Het ontginnen van olie (en andere fossiele brandstoffen) kost steeds meer energie. Als die trend zich doorzet, zal er over 20 tot 30 jaar één vat olie nodig zijn om één vat olie op te halen. Olie kan dan niet langer als een energiebron worden beschouwd, ook al zit er nog een enorme voorraad in de grond. Het gestaag dalende energetische rendement van de ontginning van fossiele brandstoffen is ook slecht nieuws voor zonnepanelen, windturbines en kerncentrales.
——————————————————————————————————–
|
// http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js |
——————————————————————————————————–
Iedereen weet dat fossiele brandstoffen (olie, gas, steenkool) op een dag “op” zullen zijn. Toch maakt vrijwel niemand zich daar zorgen om. Dat is niet zo verbazingwekkend. Al sinds de negentiende eeuw waarschuwen geologen en andere wetenschappers voor het snel opraken van steenkool en olie (gas werd toen nog niet gebruikt), maar 150 jaar later is er nog steeds geen tekort.
De lange reeks voorspellingen over de uitputting van fossiele brandstoffen kwam niet uit omdat er gaandeweg steeds betere technologie werd ontwikkeld, waarmee steeds nieuwe voorraden werden ontdekt en waarmee steeds dieper kon worden geboord (olie, gas) of gegraven (steenkool). De geschatte reserves aan fossiele brandstoffen liggen dan ook al decennia lang min of meer op hetzelfde niveau, of stegen zelfs: bij het huidige consumptie niveau is er nog voor ongeveer 40 jaar aardolie, 60 jaar aardgas en 150 jaar steenkool.
Optimisme
Natuurlijk kan dit niet blijven duren. We weten niet precies hoeveel olie, gas en steenkool er nog in de grond zit, maar zeker is dat de voorraad eindig is en dat het zo’n slordige 100 miljoen jaar zal duren eer er nieuwe voorraden worden gevormd. Maar economen vertellen ons dat de vrije markt daar uiteindelijk wel een mouw aan zal passen. Als we op een dag af te rekenen krijgen met een daadwerkelijk afnemende productie van fossiele brandstoffen, dan zullen economische mechanismen ervoor zorgen dat de prijs ervan zal stijgen. Zo wordt het rendabel om voorraden te gaan ontginnen die nog dieper liggen of nu als minderwaardig worden beschouwd omdat ze minder geconcentreerd zijn.
Voorbeelden zijn de ontginning van olie uit teerzanden (“tar sands”) en leisteen (“oil shales”) of het produceren van gas uit steenkoollagen (“coal bed methane”) of rotsformaties (“tight gas”). Deze onconventionele bronnen bevatten naar schatting evenveel of meer olie en gas dan we tot nu toe op anderhalve eeuw hebben verbruikt. En als die voorraden op hun beurt uitgeput raken, zo stellen de economen, dan zal de markt er door stijgende petroleumprijzen voor zorgen dat alternatieve energiebronnen (eindelijk) de rol van fossiele brandstoffen zullen overnemen.
Financiële analyse
Er zijn echter belangrijke redenen om kritisch te zijn over deze geruststellende boodschap. De hele redenering is gebouwd op een financiële kosten-baten analyse. Bijvoorbeeld: als de olieprijs 100 dollar per vat bedraagt, dan wordt het rendabel om de teerzanden te ontginnen omdat de ontginning ervan slechts 90 dollar per vat kost.
Het probleem is dat financiële waarden niet altijd de realiteit weerspiegelen. Zeker in het geval van energie maken allerlei subsidies een klare kijk vrijwel onmogelijk. De productie van fossiele brandstoffen wordt fors gesubsidieerd door overheden, dus het is best mogelijk dat de ware kostprijs van de ontginning 120 dollar per vat bedraagt, terwijl datzelfde vat vervolgens maar voor 100 dollar kan worden verkocht. De rest wordt dan bijgepast door de belastingbetaler.
Ten tweede is het sinds het uitbreken van kredietcrisis duidelijk geworden dat de financiële wereld steeds verder van de realiteit staat. Door het ontwikkelen van ingewikkelde en ondoorzichtige financiële producten bevinden we ons momenteel in een economisch systeem dat bijna volledig op schulden is gebouwd. Eén van de gevolgen daarvan is een flinke overwaardering van de huizenprijzen, wat er op wijst dat de markt onder invloed van speculatie voor vertekende prijzen kan zorgen. Een louter financiële kosten-baten analyse lijkt dus niet meteen voldoende houvast te geven voor het beoordelen van onze energievoorraden.
Netto energie
Een aantal wetenschappers en economen stelt daarom een alternatieve benadering voor, die geen financiële maar energetische waarden als uitgangspunt neemt: hoeveel energie (in plaats van geld) moet je investeren om een bepaalde fossiele brandstof te vinden, op te delven en te bewerken. Deze methode, die al begin jaren 70 werd ontwikkeld en ondertussen verder is verfijnd, staat bekend als “netto energie analyse”. Het belangrijkste instrument ervan is de “Energy Returned On Energy Invested” (EROI of EROEI), een waarde die de verhouding tussen energie-kost en energie-opbrengst weergeeft.
——————————————————————————————————–
“Een voorraad fossiele brandstoffen kan rendabel zijn vanuit financieel oogpunt (omwille van speculatie, belastingvoordelen of subsidies) terwijl ze dat vanuit energetisch oogpunt niet meer is”
——————————————————————————————————–
Uiteraard is een energiebron vanuit dit opzicht alleen maar “rendabel” als de ontginning ervan minder energie kost dan de energiebron oplevert. Een EROEI van 50:1 betekent dat het één vat olie kost om vijftig vaten olie te ontginnen – een rendabele investering vanuit energetisch standpunt. Maar een EROEI van 1:1 betekent dat het één vat olie kost om één vat olie te ontginnen, zodat olie op dat moment ophoudt een energiebron te zijn. Een voorraad fossiele brandstoffen kan rendabel zijn vanuit financieel oogpunt (omwille van speculatie, belastingvoordelen of subsidies) terwijl ze dat vanuit energetisch oogpunt niet meer is.
Plastic, medicijnen en honderden andere producten die gemaakt zijn uit aardolie zouden we dan in principe nog altijd kunnen produceren (in dit geval wordt olie niet gebruikt als een energiebron en dus is een negatief EROEI geen obstakel), maar de prijs en de ingebedde energie van deze producten zal flink stijgen.
EROEI van fossiele brandstoffen
Netto energie analyse geeft een heel ander beeld van de toekomst die ons te wachten staat. Om dat duidelijk te maken, volstaat het om te kijken naar hoe het EROEI van fossiele brandstoffen is geëvolueerd gedurende de afgelopen honderd jaar. Dat kunnen we alleen doen voor de olie- en gasproductie in de Verenigde Staten, aangezien nergens anders over zo’n lange periode informatie werd bijgehouden.
In 1930 bedroeg de EROEI van Amerikaans petroleum (er zijn geen cijfers voor olie en gas apart) meer dan 100:1. Dat wil dus zeggen dat er met de investering van één vat olie meer dan 100 vaten olie konden worden opgehaald. In 1970 was het energierendement gedaald tot 30:1 en in 2005 bedroeg het nog slechts tussen de 11:1 en 18:1. Wereldwijd ligt het EROEI van olie en gas iets hoger: het daalde van 35:1 eind jaren negentig tot ongeveer 20:1 in 2005.
Dat zijn nog steeds aanzienlijke energetische rendementen, maar het verontrustende is natuurlijk dat de EROEI van petroleum (olie en gas) gestaag daalt. Als die trend zich verder zet, zo berekenden een aantal wetenschappers, dan bedraagt het EROEI van olie en gas al over 20 tot 30 jaar 1:1 en houdt petroleum dus op een energiebron te zijn – ondanks de nog resterende voorraden tegen die tijd. De vraag is dus niet zozeer wat de omvang is van de globale olie- en gasreserves, maar hoeveel daarvan met een surplus aan energie kan worden opgehaald.
Dat geldt overigens ook voor steenkool, wereldwijd de belangrijkste brandstof voor het opwekken van elektriciteit: de EROEI van steenkool daalde van 80:1 in 1930 tot 30:1 in 1970 en tot ongeveer 10:1 vandaag.
Laaghangend fruit
De verklaring voor de dalende EROI van fossiele brandstoffen is eenvoudig. De mens gaat bij het ontginnen van grondstoffen altijd eerst op zoek naar het “laaghangend fruit”. Dat zijn de voorraden die het makkelijkst en het goedkoopst op te delven zijn, omdat ze bijvoorbeeld net onder de oppervlakte van de aardkorst liggen en/of het meest geconcentreerd zijn. De moeilijker te ontginnen grondstoffen met een mindere kwaliteit houden we voor later.
——————————————————————————————————–
“De mens gaat bij het ontginnen van grondstoffen altijd eerst op zoek naar de voorraden die het makkelijkst en het goedkoopst op te delven zijn”
——————————————————————————————————–
Dat geldt overigens niet alleen voor fossiele brandstoffen, maar ook voor alle andere niet-hernieuwbare grondstoffen. Geologen spreken van de “grondstoffen piramide”. De top daarvan bevat het makkelijk te ontginnen deel van de voorraad. De laag daaronder zijn grondstoffen die alleen met meer moeite te ontginnen zijn, waarbij vaak ook meer ecologische schade wordt aangericht. De onderste laag bevat de voorraden waarvan geologen vermoeden dat ze nooit ontgonnen zullen worden omwille van de diepte, de locatie of de kwaliteit.
Spitstechnologie
Steenkool werd aanvankelijk gewoon van de aardkorst afgegraven en de eerste oliebronnen waren maximum 30 meter diep. Nadat die makkelijk te ontginnen voorraden weg waren, gingen we steeds dieper graven en boren, vaak naar brandstoffen van een lagere kwaliteit. Dat vraagt uiteraard meer energie.
Bovendien werd doorheen de jaren een steeds indrukwekkender en complexer arsenaal aan technologie ingezet, culminerend in de high-tech olieindustrie van vandaag: boorplatformen boordevol elektronica die olie oppompen vanop dieptes van meer dan 10 kilometer onder de zeespiegel, het gebruik van satellieten en seismologische studies voor het vinden van nieuwe olievelden, enzovoort. Die spitstechnologie is indrukwekkend, maar ze ontwikkelen en gebruiken kost natuurlijk ook energie, waardoor het EROEI verder daalt.
Daarbij nemen ook de ecologische impact en de risico’s toe, wat begin dit jaar nog maar eens duidelijk werd na de olieramp met de Deepwater Horizon in de Golf van Mexico. Het ontginnen van olie uit teerzanden en leisteen zal dan weer naar verwachting 2 tot 6 keer zoveel CO2 produceren dan de productie van olie uit conventionele bronnen.
Wat met alternatieve energiebronnen?
Als het EROEI van petroleum zou dalen tot 1:1 zitten we met een serieus probleem. Zonder olie en gas stort de 21ste eeuwse westerse maatschappij in elkaar. Er zal geen voedsel meer op ons bord liggen, want landbouwmachines, kunstmest en het transport van voedsel bestaan allemaal bij gratie van petroleum. Het transportsysteem zou volledig tot stilstand komen. Dat geldt in grote mate zelfs voor de trein, want we zijn afhankelijk van olie voor het ontginnen en transporteren van steenkool en uranium om de elektriciteitscentrales aan te drijven. Zonder olie gaat dus ook het licht, de computer en het internet uit. Om nog maar te zwijgen over de duizenden consumptiegoederen die afhankelijk zijn van fabrieksprocessen en logistieke ketens.
——————————————————————————————————–
“Naarmate het energierendement van fossiele brandstoffen daalt, wordt de productie van zonnepanelen, windturbines en kerncentrales steeds energie-intensiever”
——————————————————————————————————–
Natuurlijk zijn er alternatieve energiebronnen die de rol van olie, gas en steenkool kunnen overnemen. Auto’s kunnen op elektriciteit rijden die is opgewekt door windmolens of zonnepanelen. Biomassa kan worden ingezet om kunstmest te maken, enzovoort. Het probleem is dat de productie van alle alternatieve energiebronnen steunt op fossiele brandstoffen. De fabricage van bijvoorbeeld zonnepanelen, windturbines en kerncentrales kost energie.
Voor de ontginning en het transport van de daarbij gebruikte grondstoffen (metalen, silicium, enzovoort) is er meestal dieselbrandstof nodig, olie dus, terwijl de productieprocessen zelf meestal draaien op elektriciteit – in praktijk vrijwel altijd opgewekt door aardgas of steenkool. Kerncentrales zijn bovendien afhankelijk van petroleum voor het ontginnen en transporteren van uranium. Alle alternatieve energiebronnen worden dus “gesubsidieerd” door petroleum.
Op tijd beginnen
Dat betekent dat als de EROEI van olie, gas en steenkool daalt, de EROEI van alternatieve energiebronnen ook negatief wordt beïnvloed. Hiermee brengt netto energie analyse een tweede zekerheid van de klassieke, financiële benadering aan het wankelen: de overtuiging dat een slinkende olievoorraad een boost zal geven aan alternatieve energiebronnen. Het tegendeel ligt meer voor de hand. Naarmate het energierendement van olie en gas daalt, wordt de productie van zonnepanelen, windturbines, kerncentrales en uranium steeds energie-intensiever.
Dit is een belangrijk punt, omdat het aangeeft dat we op tijd met de uitbouw van alternatieve energiebronnen (hadden) moeten beginnen. Als we te lang wachten, en zeker als we wachten tot het EROEI van petroleum 1:1 bedraagt, kunnen we geen alternatieve energiebronnen meer produceren omdat er geen energie meer is. Uiteraard kunnen we alternatieve energiebronnen produceren met energie afkomstig van alternatieve energiebronnen, maar die moeten er dan wel eerst in voldoende mate zijn. En dat is voorlopig nog lang niet het geval.
EROEI van alternatieve energiebronnen
Bovendien ligt de EROEI van alternatieve energiebronnen erg laag in verhouding met die van petroleum – al is er duidelijk nog meer onderzoek nodig om tot precieze cijfers te komen. Uit de voorlopige resultaten blijkt dat waterkracht het best scoort met (op sommige plaatsen) een EROI van meer dan 100:1. Windenergie volgt met een EROEI van ongeveer 18:1 op de beste locaties – daarmee scoren grote windturbines dus ongeveer even goed als hedendaagse olie (microwindturbines zijn een heel ander verhaal).
Nucleaire energie strandt op 5:1 tot 15:1, fotovoltaïsche zonnepanelen op 6:1 tot 8:1 en biobrandstoffen (ethanol, biodiesel) flirten met de drempel van 1:1 (hun EROEI variëert van 0,8:1 tot 1,7:1). Ook de onconventionele oliebronnen (teerzanden en leisteen) scoren erg laag met waarden van 2:1 tot 5:1. Voor geothermische energie, golfenergie en zonnewarmte zijn er onvoldoende cijfers beschikbaar.
——————————————————————————————————–
——————————————————————————————————–
Het EROEI van alternatieve energiebronnen zegt niet alles. Er moet ook rekening worden gehouden met andere factoren, zoals de kwantiteit van de energiebron. Het potentieel van waterkracht is erg beperkt ondanks het hoge EROEI, omdat de locaties waar het effectief kan worden ingezet bijna allemaal al zijn ingenomen.
Het potentieel van fotovoltaïsche energie wordt dan weer beperkt door de voorraad van bepaalde zeldzame metalen. Als we massaal zouden inzetten op zonne-energie, dan ontstaan er wellicht tekorten. Er moeten dan alternatieve metalen worden gezocht die, als ze gevonden worden, mogelijk een lager energierendement opleveren. Het potentieel van kernenergie wordt beperkt door de voorraden van uranium. Ook de ontginning van uranium kent een gestaag dalend EROEI.
Fossiele brandstoffen hebben overigens nog een aantal voordelen ten opzichte van de meeste alternatieven: ze hebben de hoogste energiedensiteit (waardoor ze dus erg weinig plaats innemen), ze zijn het makkelijkst te transporteren, ze zijn relatief veilig in gebruik en ze zijn eenvoudig op te slaan.
Het EROEI van zonne-energie en windenergie houdt geen rekening met de opslag van de opgewekte energie. Gebeurt dat wel – bijvoorbeeld door het in rekening brengen van de energiekost van batterijen, een backup van biomassa-centrales, of een wereldwijd distributienetwerk – dan bedraagt het EROEI van deze energiebronnen nog maar de helft van wat hierboven wordt vermeld. Windenergie zal overigens ook met een dalend energierendement te kampen krijgen eens de beste locaties zijn ingepalmd.
Leven met een laag EROI
Zelfs als we erin slagen om op tijd een andere energie-infrastructuur uit te bouwen, is een lager EROEI dus onvermijdelijk. Er is geen enkel alternatief dat qua potentieel en energetisch rendement kan tippen aan twintigste-eeuwse fossiele brandstoffen. Hoe lager het EROEI van alle energiebronnen samen, hoe meer energie de maatschappij moet stoppen in het produceren van een gelijke hoeveelheid energie, en dus hoe minder energie er overblijft voor andere zaken: de productie van goederen en diensten, voedselvoorziening, een slagvaardig leger, kunst en vrije tijd. De energie die aangewend wordt om een windturbine te maken, kan niet meer gebruikt worden om een iPad of een cruiseschip te produceren.
——————————————————————————————————–
“Er is geen enkele alternatieve energiebron die qua potentieel en energetisch rendement kan tippen aan twintigste-eeuwse fossiele brandstoffen”
——————————————————————————————————–
Onze luxueuze en comfortabele levensstijl is het gevolg van een (tijdelijk) erg hoog EROEI, geleverd door fossiele brandstoffen. Geen enkele andere energiebron levert een vergelijkbaar EROEI op. Uiteraard moeten we alternatieve energiebronnen uitbouwen, en liefst zo snel mogelijk, maar dat zal op zich niet volstaan. Een forse vermindering van het energieverbruik en een verandering van de westerse levensstijl zijn the only way out. Tenzij we op korte termijn een nieuwe energiebron met een veel hoger EROEI kunnen ontwikkelen, zoals kernfusie.
Controversieel
Netto energie analyse en EROEI zijn controversiële concepten, en er is inderdaad ruimte voor kritiek. Zo wijzen tegenstanders erop dat nieuwe technologie ook energie kan besparen, waardoor het EROEI opnieuw kan stijgen. Toch volstaat een blik op een doorsnee olieplatform om te beseffen dat het potentieel hiervan eerder beperkt is. Je kan zo’n ding nu eenmaal niet uit karton bouwen.
Windturbines hebben op dit vlak nog de beste vooruitzichten, omdat het energierendement van een windturbine snel stijgt naarmate ze groter wordt. Voor zonnepanelen geldt dat veel minder: de efficiëntie ervan stijgt weliswaar, maar meestal dankzij het gebruik van energie-intensievere materialen.
Verder is er geen overeenstemming over de methodologie van de berekening van het EROEI. De belangrijkste onenigheid daarover is – net zoals bij een levenscyclusanalyse van een product – waar precies de grenzen moeten worden gelegd. Bijvoorbeeld: de productie van de meeste energiebronnen vraagt ook veel water, waarvan het oppompen en/of transporteren ook energie kost. Moet dat in rekening worden gebracht? En wat met de energie die het kostte om de waterleidingen en waterpompen te fabriceren? En de energie die het kostte om de fabriek te bouwen die de waterleidingen en waterpompen fabriceerde?
——————————————————————————————————–
“In het geval van kernenergie zijn de enorme verschillen duidelijk te wijten aan vooringenomenheid”
——————————————————————————————————–
Omdat er verschillende grenzen worden gehanteerd, kan een onderzoeker de resultaten van een netto energie analyse makkelijk naar zijn hand zetten. Dat wordt vooral duidelijk als de EROEI-resultaten van kernenergie naast elkaar worden gelegd.
Grote verschillen in de EROEI van bijvoorbeeld windenergie of zonne-energie zijn te verwachten, omdat de EROEI in dit geval in zeer grote mate wordt beïnvloed door de locatie van zonnepanelen en windturbines – het netto energie rendement van een zonnepaneel ligt uiteraard hoger in Zuid-Spanje dan in Nederland of België. Maar in het geval van kernenergie spelen minder externe factoren mee en zijn de enorme verschillen duidelijk te wijten aan vooringenomenheid.
Netto energie analyse levert een aantal belangrijke inzichten op die de louter financieel-economische benadering niet kan bieden. Maar het is een instrument dat nog verfijnd moet worden.
Kris De Decker
——————————————————————————————————–
Bronnen & meer informatie
- Foto’s en illustraties: 1 / 2 / 3 / 4. De grafieken komen uit de documenten hieronder.
- “Ten fundamental principles of net energy“, Cutler J. Cleveland (2008)
- “Why EROI matters“, Charles Hall (2008)
- “At $100 dollar oil – what can the scientist say to the investor?“, Nate Hagens (2008)
- “What is the minimum EROI that a sustainable society must have?“, Charles Hall (2009)
- “Onconventionele olie, kans of bedreiging?“, Peter Polder (2007)
- “Deepwater Horizon and the Technology, Economics and Environmental Impacts of Resource Depletion – the end is nigh“, Richard Heinberg (2010)
- “Energy return on investment (EROI) for wind energy“, Cutler J. Cleveland (2007)
- “Are we running out of oil?“, David Deming (2003)
- “EROI“, “EROEI“, “Net energy“, The Oil Drum (tags)
Verwante artikels
- Draait de industrie straks op geconcentreerd zonlicht? Thermische zonne-energie
- Hoeveel energie kost de productie van zonnepanelen?
- Microwindturbines: kosten meer energie dan ze opleveren
- Hernieuwbare energie op grote schaal is een illusie: er zijn niet genoeg grondstoffen
- Moeten we energie rantsoeneren?
- Kerncentrales zonder brandstof: uranium
- Windenergie kan slechts fractie van wereldwijde energieverbruik leveren
- Zo lossen we de energiecrisis (nooit) op
- Zit er te veel of te weinig olie in de grond? “peakoil” of “global warming”, wat is nu eigenlijk het probleem?
- Honderd procent groene stroom?
- Een roetzwarte toekomst: de revival van steenkool
- Oorlog om windenergie?
- Groene energie uit een doosje? De Bloom Box
- Mag het een zuinig lampje minder zijn?
- Alle artikels over energie
——————————————————————————————————–
|
// http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js // http://pagead2.googlesyndication.com/pagead/show_ads.js |
www.lowtechmagazine.be 
Geef een reactie op Stormbeest Reactie annuleren