|
Label: Nieuwe doorverwijzing |
| (33 tussenliggende versies door 5 gebruikers niet weergegeven) |
| Regel 1: |
Regel 1: |
| [[en:Mark Jacobson]] | | #redirect [[Mark Z. 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>
| |
| | |
| 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 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>
| |
| | |
| == Wind-water-zon ==
| |
| Omdat het tientallen jaren duurt voor nieuwe technologieën volledig toegepast worden, zijn alleen technologieën beschouwd die minstens in proefprojecten aangetoond zijn,
| |
| * 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 onbeperkte tijd beschikbaar zijn of hergebruikt kunnen worden.
| |
| | |
| 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.
| |
| | |
| 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.
| |
| | |
| === Elektriciteit opwekking ===
| |
| 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.
| |
| | |
| * 50% met 3,8 miljoen 5MW windturbines
| |
| * 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 ===
| |
| 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 ===
| |
| 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:
| |
| * 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.
| |
| | |
| 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 meest economische combinatie hebben van lange-afstand transmissie, energieopslag, en waterstof productie.
| |
| | |
| == Andere publikaties ==
| |
| === 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.
| |
| | |
| === Tijdschriften ===
| |
| * 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}}.
| |
| * David G. Streets et al.: ''Recent Reductions in China’s Greenhouse Gas Emissions''. In: ''[[Science]]'' 294, (2001), 1835-1837, {{DOI|10.1126/science.1065226}}.
| |
| * 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}}.
| |
| * 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}}.
| |
| * 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}}.
| |
| * 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}}.
| |
| * 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}}.
| |
| | |
| {{Bron|bronvermelding= {{References}} {{Wikidata|Q6770480}}}}
| |
| {{DEFAULTSORT:Jacobson, Mark}}
| |
| [[Categorie:Amerikaans ingenieur]]
| |
| [[Categorie:Amerikaans hoogleraar]]
| |
| [[Categorie:Duurzame energie]]
| |
| [[Categorie:Milieuwetenschap]]
| |
| [[Categorie: Geboren in 1965]]
| |
