Energie survival gids,
Jo Hermans,
BètaText, 2008
ISBN 9789075541113
192 bladzijden, € 19,95

Energie survival gids

Samenvatting

In het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde (NTvN) van februari 2009 schreef ik onderstaande recensie van het boek 'Energie survival gids' van Jo Hermans. Die muis kreeg een staart. In het volgende nummer stond een kritiek van Bart Verheggen. Hij vond dat ik over het klimaat en de zeespiegelstijging de plank missloeg. Zie onder. De redactie van het NTvN hanteert de regel, dat een reactie niet langer mag zijn dan het oorspronkelijke artikel. De eerste die daar tegen opliep was Verheggen. Wie zijn argumenten beter wil begrijpen, doet er goed aan zijn uitgebreide reactie te lezen op zijn weblog.
Met dezelfde NTvN-handicap schreef ik een dus nog korter weerwoord, zie onder.
Verderop op deze pagina heb ik, n.a.v. Verheggen's kritiek en naar aanleiding van gesprekken, die ik sedertdien had met Hans Erren en Henk de Bruin mijn  argumenten beter uitgewerkt in 'CO₂ klimaatonzekerheden en wij' en in 'Zeespiegel'. Ik ben beide heren dankbaar voor de moeite, die ze zich hebben gegeven om mij verder in te wijden in de complexiteit van atmosferische processen. Eventuele resterende fouten in het stuk blijven voor mijn rekening.
Tekst tussen [ ] wijkt af van die in het NTvN.

De ‘Energie survival gids’ van Jo Hermans is weer zo’n prachtproductie van BètaText. De uitleg van relevante fysische verschijnselen is uitstekend. Precies het soort boek dat ontwikkelde leken, niet-fysici, hoognodig allemaal zouden moeten krijgen: begrijpelijk en toch correct. Jo heeft de gave om met sprekende voorbeelden beginselen als de eerste en tweede hoofdwet van de thermodynamica èn hun betekenis in het dagelijkse leven duidelijk te maken en in het geheugen te prenten.
Er is echter een tweedeling in de tekst. De onderdelen van fysische aard zijn strak, helder en correct. Maar in de gedeelten met gegevens van andere disciplines ontbreekt die strengheid. Ze maakt plaats voor een optimistische toon met een zeker wensdroom- gehalte. Dat komt vooral naar voor op plaatsen waar menselijke gedrag een rol speelt. Niet-fysische gegevens afkomstig van ‘betrokken partijen’, zoals bus- en spoormaat-schappijen, zijn niet echt kritisch tegen het licht gehouden. Maar misschien helpt deze neiging naar het ‘politiek correcte’ [ ] wel om leken bij het lezen niet te snel af te schrikken? En tot klaarblijkelijke misslagen heeft de schrijver zich niet laten verleiden.
De onderdelen over zon en wind zijn naar mijn smaak wat optimistisch. Het cruciale opslagprobleem komt pas in een later hoofdstuk aan bod. Wat betreft elektriciteit en autonome (of op-zichzelfstaande) installaties is die valkuil in hoge mate verbiedend. Zonnevrienden, die de overigens juiste cijfers en geloofwaardige prognoses over het zonnecel vermogen en -kosten aanleveren, doen er op dat punt haast altijd het zwijgen toe. Ook als er geen materiële tekorten zouden zijn, verdubbelt of verdrievoudigt opslag de systeemkosten van fotovoltaïsche installaties. Windekinderen zwijgen vaak besmuikt over het verschil tussen geïnstalleerd vermogen en effectieve opbrengst. Jo doet dat gelukkig niet. Wel filosofeert hij wat luchtig heen over de benodigde ‘back-up’ en de kosten daarvan. Een vluchtige opmerking over het koppelen van plaatsen in Europa – altijd is wel ergens wind – is niet erg serieus. Spelen transportverliezen geen rol? Hoeveel geld en energie vergt stationair draaiend reservevermogen?
In het boek is een afzonderlijk hoofdstuk gewijd aan energieopslag. Daar zijn de moeilijkheden netjes maar een beetje laat, uit de doeken gedaan. Het optimisme over zon en wind dat bij onze landgenoten toch al overdreven heerst, heeft daar misschien reeds stevig en onuitroeibaar wortelgeschoten. Ik zou enkele waarschuwende opmerkingen bij de “Zonnepsalmzang” op prijs hebben gesteld. Al was het maar uit didactische overwegingen om de groei van onverantwoord optimisme te dempen.
Jo is zuinig met kernenergie. De mogelijkheden en de fysica behandelt hij keurig maar technische problemen behoren mijns inziens beter te worden gescheiden van maatschappelijke. Indien de mensheid een vervelend bijgeloof koestert, is dat reëel. Politici moeten er serieus rekening mee houden. Maar laten wij, fysici, het niet behandelen als onderdeel van de technische problemen. Hoog-radioactief afval kunnen we technisch voor tienduizend jaar verantwoord opslaan op een betonvloertje van een hectare met een zanddijkje er om op de Veluwe. Bij de bespreking van de kernfusieprojecten die maar traag vorderen, zou het niet hebben misstaan als er vermeld werd dat die traagheid voor ongeveer de helft op rekening komt van de stroeve besluitvorming. Het werk in Culham aan de bouw van een kernfusiereactor begon jaren te laat vanwege de ruil tussen Italiaanse tomaten en Franse straaljagers, en technisch had de bouw van ITER (nieuw groot fusie-experiment in Cadarache) al, toen ìk nog in de JET-Council (Joint European Torus, het inmiddels beëindigde fusie-project in Culham UK van een aantal EU-landen) zat – dus ver voor de eeuwwisseling – moeten beginnen.
Jammer – maar je moet zo’n boek ook weer niet al te dik maken – dat de fysica van de selectieve stralingsabsorptie door CO₂ niet meer gedetailleerd is behandeld. Daarover heerst in de samenleving onbegrip. Ook weten weinigen wat exponentiële absorptie precies inhoudt. Kringlopen in de biosfeer zijn nu eenmaal niet echt gesloten: er zitten af- en toevoerkleppen naar en van de geologie in! Het boek gaat er van uit dat meer CO₂ ook navenant meer opwarming geeft. Dat is niet juist. Het CO₂-gordijn is immers al zo goed als dicht? Jo vaart hier wat te gemakkelijk op de koers van het IPCC. Hij maakt zelfs een uitstapje naar de stijgende zeespiegel, een verschijnsel ouder dan het gebruik van fossiele brandstoffen. De zee steeg de laatste 20000 jaar ~ 120 m. Dat is 60 cm per eeuw, net als nu. 10 000 jaar geleden werden de Doggersbank en de Bruine Bank in de Noordzee bewoond. Wat is er nieuw aan het IPCC-alarm: ‘help, we verzuipen’?
Deze kritiek en enkele numerieke drukfoutjes betekenen niet, dat ‘Energie survival gids’ geen uitstekend en uiterst nuttig boek is. Je zou het ieder die over de betekenis van energie voor de mens nadenkt, moeten aanbevelen. Vooral de didactische ezelsbruggetjes bij verschillende energiebegrippen en de mooie, duidelijke, illustraties zijn om van te smullen. Geef het uw lekenvriend(inn)en cadeau!

Bart Verheggen¹:

Kees le Pair eindigt zijn boekbespreking van Jo Hermans Energie survival gids in NTvN 75-03 met een aantal boude uitspraken over klimaatverandering. Zo zou volgens hem meer CO₂ niet tot meer opwarming leiden, omdat het "CO₂-gordijn al zo goed als dicht is". Echter, de absorptiespectra van CO₂ zijn helemaal niet verzadigd. En al zouden die in de lagere atmosfeer verzadigd zijn, dan zou meer CO₂ in de hogere luchtlagen nog steeds leiden tot meer opwarming. Venus kan wellicht als voorbeeld dienen.
De zeespiegel stijgt nu met ongeveer 3 mm per jaar, ongeveer een factor 10 sneller dan in de afgelopen duizenden jaren. Ook daar slaat Le Pair de plank mis. Hij verwijt Hermans wat te gemakkelijk op de koers van het IPCC te varen. Dat klinkt als een raar verwijt; per slot van rekening geven de IPCC rapporten een rigoreuze samenvatting van de wetenschappelijke kennis op het gebied van klimaatverandering. Le Pair gebruikt blijkbaar liever argumenten die al decennia geleden ontkracht zijn. Dubieus, maar het verklaart wellicht waarom hij geen heil ziet in zonne- en windenergie, zoals uit het eerste deel van zijn recensie blijkt. Als je het probleem ontkent, is de voorgestelde oplossing natuurlijk bij voorbaat onzinnig.

1. Wetenschappelijk onderzoeker Luchtkwaliteit en Klimaatverandering, ECN Petten. Zie zijn Klimaatblog.

Kees le Pair:

(Vanwege het redactionele beleid van het NTvN schreef ik het volgende korte weerwoord in dat tijdschrift van mei 2009. Zie verder op deze webpagina voor meer gegevens en argumenten.)

All honourable men

Bart Verheggen schreef:

• “Le Pair slaat de plank mis…”,

• “…de absorptie spectra van CO₂ zijn helemaal niet verzadigd.”

• “De zeespiegel stijgt met ongeveer 3 mm/jaar ongeveer een factor 10 sneller dan in de afgelopen duizenden jaren.”

• “Le Pair gebruikt blijkbaar liever argumenten die al decennia geleden ontkracht zijn.”

Voor zijn gelijk verwijst hij naar Venus en naar de IPCC rapporten, die volgens hem “een rigoreuze samenvatting van de wetenschappelijke kennis op het gebied van klimaatverandering” geven. Mijn mening stoelt op fysische argumenten. Helaas is de ruimte voor een weerwoord in het NTvN daarvoor niet toereikend. Ze zijn te vinden op mijn webstek: [ daar bevindt u zich al ]. Ik laat het dus maar bij:
En toch is CO₂ ongevaarlijk, al zijn alle IPCC-ers honourable men.
Kees le Pair

CO₂, klimaatonzekerheden en wij

In bovenstaand plaatje van de stralingsabsorptie bij verschillende golflengten, dat gemaakt werd door Hans Erren, is de absorptie weergegeven bij verschillende atmosferische concentraties van CO₂. Er is verderop ook nog een absorptie band in het meer kortgolvige deel van het spectrum; de invloed daarvan op het broeikasverschijnsel is veel kleiner. De huidige waarde ligt zo'n beetje tussen het donkerblauwe en het violette gebied. Tegenwoordig is het CO₂ verantwoordelijk voor een temperatuurverhoging van 10,5 ^oC. Indien door een of andere oorzaak de CO₂-concentratie zou verdubbelen, zou de temperatuur daardoor met 1 ^oC toenemen. Voor een verdere stijging van de temperatuur met 1 ^oC is dan opnieuw een verdubbeling van de CO₂-concentratie nodig. Binnen relevante grenzen hebben we te maken met een lineaire stijging van de temperatuur evenredig met de logarithme van de hoeveelheid CO₂. Iets dergelijks heb ik in de boekrecensie aangegeven met "Het CO₂-gordijn is immers al zo goed als dicht?" Verdubbeling van de concentratie is nl. nogal wat! Mijn critici hebben gelijk, wanneer zij opmerken, dat het gordijn bij het geschetste proces nooit helemaal dicht gaat, de absorptieband wordt breder. De kleinere - frequentieafhankelijke - absorptiecoëfficiënt, wordt gecompenseerd door de hogere deeltjesdichtheid. De stralingsvangst blijft dus wel toenemen. Maar dat is m.i. niet relevant, wanneer je bedenkt hoeveel extra CO₂ er voor meer opwarming nodig is.
In werkelijkheid is de materie ingewikkelder. CO₂ is niet het enige broeikasgas. Waterdamp, methaan, ozon e.a. leveren ook een bijdrage aan de warmtebalans. De eerste veel meer dan CO₂ en de hoeveelheid waterdamp varieert op een onvoorspelbare manier. De absorptiebanden overlappen gedeeltelijk die van CO₂. Verder is er de complicatie van de niet uniforme temperatuur van de atmosfeer, die de absorptie en de heremissie beïnvloedt, de vermenging, de verticale en horizontale stroming, de opnieuw uitgezonden en weer onderschepte straling, de beïnvloeding van de hoeveelheid waterdamp door de andere broeikasgassen enz. Die processen kennen we nog niet goed genoeg. Waar komt bv. de temperatuurstijging van ca. 10 ^oC sinds de laatste ijstijd vandaan? Die is al ongeveer 20 000 jaar aan de gang. Dat hebben de holbewoners toch niet op hun kerfstok? Waarom zou die stijging zich ook los van ons niet nog even voortzetten?
De klimatologen proberen met behulp van enorme rekenprogramma's, de processen zo goed mogelijk te simuleren, maar het laatste woord daarover is nog niet gesproken. Het is veelzeggend, dat het IPCC keer op keer de gebruikte modellen heeft verfijnd. In feite betekent dat o.m., dat parameters met onbekende of gedeeltelijk bekende achtergrond werden bijgesteld om de uitkomsten in overeenstemming te brengen met gemeten waarden. Dat werk is heel interessant vanuit wetenschappelijk oogpunt, maar het biedt onvoldoende basis om op grond van zulke onzekere uitkomsten grootschalige, maatschappelijke, maatregelen te nemen. Maatregelen die enorm veel geld kosten. Dat geld kan dan nl. niet voor andere, veel nuttiger doeleinden worden aangewend. In klimaatkringen spreekt men graag van een anticiperend 'non regret' beleid. Daarmee bedoelt men: ook al weten we het niet zeker, laten we toch alvast maar wat doen, anders krijgen we later spijt. Ik vraag me dan af, hoeveel spijt wij later zullen krijgen van de genomen maatregelen, waardoor andere veel noodzakelijker maatregelen achterwege zijn gebleven? Als voorbeeld noem ik het gekke idee om ten koste van de schaars wordende olie en gasvoorraden CO₂ te gaan afvangen en onder de grond stoppen. Wanneer straks Slochteren leeg is, worden we nog meer afhankelijk van Russisch gas; over 'regret' gesproken! Verder zet ik vraagtekens bij de wijsheid om nu al te trachten grootschalig in de energiebehoefte te gaan voorzien d.m.v. windmolens en zonne-energie. Die systemen zijn nog verre van uitontwikkeld, zeker nu er nog geen goede, grootschalige en goedkope oplossingen zijn voor energieopslag. Ook op dat gebied is veel meer onderzoek nodig. Onderzoek dat geld kost, wat maar al te vaak niet voor handen blijkt.

De totale hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer is ~ 700 Gton. Jaarlijks komt er ca. 150 Gton bij en verdwijnt er ook weer 150 Gton. De mensheid met al zijn machines is verantwoordelijk voor een jaarlijkse inbreng van ongeveer 6 Gton. (Vliegende insecten zetten 10x zoveel om.) De rest zijn natuurlijke processen, die niet allemaal goed bekend zijn. Nu blijkt, dat de aanwezige, atmosferische hoeveelheid van het gas jaarlijks met ca. 3 Gton toeneemt. De helft van het equivalent van onze inbreng wordt hetzelfde jaar dus alweer weggevangen. Veelal denkt men, dat de toeneming de schuld is van menselijke activiteit. De veronderstelling is, dat de natuur gewoon 150 Gton 'rondpompt', het 'natuurlijk evenwicht'. En wij verbranden fossiele koolstofvoorraden, dat komt er dus extra bij. Indien de klimatologen gelijk zouden hebben, zou het overigens zo'n 200 jaar duren voor wij het atmosferisch CO₂ hebben verdubbeld en dus de temperatuur met één graad verhoogd. Maar die aannames zijn uit de lucht gegrepen. Ook toen er nog geen mensen waren veranderde de CO₂-concentratie drastisch. De atmosfeer bevat slechts een minieme hoeveelheid van de stof in vergelijking tot de opslag in oceanen - oplossing - en in vaste- en biologische stof via chemische binding. Die opslagcapaciteit is gigantisch. En op elke plaats op aarde is de partiële druk van het CO₂ in de atmosfeer in thermodynamisch-, chemisch evenwicht met het vaste of vloeibare oppervlak. Dat evenwicht is uitermate stof- en temperatuurafhankelijk. Iets meer menging van het oppervlak met de diepere oceaan en het evenwicht wordt verstoord. Een veranderde bodemsamenstelling door vulkanische of tectonische werking, kan een dramatisch CO₂-effect geven. D.w.z. extra afname van CO₂ of extra toevoeging. Gedurende ijstijden nam de CO₂-concentratie af en in de interglaciale perioden nam hij toe met waarden, die niet betekenisvol verschillen van de schommelingen, waarover klimatologen nu spreken. Toen waren er geen mensen, die we de schuld van die veranderingen kunnen geven. Ik wijs er op, dat in de geologische geschiedenis de toename en afname van de hoeveelheid CO₂ in de atmosfeer naijlde op de temperatuurverandering. D.w.z. de opwarming ontstond niet door het broeikasgas. Het broeikasgas nam toe door de temperatuurverandering. Dat er daarna een positieve terugkoppeling kan zijn geweest, is plausibel. Maar die was niet zo sterk, dat hij vervolgens de komst van een nieuwe ijstijd kon voorkomen. Maar goed ook, anders waren we al lang gekookt.
Het chemisch evenwicht is niet instantaan. In sommige processen gaat het snel in andere zijn er lange relaxatietijden. De mensheid is de laatste decennia versneld CO₂ gaan produceren. Ca. de helft van het equivalent van die jaarlijkse productie is al in hetzelfde jaar weer geabsorbeerd. Maar dat betekent niet, dat het evenwicht zich dan al heeft ingesteld. Bij hogere concentraties versnelt de opname. Isotopische markering leert, dat een substantieel deel van het atmosferisch CO₂ afkomstig is van fossiele brandstof. Maar dat wil niet zeggen, dat alles wat de mens geproduceerd heeft erbij is gekomen. Traditioneel CO₂ wordt gedeeltelijk verdrongen door het fossiele, dat is alles. Dat de concentratie stijgt, is een gevolg van een verschuivend evenwicht en die verschuiving heeft ook bij vroegere interglacialen plaatsgevonden. De verhoging van het CO₂-gehalte leidt tot versnelde plantengroei, een gevolg dat liefhebbers van een groene aarde zullen toejuichen. Klimatologen wijzen op de mogelijkheid van positieve terugkoppeling. Meer CO₂ zou meer andere broeikasgassen, vooral waterdamp in de lucht brengen. Echter andere, bij het IPCC niet populaire onderzoekingen, leiden tot de slotsom dat er een negatieve terugkoppeling is. Kortom: verdere temperatuurstijging door verhoging van het CO₂-gehalte is nauwelijks te verwachten en onze bijdrage aan die verhoging is dubieus.

Verheggen's verwijzing naar Venus ter adstructie van de bewering dat (veel) meer CO₂ tot een enorme temperatuurstijging leidt - Venus is veel warmer dan de aarde - is te kort door de bocht. De Venusbroeikas is goed voor zo'n 500 graden. Die van ons voor ~30! De atmosfeer van Venus is 90x zo dicht als die van ons. En hij bestaat grotendeels uit CO₂. Bij ons is dat 0,038%. Er zijn dus grote verschillen. Het allerbelangrijkste verschil is het dichte, aaneengesloten Venus-wolkendek, waarin SO₂ een cruciale rol speelt. Dat leidt niet slechts tot Venus' hoge albedo, maar ook tot een gigantisch...broeikaseffect. De wolken weerkaatsen en absorberen uiterst effectief haast al het uitgestraalde infrarood. Dat is nog wel wat anders dan de beperkte CO₂-band! Het is niet juist om het te doen voorkomen, dat alleen het CO₂ voor de broeierigheid van die planeet verantwoordelijk is. Voor het overige geldt, dat wij van Venus net zo min als van de aarde, de atmosferische processen goed genoeg kennen.

Zeespiegel

Sinds het dieptepunt van de laatste ijstijd steeg de zeespiegel in 20.000 jaar 120 m. Dat zijn geologisch onbetwiste meetresultaten. Ze staan in bovenstaand plaatje, overgenomen uit het boek van S. Kroonenberg: De menselijke maat; Uitg. Atlas, sep. 2007, p. 219. Dat komt neer op 60 cm/eeuw. Al in 1979 signaleerde Jelgersma dat de stijging van de zeespiegel aan het afnemen was. Verheggen meldt in zijn reactie dat de zee nu met 3 mm/jaar stijgt, dat is 30 cm/eeuw, een flinke vermindering, zou ik zeggen. Onze eigen Rijkswaterstaat meet overigens een stijging van niet meer dan 20 cm/eeuw (Meteo Delfzijl). En dat is dan gemeten aan de kust van ons land, waarvan de bodem inklinkt en dat in de naweeën van de laatste ijstijd nog steeds een beetje daalt terwijl Scandinavië ook als gevolg van die ijstijd rijst, de zgn. isostatische verevening. Die inklinking bedraagt ~ 7 cm/eeuw. We zouden hier dus toch al een zeestijging moeten zien, die 7 cm boven het wereldgemiddelde ligt.
Waar en wanneer zijn die metingen ontkracht?
Verheggen meent, dat ik een verkeerde tijdschaal hanteer. De sterke zeerijzing na de laatste ijstijd is al enkele duizende jaren geleden tot stilstand gekomen. Sinds 1900 is er een nieuwe stijging ingetreden. De getallen die hij noemt en de cijfers die het IPCC hanteert, komen niet overeen met de bevindingen van Rijkswaterstaat. Die wijzen niet op een versterkte stijging van het zeeniveau. Voorlopig moeten we m.i. daar maar vanuit gaan, als we het over dijkverhoging en overstromingsgevaar hebben. Het Kroonenbergplaatje met de gewraakte tijdschaal toont Verheggen's verminderde stijging de laatste paar duizend jaar wel degelijk. Maar het laat ook zien welke onzekerheden aan de metingen van zeespiegelstijging kleven. Bij de kleine veranderingen, waarom het nu gaat, is de door klimatologen gehanteerde precisie niet verantwoord. Het klinkt vreemd, maar de zeespiegel stijgt en daalt niet wereldwijd even hard. Dat komt door de niet volstrekt uniforme zwaartekracht, waarvan de verdeling bovendien verandert, als grote massa's, zoals de gletsjers op Groenland (!) verschuiven.

Het IPCC is een college dat door regeringen is samengesteld. Het kan heel goed "rigoureuze" uitspraken doen, maar het doet dat niet over de wetenschappelijke kennis op het gebied van klimaat­verandering. Het gezelschap bestaat uit juristen, ambtenaren en een aantal klimaat­deskundigen. Wanneer die het onderling eens zijn en de publieksmedia en de hen napratende politici over unanimiteit spreken, is dat de unanimiteit van dat panel, niet van de wetenschappelijke gemeenschap in de wereld. Op de vorige zomer gehouden internationale geologische conferentie in Oslo was er niemand, die een goed woord over had voor de klimaatmodellen van het IPCC.
Ik twijfel er niet aan, dat het panel uit nette mensen bestaat. Maar het blijven mensen met een boodschap. En in het verleden heeft het meer dan eens 'niet in het scenario passende gegevens' veronachtzaamd. Menselijk, maar te menselijk om er een duur non regret beleid op te baseren.

Mijn advies aan onze politici en bedrijven luidt:

• veel zuiniger met energie,

• verkwist het niet aan het najagen van het CO₂-spook,

• bouw 3 of 4 kerncentrales,

• steek heel veel geld in onderzoek aan alternatieven, zoals zon, wind, kernsplitsing, kernfusie en opslag en vooral

• schort de grootschalige bouw op van onvoldoend uitontwikkelde niet volledig doorgerekende systemen.

Herzien, Nieuwegein, 2009 05 07.