David MacKay: Hernieuwbare energie tegen het licht gehouden

Hoeveel land heb je nodig om hernieuwbare energie te leveren aan een land als het Verenigd Koninkrijk? Een volledig land. In deze pragmatische talk geeft David MacKay een overzicht van de simpele wiskunde die aantoont welke verontrustende beperkingen er zijn aan onze opties voor hernieuwbare energie. hij toont aan waarom we ze toch moeten uitoefenen. (Gefilmd op TEDxWarwick.)

Aan het begin van de Industriële Revolutie

zat er evenveel koolstof onder Groot-Brittannië
in de vorm van steenkool

zat er evenveel koolstof onder Groot-Brittannië
in de vorm van steenkool

als er koolstof onder Saoedi-Arabië zat
in de vorm van olie.

Deze koolstof was de motor
van de industriële revolutie,

zette de ‘Groot’ in Groot-Brittannië

en leidde tot de tijdelijke wereldheerschappij
van Groot-Brittannië.

In 1918 piekte de steenkoolproductie
in Groot-Brittannië

en is sindsdien gestaag afgenomen.

Later begon Groot-Brittannië olie en gas

uit de Noordzee te gebruiken.
Maar in 2000

piekte ook de productie van olie en gas
uit de Noordzee.

Ook die zijn nu bezig
aan hun neergang.

Deze vaststellingen
over de eindigheid van

gemakkelijk bereikbare,
lokale fossiele brandstoffen,

zijn een motivatie om te zeggen:
"Wat nu?

Hoe gaan we leven
als de fossiele brandstoffen op zijn?

Moeten we niet nadenken over
hoe we moeten afkicken van fossiele brandstoffen?"

Moeten we niet nadenken over
hoe we moeten afkicken van fossiele brandstoffen?"

Een andere motivatie
is uiteraard de klimaatverandering.

Als mensen praten over het leven
na de fossiele brandstoffen

en maatregelen tegen klimaatverandering,
dan hoor je een heleboel blaasjes,

een heleboel groene prietpraat,
een heleboel misleidende reclame.

Als natuurkundige denk ik
dat het mijn plicht is

om te proberen
de mensen hun ogen te openen,

ze laten inzien welke acties
echt een verschil maken

en ze richten op ideeën
die ertoe doen.

Laat mij dit illustreren
met wat natuurkundigen

wel eens een berekening
op de achterkant van een envelop noemen.

Wij houden van dat soort berekeningen.

Je stelt een vraag, schrijft wat getallen op
en je zoekt een antwoord.

Je stelt een vraag, schrijft wat getallen op
en je zoekt een antwoord.

Het zal wellicht niet erg nauwkeurig zijn,
maar het doet je even nadenken.

Het zal wellicht niet erg nauwkeurig zijn,
maar het doet je even nadenken.

Hier komt de vraag: stel je voor

dat we zeiden: "Och ja,
we kunnen zonder fossiele brandstoffen.

We gaan biobrandstoffen gebruiken.
Probleem opgelost.

We hebben geen olie
meer nodig voor vervoer."

Als we nu eens de biobrandstoffen
nodig voor één weg

op de berm aan de rand
van die weg zouden telen?

Hoe breed zou die berm
dan moeten worden?

We plakken er wat cijfers op.

Onze auto's gaan tegen 90 km per uur.

Neem dat ze 12,5 km per liter afleggen,
het Europese gemiddelde voor nieuwe auto's.

Neem dat ze 12,5 km per liter afleggen,
het Europese gemiddelde voor nieuwe auto's.

Veronderstel dat de productiviteit
van biobrandstofplantages

1.200 liter biobrandstof
per hectare per jaar is.

Dat is zo
voor de Europese biobrandstoffen.

En laten we voorstellen
dat de auto's op 80 meter van elkaar

constant langs deze weg rijden.

constant langs deze weg rijden.

De lengte van de weg maakt niet uit,
want hoe langer de weg,

hoe meer biobrandstoffenplantages
we hebben.

Wat doen we met deze gegevens?
Deel het eerste door

Wat doen we met deze gegevens?
Deel het eerste door

de andere drie
en je vindt ongeveer acht kilometer.

Dat is het antwoord.

Dat is hoe breed de plantage
zou moeten worden

volgens deze aannames.

Dan zeg je misschien:

“Misschien gaat het
toch niet zo gemakkelijk zijn."

Misschien zou je denken

dat het te maken heeft met oppervlakten.

Is er dan een probleem met oppervlakten?
Het antwoord hangt af

Is er dan een probleem met oppervlakten?
Het antwoord hangt af

van het land waar je bent.

Laten we beginnen
met het Verenigd Koninkrijk,

want daar zijn we nu.

Ik wil het totale energieverbruik
van het V.K.,

niet alleen voor het vervoer,
maar voor alles

voorstellen door gloeilampen (van 40 watt).

Het is alsof we allemaal de hele tijd
125 lampen laten branden.

125 kilowattuur per dag per persoon

is het energieverbruik
van het V.K.

Dat zijn 40 lampen voor vervoer,

40 lampen voor verwarming,

en 40 lampen voor het maken van elektriciteit.

Andere dingen zijn relatief klein

vergeleken met deze drie grote brokken.

Het is eigenlijk een nog grotere voetafdruk
als we rekening houden met

de energie voor de dingen
die we in ons land importeren.

90% van deze energie komt vandaag

nog steeds van fossiele brandstoffen,
en slechts 10%

uit andere, mogelijk groenere bronnen

als kernenergie
en hernieuwbare energiebronnen.

De bevolkingsdichtheid in het V.K. is

De bevolkingsdichtheid het V.K. is

250 mensen per vierkante kilometer.

Nu toon ik jullie andere landen

volgens dezelfde maatstaven.

Op de verticale as toon ik

het aantal gloeilampen
of ons energieverbruik per persoon.

Wij staan op 125 lampen per persoon.

Die kleine blauwe stip
toont je het landoppervlak

van het V.K..

De bevolkingsdichtheid staat
op de horizontale as

met 250 mensen per vierkante kilometer.

We voegen de Europese landen
in het blauw toe.

Je kunt zien
dat er nogal wat variëteit is.

Ik wil benadrukken dat beide assen
logaritmisch zijn.

Van de ene grijze balk

naar de volgende grijze balk
ga je omhoog met een factor 10.

Dan komt Azië in het rood,

het Midden-Oosten
en Noord-Afrika in het groen,

Afrika bezuiden de Sahara
in het blauw,

zwart is Zuid-Amerika,

paars is Midden-Amerika,

en dan hebben we in het vuilgeel,
Noord-Amerika,

Australië en Nieuw-Zeeland.

Je ziet de grote diversiteit
in bevolkingsdichtheid

en in verbruik per hoofd van de bevolking.

Landen verschillen van elkaar.

Linksboven hebben we Canada en Australië,

met enorme gebieden,
en een zeer hoge consumptie per hoofd,

200 of 300 lampen per persoon,

en een zeer lage bevolkingsdichtheid.

Rechtsboven heeft Bahrein
hetzelfde energieverbruik per persoon,

ongeveer zoveel zoals Canada,

meer dan 300 lampen per persoon,

maar hun bevolkingsdichtheid
is een factor van 300 keer groter:

1000 mensen per vierkante kilometer.

Rechtsonder heeft Bangladesh
dezelfde bevolkingsdichtheid als Bahrein,

maar verbruikt 100 keer minder per persoon.

Onder links staat er niemand.

Maar vroeger stonden daar
een hele hoop mensen.

Hier is een andere boodschap
van dit diagram.

Ik heb achter Soedan, Libië,
China, India, Bangladesh

wat kleine blauwe staarten toegevoegd.

Die staan voor 15 jaar vooruitgang.

Waar stonden ze 15 jaar geleden
en waar staan ze nu?

De meeste landen
gaan naar rechts en omhoog,

De meeste landen
gaan naar rechts en omhoog,

naar een grotere bevolkingsdichtheid

en een hogere consumptie per hoofd.

Wij zitten in de rechterbovenhoek

een buitenbeentje, het V.K.

samen met Duitsland, Japan, Zuid-Korea, Nederland,

en een heleboel andere wat aparte landen.

Maar veel andere landen gaan omhoog

en naar rechts en komen dichter bij ons.

Wij geven een beeld van waar de toekomstige
energieconsumptie in andere landen naartoe gaat.

Wij geven een beeld van waar de toekomstige
energieconsumptie in andere landen naartoe gaat.

Ik heb ook nog wat roze lijnen getekend.

Naar beneden en naar rechts.

Dat zijn lijnen van gelijk energieverbruik

per oppervlakte-eenheid in watt per vierkante meter.

De middelste lijn, bijvoorbeeld,

is 0,1 watt per vierkante meter,
het energieverbruik

per oppervlakte-eenheid van Saoedi-Arabië,
Noorwegen, Mexico in paars,

en Bangladesh 15 jaar geleden.

De helft van de wereldbevolking
leeft in landen

die er al boven zitten.

Het V.K. verbruikt

1,25 watt per vierkante meter.

Duitsland ook, en Japan nog een beetje meer.

Waarom is dit relevant?

Waarom is dit relevant?

We kunnen hernieuwbare energie

en andere vormen van energieproductie
in dezelfde eenheden meten.

Hernieuwbare energie is een
van de toonaangevende ideeën

om af te raken van onze verslaving
van die 90% fossiele brandstoffen.

Hier volgen enkele
hernieuwbare energiebronnen:

Energiegewassen leveren
0,5 watt per vierkante meter

in een Europees klimaat.

Wat betekent dat?
Je had dat kunnen afleiden

uit wat ik je zojuist vertelde

over biobrandstoffenplantages.

We consumeren 1,25 watt per vierkante meter.

Dat betekent dat, zelfs als je

heel het V.K.
beplantte met energiegewassen,

je het hedendaagse energieverbruik
niet kon opbrengen.

Windenergie produceert een beetje meer,

2,5 watt per vierkante meter,
maar dat is slechts twee keer zo groot

als 1,25 watt per vierkante meter.

Dan zou je voor het totale

energieverbruik in alle vormen

de helft van het V.K.
moeten volzetten met windboerderijen.

Ik heb trouwens de gegevens
om deze beweringen te staven.

Laten we eens kijken
naar zonne-energie.

Wanneer je zonnepanelen
op een dak zet,

leveren ze in Engeland
ongeveer 20 watt per vierkante meter.

Maar als je echt veel energie
van zonnepanelen wilt krijgen,

moet je de methode
van de traditionele Beierse landbouw gebruiken.

Die overdekken ook het platteland

met zonnepanelen.

Zonne-energieparken leveren minder,
vanwege de ruimtes tussen de panelen.

Zij leveren ongeveer 5 watt

per vierkante meter oppervlakte.

Hier zijn de echte gegevens
van een zonnepark in Vermont.

Het levert van 4,2 watt
per vierkante meter.

Vergeet niet waar wij staan:
wij hebben 1,25 watt per vierkante meter nodig.

Windboerderijen geven 2,5 en
zonneparken ongeveer 5.

Welke hernieuwbare energiebron je ook kiest,

welke mix van deze hernieuwbare energiebronnen
je ook gebruikt,

als je het V.K. ermee
van energie wil voorzien,

zal je ongeveer 20% of 25%
van het land ervoor nodig hebben.

zal je ongeveer 20% of 25%
van het land ervoor nodig hebben.

zal je ongeveer 20% of 25%
van het land ervoor nodig hebben.

Ik zeg niet dat het een slecht idee is.

We moeten alleen de cijfers begrijpen.

Ik ben absoluut niet tegen hernieuwbare energiebronnen.
Ik ben er dol op.

Maar ik ben ook voor wiskunde.

Zonne-energie concentreren
in woestijnen levert

grotere vermogens per oppervlakte-eenheid,
omdat er haast geen wolken zijn.

grotere vermogens per oppervlakte-eenheid,
omdat er haast geen wolken zijn.

Deze faciliteit levert
14 watt per vierkante meter,

deze 10 watt per vierkante meter

en deze in Spanje
5 watt per vierkante meter.

Als we zonne-energie gaan concentreren,

is het perfect geloofwaardig dat we 20 watt

per vierkante meter kunnen krijgen.
Dat is leuk.

Maar Groot-Brittannië
heeft natuurlijk geen woestijnen.

Nog niet.
(Gelach)

Even een overzicht tot nu toe.

Alle hernieuwbare energie,
hoezeer ik er ook voor ben, is diffuus.

Ze hebben allemaal
een klein vermogen per oppervlakte-eenheid.

Daar moeten we mee leren leven.

En dat betekent dat,
als je wil dat hernieuwbare energiebronnen

een aanzienlijk verschil uitmaken
voor een land als het V.K.

op de schaal van het huidige verbruik,

je je hernieuwbare faciliteiten
ter grootte van het land moet indenken.

Niet het hele land

maar een belangrijk deel van het land.

Er zijn andere opties
voor het genereren van vermogen

zonder fossiele brandstoffen.

Daar heb je de kernenergie.
Op deze Ordnance Survey-kaart

kun je zien dat er een
Sizewell B-kerncentrale is

binnen een blauwe vierkante kilometer.

Dat is één gigawatt per vierkante kilometer,

of 1.000 watt per vierkante meter.

Zo bekeken is kernenergie

niet zo ingrijpend
als hernieuwbare energiebronnen.

Natuurlijk tellen
andere overwegingen ook mee.

Kernenergie heeft
nogal wat populariteitsproblemen.

Maar hernieuwbare energiebronnen ook.

Hier is een foto
van een volksraadpleging in volle gang

in het stadje Penicuik bij Edinburgh.

Kinderen van Penicuik hebben lol

bij het verbranden
van de beeltenis van de molen.

Mensen zijn anti-alles.

We moeten dus alle opties openhouden.

Wat kan een land als het V.K. aanbieden?

We hebben drie opties:

onze eigen hernieuwbare energiebronnen,
maar zie in dat ze

een serieuze hap van het land innemen.
Andermans hernieuwbare energiebronnen.

Ga beleefd praten met de mensen

in de linkerbovenzijde van het diagram en zeg:

"We willen geen hernieuwbare energiebronnen
in onze achtertuin,

mogen we ze in jullie tuin zetten?"

Dat is een serieuze optie.

Het is een manier voor de wereld
om dit probleem aan te pakken.

Landen als Australië, Rusland,
Libië, Kazachstan

kunnen onze beste vrienden zijn
voor hernieuwbare productie.

Een derde optie is kernenergie.

Dat is het wat het aanbod betreft.

Bedenk dat we op dit moment

grote hoeveelheden energie,
dat wil zeggen 90% van onze energie,

grote hoeveelheden energie,
dat wil zeggen 90% van onze energie,

uit fossiele brandstoffen verkrijgen.

Maar er zijn andere manieren

om dit probleem op te lossen.
Bijvoorbeeld de vraag verminderen.

Dat betekent de bevolking laten dalen

-- ik weet niet zeker hoe dat moet —

of de consumptie per hoofd verminderen.

Laten we praten
over nog eens drie manieren

waardoor we de consumptie kunnen aanpakken.

Eerst het transport.
De natuurkunde vertelt ons

hoe we het energieverbruik
van het vervoer kunnen verminderen.

Mensen zeggen vaak:
"Met technologie los je alles op.

We kunnen voertuigen maken
die 100 keer efficiënter zijn."

Dat is bijna waar.

Het energieverbruik van deze typische tank hier

is 80 kilowattuur per honderd kilometer per persoon.

Dat is de gemiddelde Europese auto.
Tachtig kilowattuur.

Kunnen we iets maken dat honderd keer beter is
door het toepassen van natuurkundige beginselen?

Kunnen we iets maken dat honderd keer beter is
door het toepassen van natuurkundige beginselen?

Jawel. Een fiets.
Die is 80 keer beter in energieconsumptie

en wordt aangedreven
door biobrandstof: volkorenbrood.

(Gelach)

Maar er zijn tussenopties, want misschien

zal de dame in de tank zeggen:
"Nee, Nee, Nee, verander mijn levensstijl niet, alstublieft."

zal de dame in de tank zeggen:
"Nee, Nee, Nee, verander mijn levensstijl niet, alstublieft."

Misschien kunnen we haar
ervan overtuigen de trein te nemen.

Dat is nog steeds een stuk efficiënter dan een auto,
maar dat zou ook de levensstijl veranderen.

Dat is nog steeds een stuk efficiënter dan een auto,
maar dat zou ook de levensstijl veranderen.

Of de eco-auto,
bovenaan links.

Hij heeft ruimschoots plaats
voor een tiener,

is korter dan een verkeerskegel

en bijna zo efficiënt als een fiets

zolang je niet harder rijdt
dan 25 km per uur.

Misschien zijn elektrische voertuigen
wat realistischer opties voor het vervoer.

Misschien zijn elektrische voertuigen
wat realistischer opties voor het vervoer.

Elektrische fietsen
en elektrische auto's.

Misschien vier keer zo energie-efficiënt

als de standaard door benzine aangedreven tank.

Dan is er de verwarming.

Verwarming slorpt een derde van ons energieverbruik
in Groot-Brittannië op,

Veel ervan gaat naar huizen

en andere gebouwen voor ruimteverwarming
en het verwarmen van water.

Hier een typische
krakkemikkige Britse woning.

Het is mijn huis
met de Ferrari voor de deur.

Wat kunnen we eraan doen?

Hier staan de wetten van de fysica

die dat beschrijven:
hoe het energieverbruik

voor verwarming bepaald wordt
door dingen die je in de hand hebt.

De dingen die je kunt instellen
zijn het temperatuurverschil

tussen de binnen- en buitenkant.

Met een opmerkelijke technologie:
een thermostaat.

Als je hem naar links draait,

vermindert het energieverbruik in je huis.

Ik heb het geprobeerd. Het werkt. Sommige mensen
noemen dat een verandering van levensstijl.

Je kan ook gaan isoleren
om het weglekken van warmte tegen te gaan.

je muren, je dak,

een nieuwe voordeur enzovoort.

De trieste waarheid is
dat je dit geld bespaart.

Het is niet triest, het is goed,
maar de trieste waarheid is

dat je daarmee slechts een 25%

van het lekken kan tegengaan.

Als je echt wat dichter

bij de Zweedse bouwnormen wil komen
met een krakkemikkig huis als dit,

dan moet je externe isolatie aanbrengen

zoals bij deze flats in Londen.

Je kan warmte ook efficiënter
gaan gebruiken met warmtepompen.

Die gebruiken een klein beetje
hoogwaardige energie, zoals elektriciteit,

om warmte uit je tuin
naar je huis te verplaatsen.

Een derde manier

om je energieverbruik te verminderen,

is je meters aflezen.

Mensen praten veel over slimme meters,

maar je kunt het zelf doen.

Gebruik je eigen ogen
en wees slim, lees je meter af

en als je een beetje op mij lijkt,
zal het je leven veranderen.

Hier is een grafiek
die ik heb gemaakt.

Ik was een boek aan het schrijven
over duurzame energie

en een vriend vroeg me:
"Hoeveel energie gebruik je thuis?"

Ik was beschaamd.
Ik wist het niet.

Dus begon ik met elke week
de meter af te lezen.

De oude meterstanden worden

in de bovenste helft
van de grafiek getoond.

Die na 2007
zie je onderaan in het groen.

Door elke week de meter af te lezen,
is mijn leven veranderd.

Ik begon te experimenteren.

Mijn gasverbruik daalde

door de thermostaat en de timing
van het verwarmingssysteem te manipuleren.

door de thermostaat en de timing
van het verwarmingssysteem te manipuleren.

Zo kon ik mijn gasverbruik
met de helft doen dalen.

Zo ook voor mijn consumptie van elektriciteit.

Door de dvd-speler, stereo-installaties,

de randapparatuur alleen in te schakelen

als het nodig is,

kneep ik nog een derde
van mijn elektriciteitsrekening af.

We moeten dus een afdoend plan opstellen.

Ik beschreef zes belangrijke manieren.

Omdat we 90% van onze energie
uit fossiele brandstoffen halen,

zullen we de meeste, zo niet alle zes,
moeten gaan toepassen.

Bijna allemaal hebben ze
populariteitsproblemen.

Als er een bij is waar je niet van houdt,

bedenk dan dat je de andere

des te meer zal moeten gaan toepassen.

Daarom ben ik een groot voorstander
van volwassen gesprekken

gebaseerd op cijfers en feiten.

Ik wil eindigen met deze kaart
die voor je visualiseert

hoeveel land er nodig zal zijn

om toe te komen met slechts 16 lampen per persoon

uit vier van de grote mogelijke bronnen.

Als je wil toekomen met 16 lampen per persoon,

bedenk dan dat we er vandaag 125 gebruiken.

Met 16 uit wind, visualiseert deze kaart een oplossing

voor het V.K.: 160 windmolenparken,

elke 100 vierkante kilometer groot.

Dat zou twintig maal meer

dan vandaag zijn voor windenergie.

Om met kernenergie
16 lampen per persoon te hebben,

heb je twee gigawatt nodig
op elk van die paarse stippen op de kaart.

Dat is een viervoudige stijging

over de huidige niveaus van kernenergie.

Met biomassa, voor 16 lampen per persoon,

heb je een oppervlakte
van 3,5 maal Wales nodig,

ofwel in ons land,
ofwel in een ander land,

Ierland misschien,
mogelijk ergens anders. (Gelach)

En een vierde optie, geconcentreerde zonne-energie

in de woestijnen van andere mensen.

Voor 16 gloeilampen,

praten we over deze acht zeshoeken

rechts onderaan.

De totale oppervlakte van deze zeshoeken

beslaat twee Greater Londons
in de Sahara van iemand anders.

Je zult elektrische leidingen
moeten hebben

door heel Spanje en Frankrijk om dat vermogen
van de Sahara naar Surrey te brengen.

We moeten een plan hebben dat ertoe doet.

We moeten stoppen met schreeuwen
en beginnen te praten.

Als we een volwassen gesprek kunnen voeren

en een degelijk plan kunnen maken,

kan deze lage-koolstof-revolutie

wel eens leuk worden.
Dank je voor je aandacht.

(Applaus)