Energieverbruik

Energiediensten

Het gebruik van energie is geen doel op zich. Energie wordt verbruikt om in bepaalde menselijke behoeften te voorzien. Anders gezegd, energie is nodig om een bepaalde dienst te leveren, een energiedienst. Voorbeelden daarvan zijn de volgende vier energiediensten; comfort, mobiliteit, communicatie en amusement.

Mensen verblijven graag bij een aangename temperatuur in hun huis. Bij koud weer wordt die temperatuur verkregen door energie in te zetten via een centrale verwarmingsinstallatie (cv-installatie). Deze levert warmte en heeft daarvoor energie nodig, meestal in de vorm van aardgas.

Mensen willen ook snel van de ene plaats naar de andere plaats reizen. Ook daarvoor wordt energie gebruikt, nu in de vorm van benzine, diesel of elektriciteit. Deze energievormen drijven auto's, bussen, treinen en trams aan waarmee we ons snel kunnen verplaatsen.

Mensen houden van amusement en houden graag contact met andere mensen, ook met mensen die verder weg wonen. Daarvoor worden radio's, televisies, (mobiele) telefoons, tablets en computers gebruikt die energie nodig hebben in de vorm van elektriciteit.

Om een energiedienst goed te kunnen leveren wordt de energie van een energiebron meestal omgezet in een vorm die geschikt is voor het leveren van de dienst. Deze omzetting kan verschillende stappen omvatten. Voor het verwarmen van een woning met een cv-installatie wordt de energie van aardgas in een cv-ketel gebruikt om water te verwarmen. Dit warme water wordt getransporteerd naar radiatoren waarmee de woning via warmtestraling en hete lucht wordt verwarmd. Wordt de woning verwarmd met een elektrische warmtepomp dan wordt aardgas, steenkool, aardolie of hernieuwbare energie in een elektrische centrale omgezet in elektriciteit. Met deze elektriciteit wordt een warmtepomp aangedreven. De warmtepomp verwarmt het water waarmee de woning via radiatoren wordt verwarmd. Voor reizen met een personenauto wordt aardolie in raffinaderijen omgezet in benzine of dieselolie. In de motor van de auto wordt de benzine of de dieselolie omgezet in mechanische energie die de auto voortbeweegt. Voor communicatie en amusement worden aardgas, steenkool, aardolie of hernieuwbare energie in elektriciteit omgezet. Hiermee worden radio's, televisies, telefoons, tablets en computers gevoed.

Voor het gebruik bij een energiedienst wordt primaire energie afkomstig van een energiebron dus meeestal omgezet in een andere, meer voor de dienst geschikte, energievorm. Wat is nu het primaire energieverbruik voor alle energiediensten ofwel welke energiebronnen worden nu door verschillende landen wereldwijd gebruikt om in menselijke behoeften te voorzien?


Energieverbruik in een aantal landen

Elk land heeft zijn eigen mix aan energiebronnen die de energie leveren voor de verschillende energiediensten. De energiemix is onder andere afhankelijk van het welvaartsniveau en van de lokaal beschikbare energiebronnen. Onderstaande figuur geeft het energieverbruik van een aantal Europese landenen en het energieverbruik van de landen in de Europese Unie samen (EU). Ter vergelijking wordt ook het energieverbruik gegeven van de Verenigde Staten, Rusland, China en het wereldwijde energieverbruik. Het energieverbruik wordt gegeven per dag en per hoofd van de bevolking voor het jaar 2016 [Eurostat], [IEA].

Grafiek van het energieverbruik in verschillende landen rond 2016 per hoofd van de bevolking per dag per soort energie

In de figuur is duidelijk te zien dat voor de meeste landen de energievoorziening op fossiele brandstoffen (steenkool, aardolie, aardgas) is gebaseerd. Dat geldt ook voor de wereldwijde energievoorziening. Een uitzondering is IJsland waar de energievoorziening voor het grootste deel is gebaseerd op hernieuwbare energie, vooral in de vorm van geothermische energie die daar lokaal beschikbaar is. Voor wat betreft de Europese landen heeft alleen Noorwegen en een mindere mate Zweden een groot aandeel hernieuwbare energie, vooral in de vorm van waterkracht. Bij zowel Frankrijk als Zweden heeft kernenergie een groot aandeel in de energievoorziening.

Voor een groot aantal West-Europese landen ligt het energieverbruik per inwoner per dag tussen de 300 en 600 MJ. Het energieverbruik zegt iets over de welvaart in een land. Op deze basis kan dus gezegd worden dat de landen links in de figuur allemaal ongeveer even welvarend zijn. Polen, Roemenie, Turkije en China hebben een duidelijk lager welvaartsniveau met een bijhorend lager energieverbruik per inwoner per dag. In 2008 hoorde China met 158 MJ ook tot die groep maar daar is het energieverbruik inmiddels gestegen tot 242 MJ en nadert het energieverbruik dat van Spanje.

De relatie tussen energieverbruik en welvaart is niet eenduidig. Het energieverbruik hangt sterk af van de wijze waarop een land zijn energievoorziening heeft ingericht. Een inwoner van de Verenigde Staten verbruikt ongeveer 770 MJ per dag. Dat is dus bijna het dubbele van het gemiddelde verbruik in Europa terwijl de welvaart gelijkwaardig is. Daaruit kan worden afgeleid dat de Verenigde Staten niet efficiënt met hun energie omgaan. IJsland verbruikt weliswaar nog meer energie per inwoner per dag, meer dan 1900 MJ, maar dit is grotendeels hernieuwbare energie. Het aandeel fossiele energie ligt iets boven de 300 MJ en bestaat voornamelijk uit aardolie, waarschijnlijk grotendeels bestemd voor transport en vervoer. In de figuur is verder ook te zien dat Nederland, wat betreft het aandeel hernieuwbare energie, achter loopt vergeleken met andere Europese landen.


Wereldwijde energieverbruik

Op aarde leefden in 2016 ongeveer 7,5 miljard mensen. Met een totaal energieverbruik wereldwijd van 576 EJ (EJ = Exa Joule = 1018 Joule) is het gemiddelde energieverbruik per aardbewoner ongeveer 210 MJ (210 miljoen Joule) per dag. Het energieverbruik van landen in Europa ligt hier duidelijk boven. Het verbruik in de Verenigde Staten is bijna het dubbele van het verbruik in Europa en meer dan vier maal zoveel als het gemiddelde verbruik per hoofd van de wereldbevolking. De westerse landen maken maar een beperkt deel van de wereldbevolking uit. Dat betekent dat het grootste deel van de wereldbevolking een energieverbruik heeft wat onder de 210 MJ per aardbewoner per dag ligt. Als de hele wereldbevolking 400 MJ energie per bewoner per dag zou verbruiken dan zou de wereldconsumptie aan primaire energiebronnen boven de 1100 EJ liggen. Dat is een verdubbeling ten opzichte van het huidige verbruik!

In het historische energieverbruik is te zien dat het energieverbruik per inwoner in betrekkelijk korte tijd met een factor vijf kan stijgen. Verwacht wordt dat in 2030 de wereldenergievraag is toegenomen tot 700 EJ. Tweederde van deze toename komt uit landen die nu sterk in ontwikkeling zijn, met name China en India. Ook de inwoners van deze landen willen naar het Westerse welvaartsniveau groeien. De industriële productie en het gebruik van auto's en huishoudelijke apparatuur zal daar sterk toenemen met als gevolg een grotere energievraag in die landen. De in de tabel 'Voorraden energiebronnen' gegeven levensduur voor de verschillende fossiele bronnen is dus zeer waarschijnlijk aan de optimistische kant. Een en ander betekent dat de voorraden fossiele energie veel sneller op zullen raken dan in deze tabel is gegeven. De voorraden zullen tegen een hogere prijs ter beschikking komen omdat wordt overgegaan op winning van energiereserves die nu nog niet economisch of technologisch gewonnen kunnen worden. De energieprijzen van fossiele brandstoffen zullen dus in de naaste toekomst verder gaan stijgen; dit illustreert de noodzaak voor het ontwikkelen van hernieuwbare energiebronnen.

Het verbruik van fossiele energie in de vorm van steenkool, aardolie en aardgas gaat gepaard met nadelige gevolgen voor het milieu door stof-, zwavel-, stikstofoxide- en koolstofdioxide-emissies (koolstofdioxide; CO2 of koolzuurgas). Vooral de uitstoot van kooldioxide kan op den duur ernstige gevolgen hebben voor de menselijke samenleving. Ook dit betekent dat het noodzakelijk is om hernieuwbare energiebronnen te ontwikkelen en deze in te zetten voor de energievoorziening.