Wikisage, de vrije encyclopedie van de tweede generatie, is digitaal erfgoed

Wikisage is op 1 na de grootste internet-encyclopedie in het Nederlands. Iedereen kan de hier verzamelde kennis gratis gebruiken, zonder storende advertenties. De Koninklijke Bibliotheek van Nederland heeft Wikisage in 2018 aangemerkt als digitaal erfgoed.

  • Wilt u meehelpen om Wikisage te laten groeien? Maak dan een account aan. U bent van harte welkom. Zie: Portaal:Gebruikers.
  • Bent u blij met Wikisage, of wilt u juist meer? Dan stellen we een bescheiden donatie om de kosten te bestrijden zeer op prijs. Zie: Portaal:Donaties.
rel=nofollow

Mark Jacobson: verschil tussen versies

Uit Wikisage
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
(29 tussenliggende versies door 5 gebruikers niet weergegeven)
Regel 1: Regel 1:
[[en:Mark Jacobson]]
[[Bestand:Mark Z. Jacobson.jpg|{{largethumb}}|Mark Jacobson]]
'''Mark Zachary Jacobson''' (geboren [[1965]]) is hoogleraar ''civil and environmental engineering'' aan de Stanford University (VS) en directeur van het ''Atmosphere en Energy Program'' daar. Jacobson ontwikkelt computermodellen over de effecten van de verschillende energietechnologieën en hun uitstoot op luchtvervuiling en klimaatverandering. Hij is de auteur van boeken en tientallen artikelen die zeer veel geciteerd worden.<ref>[http://stanford.edu/group/efmh/jacobson/ Zijn website.]</ref>
'''Mark Zachary Jacobson''' ([[26 september]] [[1965]]) is hoogleraar ''civil and environmental engineering'' aan de Stanford University (VS) en directeur van het ''Atmosphere en Energy Program'' daar.
 
==Opleiding==
Jacobson studeerde burgerlijke bouwkunde (civil engineering) en economie aan de Stanford Universiteit, en behaalde hiervoor in 1988 een bachelordiploma. Na het behalen van zijn master in milieuingenieurswetenschappen (environmental engineering), zette hij zijn studies verder aan de universiteit van Californië, waar hij in 1991 een master in de atmosferische wetenschappen (atmospheric sciences) behaalde en in 1994 zijn doctoraatsdiploma behaalde. Daarna keerde hij terug naar de Stanford Universiteit. Van 1994 tot 2001 werkte hij daar als Assistant Professor (universitair docent) burgerlijke en milieutechniek en van 2001 tot 2007 als Associate Professor (universitair hoofddocent). Sinds 2007 bekleedt hij de leerstoel van deze afdeling (gewoon [[hoogleraar]]).
 
==Onderzoek==
 
Jacobson ontwikkelt computermodellen over de effecten van de verschillende energietechnologieën en hun uitstoot op luchtvervuiling en klimaatverandering. Hij is de auteur van boeken en tientallen artikelen die zeer veel geciteerd worden en waarvoor hij prijzen ontving van de American Meteorological Society en de American Geophysical Union.<ref>[http://stanford.edu/group/efmh/jacobson/ Zijn website.]</ref>


Volgens Jacobson is een snelle overgang naar schone hernieuwbare energie vereist om de mogelijke versnelling van de opwarming van de aarde, met gevolgen zoals het verdwijnen van het Noordpoolijs, te verminderen. Deze overgang zal per jaar wereldwijd ook 2,5 à 3 miljoen sterfgevallen elimineren die verband houden met luchtvervuiling, en de verstoring in verband met fossiele brandstoftekorten verminderen.
Volgens Jacobson is een snelle overgang naar schone hernieuwbare energie vereist om de mogelijke versnelling van de opwarming van de aarde, met gevolgen zoals het verdwijnen van het Noordpoolijs, te verminderen. Deze overgang zal per jaar wereldwijd ook 2,5 à 3 miljoen sterfgevallen elimineren die verband houden met luchtvervuiling, en de verstoring in verband met fossiele brandstoftekorten verminderen.


Jacobson stelt dat wind, water en zonne-energie kosten-effectief kan worden opgeschaald om te voldoen aan onze energiebehoefte en om de menselijke samenleving te bevrijden van de afhankelijkheid van zowel fossiele brandstoffen als kernenergie. In 2009 hebben Jacobson en Mark A. Delucchi een plan in ''Scientific American'' gepubliceerd om de hele planeet te voorzien van schone duurzame energie.<ref name=wws>{{Cite journal |first1=Mark Z. |last1=Jacobson |first2=M.A. |last2=Delucchi |url=http://www.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/sad1109Jaco5p.indd.pdf |format=PDF |title= A Path to Sustainable Energy by 2030 |journal=Scientific American |volume=301 |issue=5 |pages=58–65}}</ref>  Het artikel is gericht op een aantal zaken, zoals de wereldwijd nodige ruimte voor windparken, de beschikbaarheid van schaarse materialen die nodig zijn voor de productie van nieuwe systemen, het vermogen om betrouwbare energie te produceren op aanvraag, en de gemiddelde kosten per kilowattuur. Een meer technisch artikel is in 2011 gepubliceerd in twee delen in het tijdschrift ''Energy Policy''.<ref>[http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/JDEnPolicyPt1.pdf Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials.]</ref><ref>[http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/DJEnPolicyPt2.pdf Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies.]</ref>
Jacobson stelt dat wind, water en zonne-energie kosteneffectief kan worden opgeschaald om te voldoen aan onze energiebehoefte en om de menselijke samenleving te bevrijden van de afhankelijkheid van zowel fossiele brandstoffen als kernenergie. In 2009 hebben Jacobson en Mark A. Delucchi een plan in ''Scientific American'' gepubliceerd om de hele planeet te voorzien van schone duurzame energie.<ref name=wws>{{Cite journal |first1=Mark Z. |last1=Jacobson |first2=M.A. |last2=Delucchi |url=http://www.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/sad1109Jaco5p.indd.pdf |format=PDF |title= A Path to Sustainable Energy by 2030 |journal=Scientific American |volume=301 |issue=5 |pages=58–65}}</ref>  Het artikel is gericht op een aantal zaken, zoals de wereldwijd nodige ruimte voor windparken, de beschikbaarheid van schaarse materialen voor de productie van nieuwe systemen, het vermogen om betrouwbare energie te produceren op aanvraag, en de gemiddelde kosten per kilowattuur. Een meer technisch artikel is in 2011 gepubliceerd in twee delen in het tijdschrift ''Energy Policy''.<ref>[http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/JDEnPolicyPt1.pdf Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials.]</ref><ref>[http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/DJEnPolicyPt2.pdf Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies.]</ref>
 
=== Klimaatonderzoek ===


== Wind-water-zon ==
Jacobson begon in 1990 algoritmen te bouwen voor wat nu GATOR-GCMOM wordt genoemd (Gas, Aerosol, Transport, Radiation, General Circulation, Mesoscale and Ocean Model). Dit model, dat  is ontwikkeld gedurende tientallen jaren, simuleert luchtvervuiling, weer en klimaat van lokale tot wereldwijde schaal. Het was het eerste volledig gekoppelde online-model dat alle belangrijke terugkoppelingen van belangrijke atmosferische processen op basis van eerste beginselen verklaart.<ref>{{Cite web|url=https://www.atmos-chem-phys.net/8/2895/2008/acp-8-2895-2008.pdf|title=Online-coupled meteorology and chemistry models: history, current status, and outlook|last=Zhang, Y.|first=|date=2008|website=|access-date=}}</ref>
Omdat het tientallen jaren duurt voor nieuwe technologieën volledig toegepast worden, worden alleen technologieën beschouwd die minstens in proefprojecten aangetoond zijn,
Aanvankelijk berekende het programma hoe de concentraties van tientallen stoffen veranderen door honderden processen (chemische reacties en emissie en absorbtie van licht en warmte) op tienduizenden plaatsen in de atmosfeer. Dat kostte erg veel rekentijd. De algoritmen van Jacobson zijn codes die veel sneller de [[differentiaalvergelijkingen]] oplossen die al die processen beschrijven, omdat de codes geschikt zijn voor [[array processor]]s. In latere jaren zijn nog veel meer atmosfeer (windsnelheid, zonlicht, luchtvervuiling enz) en oceaan processen toegevoegd aan het programma, grotendeels door Jacobson.<ref>{{Cite web|url=https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/GATOR/GATOR-GCMOMHist.pdf|title=History of, Processes in, and Numerical Techniques in GATOR-GCMOM|last=Jacobson|first=M.Z.|date=|website=|access-date=}}</ref>
* die kunnen worden opgeschaald als onderdeel van een wereldwijd energiesysteem zonder verdere belangrijke technologische ontwikkeling,  
* die praktisch geen uitstoot van broeikasgassen en luchtverontreinigende stoffen per eenheid product hebben over de gehele ’levenscyclus’ van het systeem,  
* die een lage impact op fauna, watervervuiling, en land hebben,  
* die geen significante afvalverwerking of daarmee samenhangende terrorismerisico’s hebben, en
* die gebaseerd zijn op primaire middelen die voor onbepaalde tijd worden verlengd of recycleerbaar zijn.


Dus niet alleen kernenergie, maar alle fossiele brandstof, ook kolen met kooldioxide-afvang wordt niet beschouwd. Zelfs [[biobrandstof]] valt af; het is wel duurzaam maar niet schoon omdat de bereiding teveel luchtvervuiling veroorzaakt.<ref>Jacobson, M.Z., 2007. ''Effects of ethanol (E85) versus gasoline vehicles on cancer and mortality in the United States''. Environmental Science and Technology I 41, 4150–4157.</ref> De analyse is beperkt tot energievoorziening; het gebruik van kolen in hoogovens voor staalproductie en aardolie als grondstof voor asfalt, smeermiddellen en petrochemische producten komt niet ter sprake.
Een van de belangrijkste onderzoeksgebieden waar Jacobson aan heeft bijgedragen met GATOR-GCMOM is de preciese bepaling van hoeveel diffuse troposferische zwarte koolstof (roet) het klimaat beïnvloedt. De geabsorbeerde zonnestraling wordt omgezet in warmte, die weer wordt uitgestraald naar de atmosfeer. Onder andere omstandigheden reflecteert het zonlicht mogelijk weer de ruimte in. Daarom heeft roet als geheel invloed op de [[albedo]] van de planeet. Terwijl de meer bekende broeikasgassen de atmosfeer verwarmen door infrarode warmtestraling te vangen die wordt uitgezonden door het aardoppervlak, verwarmt zwarte koolstof de atmosfeer door zonlicht te absorberen en daarmee de lucht eromheen te verwarmen.
Jacobson en anderen concludeerden uit deze modellen dat roet van dieselmotoren, kolencentrales en brandend hout een belangrijke oorzaak is van het snel smelten van het zee-ijs van de Noordpool. Jacobson's conclusie dat zwarte koolstof mogelijk de tweede belangrijkste oorzaak is van klimaatopwarming werd bevestigd in het uitgebreide overzicht van T. C. Bond et al (2013).<ref>Bond et al: ''Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 118, Issue 11, (2013), 5380–5552, {{DOI|10.1002/jgrd.50171}}.</ref>


Jacobson en Delucchi analyseren alleen WWZ (wind-water-zon)-technologie die elektriciteit opwekt. Daarmee wordt waterstof geproduceerd door elektrolyse van water, voorzover dat nodig is voor transport of warmte of om energie op te slaan. Lichte transportmiddelen zijn voornamelijk batterij-elektrische voertuigen (BEV), zwaar transport gaat met waterstof-brandstofcelvoertuigen (HFCV<ref>Mark Z. Jacobson, W. G. Colella, D. M. Golden: ''Cleaning the Air and Improving Health with Hydrogen Fuel-Cell Vehicles''. In: ''[[Science]]''  308, No. 5730, (2005), 1901-1905, {{DOI|10.1126/science.1109157}}.</ref>) en hybride BEV-HFCV met samengeperste waterstof. Schepen gebruiken hybride batterij-waterstof brandstofcelsystemen, en vliegtuigen vloeibare waterstof<ref>Coenen, R.M., 2009. A proposal to convert air transport to clean hydrogen (CATCH). International Journal of Hydrogen Energy 34, 8451–8453.</ref>. Water- en luchtverwarming voor gebouwen met behulp van WWS kan met warmtepompen die warmte onttrekken aan grond en buitenlucht, en met elektrische weerstandkachels. Energie voor hoge temperaturen voor industriële processen wordt geleverd door verbranding van elektrolytische waterstof.
Jacobson heeft ook onafhankelijk het werk van [[Wereldgezondheidsorganisatie]] onderzoekers bevestigd, die eveneens schatten dat roet, dat ademhalingsziektes, hartaandoeningen en astma veroorzaakt, van fossiele brandstoffen en biobrandstoffen, jaarlijks minstens 1,5 miljoen vroegtijdige sterfgevallen veroorzaakt, vooral in ontwikkelingslanden waar hout en dierlijke mest worden gebruikt om te koken.<ref>{{Cite web|url=https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/VIII/BCClimRespJGR0710.pdf|title=Short-term effects of controlling fossil-fuel soot, biofuel soot and gases, and methane on climate, Arctic ice, and air pollution health|last=Jacobson, M.Z.|first=|date=2010|website=|access-date=}}</ref>


=== Elektriciteit opwekking ===
=== Duurzame-energieplan ===
Het vermogen dat nu nodig is om te voldoen aan al het wereldwijd eindgebruik is ongeveer 12,5 terawatt (TW) (verliezen in de productie en transmissie niet meegerekend). De geleverde elektriciteit is iets meer dan 2 TW van het totale eindgebruik. De EIA<ref>Energy Information Administration, International Energy Outlook 2008, DOE/EIA-0484(2008). U.S. Department of Energy, Washington, D.C.</ref> voorziet dat in het jaar 2030 de wereld bijna 17 TW nodig heeft in het eindgebruik van energie. Ze verwachten ook dat de verdeling in termen van primaire energie in 2030 vergelijkbaar zal zijn met nu — sterk afhankelijk van fossiele brandstoffen, en dus vrijwel zeker onhoudbaar.


Een WWZ-wereld zal ongeveer 30% minder vermogen in het eindgebruik nodig hebben. Elektromotoren zijn bijvoorbeeld veel efficiënter dan motoren die brandstof gebruiken. Verwarming van gebouwen met elektrische warmtepompen is efficiënter dan met brandstof. De energiebehoefte in 2030 zal minder dan 12 TW-jaar zijn. Wind<ref>Christina L. Archer, Mark Z. Jacobson: ''Evaluation of global wind power''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 110, Issue D12, (2005), 16-22, {{DOI|10.1029/2004JD005462}}.</ref> en zon kunnen elk jaar vele malen meer opwekken op geschikte plaatsen<ref>Mark Z. Jacobson: ''Review of solutions to global warming, air pollution, and energy security''. In: ''[[Energy and Environmental Science]]'' 2, (2009), 148–173, {{DOI|10.1039/b809990c}}.</ref>, maar niet continu. Voor een elke minuut beschikbare elektriciteitsvoorziening is ook waterkracht nodig en geothermische centrales hoewel die procentueel weinig bijdragen. De opwekking van elektriciteit zou er dan als volgt uit kunnen zien.
{{main|Wereldenergievoorziening met wind, water en zon}}
Jacobson en Delucchi betogen dat wanneer er in 2050 geen kolen, olie en gas meer gebruikt worden, de hele energievoorziening zoveel mogelijk afhankelijk wordt van elektriciteit, die dan grotendeels kan worden opgewekt met windturbines en zonnepanelen. [[Brandstofmotor]]en en [[verwarmingsketel]]s kunnen vervangen worden door [[elektromotor]]en en [[warmtepomp]]en en koken kan met [[Inductiekookplaat]] in plaats van gas. Deze elektrische apparaten hebben een beter rendement. Wat niet elektrisch kan, bijv. vliegen over afstanden van meer dan 1000 km, gaat met waterstof dat gemaakt wordt door [[elektrolyse]] van water, zie [[Waterstofvliegtuig]].


* 50% met 3,8 miljoen 5MW windturbines
Bovendien worden volgens het plan geografisch verspreide variabele energiebronnen onderling verbonden met het elektriciteitsnet zodat, als er ergens niet genoeg wind en zonlicht is, dat tekort aangevuld wordt uit een ander gebied waar wel zon en/of wind is, of uit een regelbare energiebron zoals waterkracht. Verder wordt elektrische energie opgeslagen voor later gebruik in waterkracht-[[pompcentrale]]s, als warmte in [[Thermische zonne-energie|geconcentreerd zonlicht centrale]]s, in [[oplaadbare batterij|accu]]'s, als waterstof, of als [[Energieopslagtechniek#Gecomprimeerde_lucht|samengeperste lucht]] ondergronds. Ook ''slim'' vraag-aanbod management ([[smart grid]]) helpt om de flexibele vraag te verschuiven zodat die beter overeenkomt met de beschikbaarheid van duurzaam vermogen.
* 20% met 49 duizend 300 MW geconcentreerd zonlicht centrales
* 14% met 40 duizend 300 MW PV centrales
*  6% met 1,7 miljard 3 kW PV systemen op daken
*  4% met 5350 100 MW geothermische centrales
*  4% met 900 1300 MW waterkracht centrales
*  1% met 720 duizend 0,75 MW golfsystemen
*  1% met 490 duizend 1MW getijde turbines


=== Beslag op land en grondstoffen ===
De auteurs concluderen dat het plan technisch en economisch uitvoerbaar is met wind, water en zon, aangevuld met kleine bronnen als [[aardwarmte]], [[getijde-energie|getijde-]] en [[golfenergie]]. Barrières zijn van sociale en politieke aard.<ref>[https://economix.blogs.nytimes.com/2011/03/28/renewing-support-for-renewables/]  Renewing Support for Renewables, Nancy Folbre, econ. professor University of Massachusetts, 2011</ref> Zonnepanelen die niet op daken liggen en windturbines zullen ongeveer 1% van het landoppervlak innemen en kunnen ook in ondiep water geplaatst worden.
Dit hele WWZ-systeem beslaat 1% van het landoppervlak van de wereld. Er zijn waarschijnlijk voldoende grondstoffen voor WWZ. Sommige zeldzame materialen, zoals neodymium (in elektrische motoren en generatoren), platina (in brandstofcellen) en lithium (in batterijen), moeten worden gerecycled of eventueel vervangen door minder schaarse materialen, tenzij aanvullende middelen gevonden worden. De kosten van recycling of vervanging van neodymium of platina is waarschijnlijk niet van merkbare invloed op de economie van het WWS systeem, maar de kosten van grootschalige recycling van lithium-accu’s is onbekend. Van lithium is Chili is nu de grootste producent en Bolivia heeft de helft van de nu bekende reserves in de wereld.


=== Betrouwbaarheid vs kosten ===
In 2015 hebben Jacobson en Delucchi met Mary Cameron en Bethany Frew computersimulaties (LOADMATCH) meer in detail gepubliceerd hoe een duurzaam systeem de energievraag van minuut tot minuut kan volgen.
Een groot probleem bij wind- en zonne-energie is of deze betrouwbaar elektriciteit kunnen leveren. In de huidige elektriciteitsvoorziening wordt automatische controle (frequentie regeling) gebruikt om te reageren op variatie in de orde van seconden tot een paar minuten, draaiende reserve om te reageren op variatie in de orde van minuten tot een uur, en piek-productie-eenheden om uur variatie te compenseren. Alleen de laatste voorziening, piek-eenheden, is duur.


Er zijn vele opties bij ontwerp en bedrijf van een WWZ energiesysteem om te zorgen dat het betrouwbaar de vraag volgt en geen grote, zelden gebruikte capaciteit heeft:
Sinds 2016 wordt het plan door een team van 27 onderzoekers uitgewerkt voor 139 landen. Om de opwarming van de atmosfeer tot 1,5 C te begrenzen moet de broeikasgas uitstoot van fossiele brandstof in 2030 80% minder zijn en 100% in 2050.<ref name="WWZ">[http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/CountriesWWS.pdf WWZ per land]</ref><ref>http://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(17)30012-0</ref>
* geografisch verspreide variabele energiebronnen onderling verbinden,
* een regelbare energiebron zoals waterkracht gebruiken om een tijdelijke kloof te overbruggen tussen vraag en wind- of zonne-energie aanbod,
* met ''slim'' vraag-aanbod management flexibele vraag  verschuiven zodat die beter overeenkomt met de beschikbaarheid van WWZ vermogen,
* elektrische energie opslaan voor later gebruik in pompcentrales, in accu's, als waterstof, of als samengeperste lucht ondergronds,
* WWZ piek capaciteit overdimensioneren om de tijden van WWZ tekorten te minimaliseren en om te voorzien in reservevermogen om waterstof te produceren,
* weersvoorspelling om de energievoorziening beter te plannen.


Ook WWZ is gecompliceerd. Theoretische analyse geeft wel vertrouwen maar geen zekerheid over voldoende betrouwbaarheid bij aanvaardbare kosten van het systeem. Daarvoor is ervaring met proefprojecten en uitgebreide computersimulatie nodig om het systeem te optimaliseren. Het optimale systeem ontwerp en bedrijf verschilt per land, maar zal in het algemeen de laagste kosten combinatie hebben van lange-afstand transmissie, energieopslag, en waterstof productie.
In 2018 hebben Jacobson en Delucchi met Mary Cameron en Brian Mathiesen LOADMATCH resultaten gepubliceerd voor 20 regio's waarin de 139 landen verdeeld zijn. Betrouwbare energievoorziening met wind-water-zon is mogelijk in alle regio's.<ref name="WWZ2">[http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/CombiningRenew/WorldGridIntegration.pdf WWZ per regio]</ref><ref>https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960148118301526?via%3Dihub</ref>


== Andere publikaties ==
== Publicaties ==
=== Boeken ===
=== Boeken ===
* Jacobson, M. Z., ''Fundamentals of Atmospheric Modeling''. Cambridge University Press, New York, 656 pp., 1999.   
* Jacobson, M. Z., ''Fundamentals of Atmospheric Modeling''. Cambridge University Press, New York, 656 pp., 1999.   
Regel 55: Regel 45:
* Jacobson, M. Z., ''Air Pollution and Global Warming: History, Science, and Solutions'', Cambridge University Press, New York, 2011.
* Jacobson, M. Z., ''Air Pollution and Global Warming: History, Science, and Solutions'', Cambridge University Press, New York, 2011.


=== Tijdschriften ===
=== Belangrijke technische artikelen (selectie) ===
* Mark Z. Jacobson: ''Strong radiative heating due to the mixing state of black carbon in atmospheric aerosols''. In: ''[[Nature]]'' 409, (2001) 695-697, {{DOI|10.1038/35055518}}.
* ''Strong radiative heating due to the mixing state of black carbon in atmospheric aerosols''. In: ''Nature '' 409, (2001) 695-697.
* David G. Streets et al.: ''Recent Reductions in China’s Greenhouse Gas Emissions''. In: ''[[Science]]'' 294, (2001), 1835-1837, {{DOI|10.1126/science.1065226}}.
* Streets et al: ''Recent Reductions in China’s Greenhouse Gas Emissions''. In: ''Science'' 294, (2001), 1835–1837.
* Mark Z. Jacobson: ''Global direct radiative forcing due to multicomponent anthropogenic and natural aerosols''.  In: ''[[Journal of Geophysical Research]]'' 106, Issue D2, (2001), 1551–1568 , {{DOI|10.1029/2000JD900514}}.
* ''Global direct radiative forcing due to multicomponent anthropogenic and natural aerosols''.  In: ''Journal of Geophysical Research'' 106, Issue D2, (2001), 1551–1568.
* Mark Z. Jacobson: ''Control of fossil-fuel particulate black carbon and organic matter, possibly the most effective method of slowing global warming''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 107, Issue D19, (2002), 16-22, {{DOI|10.1029/2001JD001376}}.
* ''Control of fossil-fuel particulate black carbon and organic matter, possibly the most effective method of slowing global warming''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 107, Issue D19, (2002), 16-22.
* Mark Z. Jacobson, Christina L. Archer: ''Saturation wind power potential and its implications for wind energy''. In: ''[[Proceedings of the National Academy of Sciences]]'' 109, No. 39, (2012), 15679–15684, {{DOI|10.1073/pnas.1208993109}}.
* with W. G. Colella and D. M. Golden: ''Cleaning the Air and Improving Health with Hydrogen Fuel-Cell Vehicles''. In: ''Science''  308, No. 5730, (2005), 1901–1905.
* Bond et al: ''Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 118, Issue 11, (2013), 5380–5552, {{DOI|10.1002/jgrd.50171}}.
* with Christina L. Archer: ''Evaluation of global wind power''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 110, Issue D12, (2005), 16-22.
* Mark Z. Jacobson et al: ''100% clean and renewable wind, water, and sunlight (WWS) all-sector energy roadmaps for the 50 United States''. In: ''Energy and Environmental Science'' 8, (2015), 2093-2117, {{DOI|10.1039/C5EE01283J}}.
* ''Review of solutions to global warming, air pollution, and energy security''. In: ''Energy and Environmental Science'' 2, (2009), 148–173, S. 155.
* with Mark A. Delucchi: ''Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials''. In: ''Energy Policy'' 39, Vol. 3, (2011), 1154–1169.
* with Mark A. Delucchi: ''Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies''. In: ''Energy Policy'' 39, Vol. 3, (2011), 1170–1190.
* with Christina L. Archer: ''Saturation wind power potential and its implications for wind energy''. In: ''Proceedings of the National Academy of Sciences'' 109, No. 39, (2012), 15679–15684.
* Bond et al: ''Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 118, Issue 11, (2013), 5380–5552.
* Jacobson et al: ''100% clean and renewable wind, water, and sunlight (WWS) all-sector energy roadmaps for the 50 United States''. In: ''Energy and Environmental Science'' 8 (2015) 2093-2117.
* Jacobson et al., ''100% Clean and Renewable Wind, Water, and Sunlight All-Sector Energy Roadmaps for 139 Countries of the World''. In: ''Joule'' 1 (2017) 1-14.
* with Mark A. Delucchi, Mary A. Cameron, Brian V. Mathiesen: ''Matching demand with supply at low cost in 139 countries among 20 world regions with 100% intermittent wind, water, and sunlight (WWS) for all purposes''. In: ''Renewable Energy'' 123 (2018) 236-248.
 
=== Tijdschriftartikel ===
* met Mark A. Delucchi: ''A Plan to Power 100 Percent of the Planet With Renewables''. In: ''[[Scientific American]]'' (2009), 58-65.
 
== Prijzen (selectie) ==
* Henry G. Houghton Research Award 2005 van de American Meteorological Society
* Aandeel in de [[Nobelprijs voor de Vrede]] 2007 ([[Intergovernmental Panel on Climate Change]]) als onderzoeksauteur en recensent
* Atmospheric Sciences Ascent Award 2013 van de [[American Geophysical Union]]
* Cozzarelli prijs van de [[Proceedings of the National Academy of Sciences]] 2015<ref>[http://www.pnas.org/site/misc/cozzarelliprize.xhtml ''Cozzarelli Prize'']. Website van PNAS. Geraadpleegd 2 maart 2016.</ref>


{{Bron|bronvermelding= {{References}} {{Wikidata|Q6770480}}}}
== Zie ook ==
[[Wereldenergievoorziening met wind, water en zon]] ‎
== Externe links ==
* [https://energy.stanford.edu/people/mark-z-jacobson Website van de Stanford-universiteit]
* [https://profiles.stanford.edu/mark-jacobson Biografie]
* [https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/vita/index.html Levensloop]
{{Bron|bronvermelding= {{References}} }}
{{authority control|TYPE=p|Wikidata=Q6770480}}
{{DEFAULTSORT:Jacobson, Mark}}   
{{DEFAULTSORT:Jacobson, Mark}}   
[[Categorie:Amerikaans ingenieur]]
[[Categorie:Amerikaans ingenieur]]
Regel 71: Regel 84:
[[Categorie:Milieuwetenschap]]
[[Categorie:Milieuwetenschap]]
[[Categorie: Geboren in 1965]]
[[Categorie: Geboren in 1965]]
[[Categorie:Klimatoloog]]
[[en:Mark Jacobson]]

Versie van 15 okt 2018 16:17

Mark Jacobson

Mark Zachary Jacobson (26 september 1965) is hoogleraar civil and environmental engineering aan de Stanford University (VS) en directeur van het Atmosphere en Energy Program daar.

Opleiding

Jacobson studeerde burgerlijke bouwkunde (civil engineering) en economie aan de Stanford Universiteit, en behaalde hiervoor in 1988 een bachelordiploma. Na het behalen van zijn master in milieuingenieurswetenschappen (environmental engineering), zette hij zijn studies verder aan de universiteit van Californië, waar hij in 1991 een master in de atmosferische wetenschappen (atmospheric sciences) behaalde en in 1994 zijn doctoraatsdiploma behaalde. Daarna keerde hij terug naar de Stanford Universiteit. Van 1994 tot 2001 werkte hij daar als Assistant Professor (universitair docent) burgerlijke en milieutechniek en van 2001 tot 2007 als Associate Professor (universitair hoofddocent). Sinds 2007 bekleedt hij de leerstoel van deze afdeling (gewoon hoogleraar).

Onderzoek

Jacobson ontwikkelt computermodellen over de effecten van de verschillende energietechnologieën en hun uitstoot op luchtvervuiling en klimaatverandering. Hij is de auteur van boeken en tientallen artikelen die zeer veel geciteerd worden en waarvoor hij prijzen ontving van de American Meteorological Society en de American Geophysical Union.[1]

Volgens Jacobson is een snelle overgang naar schone hernieuwbare energie vereist om de mogelijke versnelling van de opwarming van de aarde, met gevolgen zoals het verdwijnen van het Noordpoolijs, te verminderen. Deze overgang zal per jaar wereldwijd ook 2,5 à 3 miljoen sterfgevallen elimineren die verband houden met luchtvervuiling, en de verstoring in verband met fossiele brandstoftekorten verminderen.

Jacobson stelt dat wind, water en zonne-energie kosteneffectief kan worden opgeschaald om te voldoen aan onze energiebehoefte en om de menselijke samenleving te bevrijden van de afhankelijkheid van zowel fossiele brandstoffen als kernenergie. In 2009 hebben Jacobson en Mark A. Delucchi een plan in Scientific American gepubliceerd om de hele planeet te voorzien van schone duurzame energie.[2] Het artikel is gericht op een aantal zaken, zoals de wereldwijd nodige ruimte voor windparken, de beschikbaarheid van schaarse materialen voor de productie van nieuwe systemen, het vermogen om betrouwbare energie te produceren op aanvraag, en de gemiddelde kosten per kilowattuur. Een meer technisch artikel is in 2011 gepubliceerd in twee delen in het tijdschrift Energy Policy.[3][4]

Klimaatonderzoek

Jacobson begon in 1990 algoritmen te bouwen voor wat nu GATOR-GCMOM wordt genoemd (Gas, Aerosol, Transport, Radiation, General Circulation, Mesoscale and Ocean Model). Dit model, dat is ontwikkeld gedurende tientallen jaren, simuleert luchtvervuiling, weer en klimaat van lokale tot wereldwijde schaal. Het was het eerste volledig gekoppelde online-model dat alle belangrijke terugkoppelingen van belangrijke atmosferische processen op basis van eerste beginselen verklaart.[5] Aanvankelijk berekende het programma hoe de concentraties van tientallen stoffen veranderen door honderden processen (chemische reacties en emissie en absorbtie van licht en warmte) op tienduizenden plaatsen in de atmosfeer. Dat kostte erg veel rekentijd. De algoritmen van Jacobson zijn codes die veel sneller de differentiaalvergelijkingen oplossen die al die processen beschrijven, omdat de codes geschikt zijn voor array processors. In latere jaren zijn nog veel meer atmosfeer (windsnelheid, zonlicht, luchtvervuiling enz) en oceaan processen toegevoegd aan het programma, grotendeels door Jacobson.[6]

Een van de belangrijkste onderzoeksgebieden waar Jacobson aan heeft bijgedragen met GATOR-GCMOM is de preciese bepaling van hoeveel diffuse troposferische zwarte koolstof (roet) het klimaat beïnvloedt. De geabsorbeerde zonnestraling wordt omgezet in warmte, die weer wordt uitgestraald naar de atmosfeer. Onder andere omstandigheden reflecteert het zonlicht mogelijk weer de ruimte in. Daarom heeft roet als geheel invloed op de albedo van de planeet. Terwijl de meer bekende broeikasgassen de atmosfeer verwarmen door infrarode warmtestraling te vangen die wordt uitgezonden door het aardoppervlak, verwarmt zwarte koolstof de atmosfeer door zonlicht te absorberen en daarmee de lucht eromheen te verwarmen. Jacobson en anderen concludeerden uit deze modellen dat roet van dieselmotoren, kolencentrales en brandend hout een belangrijke oorzaak is van het snel smelten van het zee-ijs van de Noordpool. Jacobson's conclusie dat zwarte koolstof mogelijk de tweede belangrijkste oorzaak is van klimaatopwarming werd bevestigd in het uitgebreide overzicht van T. C. Bond et al (2013).[7]

Jacobson heeft ook onafhankelijk het werk van Wereldgezondheidsorganisatie onderzoekers bevestigd, die eveneens schatten dat roet, dat ademhalingsziektes, hartaandoeningen en astma veroorzaakt, van fossiele brandstoffen en biobrandstoffen, jaarlijks minstens 1,5 miljoen vroegtijdige sterfgevallen veroorzaakt, vooral in ontwikkelingslanden waar hout en dierlijke mest worden gebruikt om te koken.[8]

Duurzame-energieplan

Zie Wereldenergievoorziening met wind, water en zon voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Jacobson en Delucchi betogen dat wanneer er in 2050 geen kolen, olie en gas meer gebruikt worden, de hele energievoorziening zoveel mogelijk afhankelijk wordt van elektriciteit, die dan grotendeels kan worden opgewekt met windturbines en zonnepanelen. Brandstofmotoren en verwarmingsketels kunnen vervangen worden door elektromotoren en warmtepompen en koken kan met Inductiekookplaat in plaats van gas. Deze elektrische apparaten hebben een beter rendement. Wat niet elektrisch kan, bijv. vliegen over afstanden van meer dan 1000 km, gaat met waterstof dat gemaakt wordt door elektrolyse van water, zie Waterstofvliegtuig.

Bovendien worden volgens het plan geografisch verspreide variabele energiebronnen onderling verbonden met het elektriciteitsnet zodat, als er ergens niet genoeg wind en zonlicht is, dat tekort aangevuld wordt uit een ander gebied waar wel zon en/of wind is, of uit een regelbare energiebron zoals waterkracht. Verder wordt elektrische energie opgeslagen voor later gebruik in waterkracht-pompcentrales, als warmte in geconcentreerd zonlicht centrales, in accu's, als waterstof, of als samengeperste lucht ondergronds. Ook slim vraag-aanbod management (smart grid) helpt om de flexibele vraag te verschuiven zodat die beter overeenkomt met de beschikbaarheid van duurzaam vermogen.

De auteurs concluderen dat het plan technisch en economisch uitvoerbaar is met wind, water en zon, aangevuld met kleine bronnen als aardwarmte, getijde- en golfenergie. Barrières zijn van sociale en politieke aard.[9] Zonnepanelen die niet op daken liggen en windturbines zullen ongeveer 1% van het landoppervlak innemen en kunnen ook in ondiep water geplaatst worden.

In 2015 hebben Jacobson en Delucchi met Mary Cameron en Bethany Frew computersimulaties (LOADMATCH) meer in detail gepubliceerd hoe een duurzaam systeem de energievraag van minuut tot minuut kan volgen.

Sinds 2016 wordt het plan door een team van 27 onderzoekers uitgewerkt voor 139 landen. Om de opwarming van de atmosfeer tot 1,5 C te begrenzen moet de broeikasgas uitstoot van fossiele brandstof in 2030 80% minder zijn en 100% in 2050.[10][11]

In 2018 hebben Jacobson en Delucchi met Mary Cameron en Brian Mathiesen LOADMATCH resultaten gepubliceerd voor 20 regio's waarin de 139 landen verdeeld zijn. Betrouwbare energievoorziening met wind-water-zon is mogelijk in alle regio's.[12][13]

Publicaties

Boeken

  • Jacobson, M. Z., Fundamentals of Atmospheric Modeling. Cambridge University Press, New York, 656 pp., 1999.
  • Jacobson, M. Z., Fundamentals of Atmospheric Modeling, Second Edition, Cambridge University Press, New York, 813 pp., 2005.
  • Jacobson, M. Z., Atmospheric Pollution: History, Science, and Regulation, Cambridge University Press, New York, 399 pp., 2002.
  • Jacobson, M. Z., Air Pollution and Global Warming: History, Science, and Solutions, Cambridge University Press, New York, 2011.

Belangrijke technische artikelen (selectie)

  • Strong radiative heating due to the mixing state of black carbon in atmospheric aerosols. In: Nature 409, (2001) 695-697.
  • Streets et al: Recent Reductions in China’s Greenhouse Gas Emissions. In: Science 294, (2001), 1835–1837.
  • Global direct radiative forcing due to multicomponent anthropogenic and natural aerosols. In: Journal of Geophysical Research 106, Issue D2, (2001), 1551–1568.
  • Control of fossil-fuel particulate black carbon and organic matter, possibly the most effective method of slowing global warming. In: Journal of Geophysical Research 107, Issue D19, (2002), 16-22.
  • with W. G. Colella and D. M. Golden: Cleaning the Air and Improving Health with Hydrogen Fuel-Cell Vehicles. In: Science 308, No. 5730, (2005), 1901–1905.
  • with Christina L. Archer: Evaluation of global wind power. In: Journal of Geophysical Research 110, Issue D12, (2005), 16-22.
  • Review of solutions to global warming, air pollution, and energy security. In: Energy and Environmental Science 2, (2009), 148–173, S. 155.
  • with Mark A. Delucchi: Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials. In: Energy Policy 39, Vol. 3, (2011), 1154–1169.
  • with Mark A. Delucchi: Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies. In: Energy Policy 39, Vol. 3, (2011), 1170–1190.
  • with Christina L. Archer: Saturation wind power potential and its implications for wind energy. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 109, No. 39, (2012), 15679–15684.
  • Bond et al: Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment. In: Journal of Geophysical Research 118, Issue 11, (2013), 5380–5552.
  • Jacobson et al: 100% clean and renewable wind, water, and sunlight (WWS) all-sector energy roadmaps for the 50 United States. In: Energy and Environmental Science 8 (2015) 2093-2117.
  • Jacobson et al., 100% Clean and Renewable Wind, Water, and Sunlight All-Sector Energy Roadmaps for 139 Countries of the World. In: Joule 1 (2017) 1-14.
  • with Mark A. Delucchi, Mary A. Cameron, Brian V. Mathiesen: Matching demand with supply at low cost in 139 countries among 20 world regions with 100% intermittent wind, water, and sunlight (WWS) for all purposes. In: Renewable Energy 123 (2018) 236-248.

Tijdschriftartikel

  • met Mark A. Delucchi: A Plan to Power 100 Percent of the Planet With Renewables. In: Scientific American (2009), 58-65.

Prijzen (selectie)

Zie ook

Wereldenergievoorziening met wind, water en zon

Externe links

Bronvermelding

rel=nofollow
rel=nofollow