstanden van elkaar worden geplaatst. Gemiddeld geeft 4 à 5 maal de rotordiameter een optimale opbrengst. Een windpark met een flinke capaciteit vraagt daarmee de ruimte, die echter wel bruikbaar blijft voor andere vormen van ruimtegebruik. In een deel van dit onttrekkinggebied kan in een straal rond de voet van de windmolen alleen niet worden gewoond. Afhankelijk van de provinciale verordeningen wordt bij vergunningverlening verschil gemaakt tussen aaneengesloten bebouwing en losse bebouwing. De vrijwaringafstand die wordt aangehouden wordt (van geval tot geval) bepaald door het stroboscopische effect van de slagschaduw van de wieken en door geluidshinder. Recent onderzoek van de RU-Groningen laat zien dat dit laatste als het meest hinderlijk wordt ervaren. Niet verrassend is ook het onderzoeksresultaat dat de mate waarin hinder wordt ervaren mede afhankelijk is van het al of niet economisch voordeel hebben bij de turbines. De vrijwaringafstand voor wonen vanuit licht en geluid kan oplopen tot enkele malen de rotordiameter of de masthoogte. Deze beperking hebben met name betrekking op de functie wonen, al zullen bij plaatsing van windmolens langs dijken en wegen ook normen vanuit waterbeheer en infrastructuur hun beperkingen geven. Andere functies zoals landbouw zijn onder de wieken goed mogelijk. Windenergie en zonneenergie zijn van alle vergeleken modaliteiten kampioen meervoudig ruimtegebruik. Onze 3.387 GWh is met de nieuwste turbines eenvoudig inpasbaar in de Wieringermeer in een opstelling van drie a vier rijen dik aan de rand van de polder. 153 Kleine Energieatlas plannen voorkeursgebieden (NL) en concessiegebieden (D) offshore windparken offshore windpark (locatie in onderzoek) potenties gebied met 1% > 7 beaufort in juli gebied met 5% > 7 beaufort in januari gebied met 10% > 7 beaufort in januari zeekabels hoogspanningsnetwerk (land) restricties militair oefengebied natuurgebied (waddenkust) verkeersscheidingstelsel ankerplaats laag hoog plaatsingskosten (op basis van zeebodemdiepte) schaal: 1:6.000.000 projectie: WGS 1984 UTM zone 31N © MUST Stedebouw / RPB 154 Kleine Energieatlas 10 5 10-3 SI voorvoegsel: milli- (mJ) 60 55 50 0 5 9×10-4 J, de energie van het tsjirpen van een krekel of de vleugelslag van een bij 10 155 Kleine Energieatlas potentie windsterkte (m/s) 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 restrictie bestaande bebouwing productie windmolen (opgesteld vermogen) < 500 500-2500 2500-6000 6000 > plannen zoeklocaties windparken voorkeursgebied (fase 1) voorkeursgebied (fase 2) schaal: 1:2.000.000 projectie: rijksdriehoekstelsel © MUST Stedebouw / RPB 156 Kleine Energieatlas 1 0 1 2 1.8×10-4 J, de verwachtte botsingsenergie van loodkernen in de CERN ‘Large Hadron Collider’ 3 54 53 52 51 4 5 6 7 3×10-5 J, de hoeveelheid energie in één seconde maanlicht op het gezicht van een mens 157 Kleine Energieatlas Bron: luchtdrukverschillen Grondstof: wind Windsnelheidsmeter Grondstof: wind Assemblage windmolens Plaatsing turbine Turbine Opwekking Opslag Onderhoud turbine Effect: Stroboscoop Risico: zeer zware storm Effect: Zichtbaarheid Calamiteit: doldraaien WIND ruimtebeslag in hectare voor opwekking van 3.387 GWh 160 Kleine Energieatlas 2×10-5 J, de benodigde hoeveelheid energie voor het uitspreken van een gemiddelde lettergreep CO2-uitstoot van de gehele keten in hm3 voor de opwekking van 3.387 GWh 10-6 SI voorvoegsel: micro- (µJ) 161 Kleine Energieatlas met.... 162 Kleine Energieatlas 1.6×10-7 J, één TeV (teraelectronvolt), ongeveer de kinetische energie van een vliegende mug ....zonder 1×10-7 J = 1 erg 163 Kleine Energieatlas 164 Kleine Energieatlas 4.3×10-8 J, de bedrijfsenergie per straal van de CERN ‘Super Proton Synchrotron Accelerator’ in 1981 1.5×10-8 J, de massa-energie van een Z boson 165 Kleine Energieatlas
