Structureel verduurzamen
Al in de vroege geschiedenis zocht de mens naar mogelijkheden om slimmer externe energie toe te passen dan de simpele spierkracht waar we van nature mee zijn uitgerust. Naast de inzet van dieren waren wind en water de belangrijkste bronnen waarmee werd geëxperimenteerd. Daarnaast was het vuur een andere vorm van thermische energie die leidde tot vernuftige uitvindingen. De watermolen is de eerste bekende bron van energie die al 1200 voor Christus in Mesopotamië werd gebruikt om akkers te bewateren. Later werd de watermolen ook ingezet om graan te malen of papier te maken.
Windenergie
Wind was de andere natuurlijke bron waar de mens al vroeg gebruik van maakte. Voor de zeilvaart was het indertijd de enige andere energiebron naast roeien. Heron van Alexandrië beschreef al in de eerste eeuw na Christus een door de wind aangedreven wiel. Ook in China en Tibet werd in die tijd geëxperimenteerd met windmolens blijkt uit muurschilderingen uit die tijd. Rond 1200 werd in reisverslagen ook de Perzische windmolen beschreven die een verticale rotoras had en mogelijk al in de 7e eeuw is ontstaan. Maar de verticale as maakte het lastig om goed wind te ‘vangen’ en was daarom weinig effectief.
Via de zijderoute bracht Marco Polo rond 1200 de eerste windmolens met horizontale as naar Europa. Ze werden voor het eerst in Spanje beschreven en hun wieken leken nog het meest op scheepszeilen. Maar het grote voordeel van een horizontale as was dat je de wieken op de wind kon richten en vervolgens via een spil een vaste verticale as kon aandrijven. De eeuwen daarna werd de windmolen flink geïnnoveerd. Het aantal wieken ging terug naar vier en ze werden steeds robuuster gebouwd om meer windkracht te kunnen opvangen. Rond 1300 werd in Nederland de eerste stenen molen gebouwd met een houten draaibare kap. Hierdoor kon men de kap met de wieken kruien, richten in de wind. Gebeurde dat eerst nog met kruiwagens, later werden hiervoor allerhande mechanische kruiers toegepast om de zware kap te draaien. Bij lichte molens konden zelfkuiers worden gebruikt die de molen via een slimme windvaan altijd in de juiste windrichting gericht hielden.
Watermolen
Een watermolen is een molen die het stromen of vallen van water gebruikt om energie op te wekken. De energie-inhoud van water is vele malen groter dan lucht, dus men kan vele malen effectiever grote hoeveelheden energie opwekken. Een watermolen is echter alleen te gebruiken op plaatsen waar stromend of vallend water aanwezig is. Omdat Nederland een vlak land is, is waterkracht nooit zo populair geworden als windkracht, maar toch zijn er 76 watermolens in werking. In het vlakke Nederland kan zo echter maar een beperkte hoeveelheid energie worden opgewekt, niet meer dan een procent of vijf. Andere landen hebben daarvoor veel betere mogelijkheden.
Eb en vloed zijn ook een bron van waterenergie, sommigen noemen het wel maanenergie, omdat getijden ontstaan door onze roterende maan om de aarde. In getijden zit enorm veel energie en het is ook veel voorspelbaarder dan zon en wind: twee keer per dag wordt het altijd vloed en respectievelijk eb. Bij sommige kusten wordt het water tientallen meter omhooggestuwd en omlaag getrokken waardoor men makkelijk achter een met turbines uitgeruste stuwdam uit het opgevangen water energie kan onttrekken. Een andere mogelijkheid is met grote turbines uit het heen en weer stromende water energie onttrekken. Echter ook voor getijde centrales zijn in andere landen veel betere opties.
Kleinschalige toepassingen
Voor het duurzaam opwekken van elektriciteit zijn in de loop van de geschiedenis vele andere uitvindingen gedaan. De fietsdynamo is een typisch Nederlandse toepassing van groene stroom. Uit de rotatie-energie kan makkelijk een beperkte hoeveelheid elektriciteit worden opgewekt om licht te maken en de fietsdynamo verving begin vorige eeuw in snel tempo de ouderwetse olie- en carbidverlichting. Hoewel veel fietsers tegenwoordig batterijen gebruiken zijn luxere fietsen voorzien van naafdynamo en oplaadbare batterij. In de oorlog was een ander alternatief populair: de knijpkat. Hoe kun je licht maken als je niets meer hebt? Daarnaast gebruikten veel huishoudens in de oorlog binnenhuis een fiets op een standaard om licht te maken.
Gelukkig hoeven we niet meer op de fiets te zitten om energie op te wekken en is door de led-ontwikkeling steeds minder energie nodig om licht te maken. Met zonnepanelen, ledverlichting en oplaadbare accu’s kan een huis al prima dag en nacht duurzaam worden verlicht en van noodstroom worden voorzien. Zeker als men een laagspanningsinfrastructuur daarvoor heeft aangelegd. De terugkeer van gelijkspanning in onze huizen is zeker interessant, mede omdat onze elektronica prima op een lage gelijkspanning kan functioneren. Thuis heb ik ook een beperkt gelijkstroomnet met accu’s voor o.a. noodverlichting, toegang, hekopener en elektronica. De optie voor de CV-pomp ben ik aan het bekijken; gegarandeerde gasverwarming als de elektriciteit uitvalt. Onze energietransitie met een overmaat aan toevalstroom doet immers een aanslag op de betrouwbaarheid van onze energievoorziening. Dan kun je maar beter alvast een beetje zelfvoorzienend worden.
Energie minderen
Hoe minder (externe) energie je nodig hebt, hoe minder je hoeft aan te voeren of op te wekken. De beste duurzame energie is de energie die je niet (meer) nodig hebt. De ontwikkeling van nieuwe huizen die een energiebehoefte van nul hebben, is geen toekomst meer. Eigenlijk zou de overheid in het kader van duurzaamheid op dit gebied veel meer moeten sturen. Voor weinig extra geld kunnen we huizen energieneutraal bouwen en voor relatief beperkte budgetten kunnen we onze bestaande woningvoorraad van 7,9 miljoen woningen ook veel beter isoleren. Het is vreemd dat isoleren niet veel hoger op de agenda van onze energietransitie staat.
Of zoals Samson ooit in een tv-interview stelde: ‘Veel beter is het om je huis te isoleren tot energielabel B om je gasrekening omlaag te brengen. Totdat er in 2030 of 2035 nieuwe mogelijkheden zijn om je huis van het gas af te halen’. Bij energietransities moet je in decennia (meervoud dus) plannen, niet in jaren. De investeringen, de gigantische infrastructuureisen, de enorme hoeveelheden energie en de grote bestaande infrastructuur van 7,9 miljoen woningen van gemiddeld 38 jaar oud en een minimaal verwachtte levensduur van 100 jaar vormen een enorme uitdaging. Die hoeveelheid infrastructuur sustainable maken is een giga-opgave van vele decennia.
Sustainability
Het Engelse woord ‘sustain’ heeft de betekenis van duren, verzorgen, ondersteunen, beklijven, standhouden, conserveren, weerstaan en gaat over de lange termijn. Het concept van duurzame ontwikkeling is niet nieuw en kwam al in de schijnwerpers met de Brundtland Declaration uit 1987. Het definieerde duurzame ontwikkeling als een patroon van groei en ontwikkeling dat voldoet aan de behoeften en eisen van het heden, zonder in te boeten aan het vermogen van onze toekomstige generaties om aan hun eisen en behoeften te voldoen. De afgelopen dertig jaar hebben we gelukkig op dit gebied al heel veel gedaan en bereikt. Het lijkt erop dat we de komende decennia deze ontwikkeling succesvol kunnen voortzetten. Een hele geruststelling voor onze jongere generaties, lijkt me.
Door: Hans Timmerman, CTO Dell EMC Nederland
