Energieverbruik
Energie en welvaart
De huidige welvaart van ontwikkelde landen is gebaseerd op energie. Zonder energie en zonder technologie, die door de energie wordt aangedreven, zijn meer mensen nodig om de nodige voedingsmiddelen te telen en om de producten te fabriceren die het leven veraangenamen.
Technologische vindingen, die voor hun werking energie nodig hebben, hebben het mogelijk gemaakt met relatief weinig mensen in de voedselbehoefte te voorzien. Met uitsluitend het gebruik van spierkracht zijn de opbrengsten van landbouw laag en zijn de kosten van voeding relatief hoog. Met gebruik van louter spierkracht zou ook een groot deel van de landbouw nodig zijn voor de voeding van paarden, ezels en ossen, die een groot deel van de spierkracht moeten leveren. De mest hiervan zou voor een deel weer gebruikt kunnen worden als brandstof, maar dat zou niet voldoende zijn. Daarnaast heeft energie het ook mogelijk gemaakt om de apparaten, die dagelijks worden gebruikt, goedkoop, in massa en met weinig mensen te produceren. Door allerlei apparaten vraagt het huishoudelijke werk minder tijd dan vroeger. De snelle communicatiemiddelen, waardoor bijna iedereen nu overal bereikt kan worden, zouden zonder energie niet bestaan. De ruim beschikbare energie heeft ook tot onze behoefte aan mobiliteit geleid. In de huidige tijd kunnen dankzij goedkope energie, mensen en goederen gemakkelijk over grote afstanden worden vervoerd. Verder kan met energie de woning op een aangename temperatuur worden gehouden. Samengevat, energie is een middel om in een bepaalde behoefte te voorzien, ofwel, energie is nodig om een bepaalde energiedienst te leveren. Dit heeft geleid tot een toename van het energieverbruik, maar ook tot een toename van de welvaart.
Het grootste deel van het huidige energieverbruik komt uit fossiele energiebronnen. In 2020 werd wereldwijd 557 EJ (1018 J) verbruikt, waarvan 463 EJ fossiel. De verhoudingen tussen de verschillende energiebronnen verschuiven langzaam. De onderstaande figuur laat dat zien, voor de jaren 2000, 2010 en 2020; voor Nederland, Europa (Europese Unie van 27 landen) en de wereld [Our World in Data].
Het bruine deel geeft het aandeel in het energieverbruik van fossiele bronnen zoals als aardolie, aardgas en steenkool. Het paarse gedeelte is voornamelijk kernenergie, voor Nederland bevat dat ook afval en import van elektriciteit. Het groene deel is hernieuwbare energie. Nederland is sterk afhankelijk van fossiele energie, meer dan gemiddeld in Europa. Ook wereldwijd gezien is de afhankelijkheid van Nederland van fossiele brandstoffen relatief hoog. Dat is ook niet zo verwonderlijk gezien de Nederlandse aardgasvoorraden. Verder is in de figuur te zien dat het aandeel hernieuwbare energie in het energieverbruik toeneemt onder invloed van de wereldwijde maatregelen om de schadelijke gevolgen van klimaatverandering tegen te gaan.
Energieverbruik in Nederland
De primaire energie die Nederland uiteindelijk wordt verbruikt, wordt in eigen land gewonnen of wordt ingevoerd. Een deel van de ingevoerde energie wordt ook weer uitgevoerd al of niet na bewerking tot een andere energiedrager. Ruwe aardolie ingevoerd in Nederland wordt bijvoorbeeld omgezet in benzine, kerosine en diesel en weer uitgevoerd. In onderstaande figuur is voor 2020 aangegeven wat in Nederland wordt in- en uitgevoerd, welke energie wordt gewonnen en hoeveel primaire energie uiteindelijk wordt verbruikt [CBS Statline].
Uit de verhouding tussen de kolommen in figuur is duidelijk te zien dat er in Nederland meer dan driemaal zoveel energie omgaat, dan dat er uiteindelijk wordt verbruikt. Dit is hoofdzakelijk het gevolg van de aardolie die bewerkt wordt in het Pernis-Botlek-Europoort-gebied bij Rotterdam met zijn vele olieraffinaderijen en chemische bedrijven. Nederland beschikt nog over een eigen kolenvoorraad. Echter sinds de laatste kolenmijn, de Oranje Nassau I, in 1974 werd gesloten, wordt in Nederland geen steenkool meer gewonnen. Alle steenkool wordt ingevoerd. Van de ingevoerde steenkool wordt het grootste deel in Nederland gebruikt. Een klein deel van de ingevoerde steenkool wordt uitgevoerd. In Nederland wordt een kleine hoeveelheid aardolie gewonnen, het grootste deel van de aardolie wordt echter ingevoerd. In de figuur is te zien dat een groot deel van de olie ook weer wordt uitgevoerd. Meestal niet in de vorm waarin de aardolie wordt ingevoerd maar in bewerkte vorm, bijvoorbeeld als benzine, diesel, stookolie en dergelijke. In Nederland wordt wel een grote hoeveelheid aardgas gewonnen, voornamelijk in de provincie Groningen en op het continentaal plat in de Noordzee. Een deel van het aardgas dat Nederland verbruikt wordt ingevoerd. Er wordt ook een redelijke hoeveelheid hernieuwbare energie gewonnen, die grotendeels in Nederland wordt gebruikt.
Het totale primaire energieaanbod is het totaal van winning plus invoer minus de uitvoer. Het totale energieaanbod is voor het grootste deel ook de primaire energie die in Nederland wordt verbruikt. Een klein verschil tussen het aanbod en het verbruik wordt veroorzaakt door bunkering, voorraadmutatie en statistische verschillen [CBS Statline].
Primair energieverbruik in een aantal landen
Elk land heeft zijn eigen mix aan energiebronnen die de energie leveren voor de verschillende energiediensten. In elk land kan energie worden gewonnen uit lokale bronnen of de energie kan worden ingevoerd vanuit het buitenland. De energiemix is onder andere afhankelijk van het welvaartsniveau en van de lokaal beschikbare energiebronnen. Wat is nu het primaire energieverbruik voor alle energiediensten ofwel welke energiebronnen worden door verschillende landen wereldwijd gebruikt om in menselijke behoeften te voorzien?
Onderstaande figuur geeft het primaire energieverbruik van de top 30 landen met het grootste energieverbruik in 2020 [Eurostat], [World in Data].
China gebruikt de meeste energie gevolgd door de Verenigde Staten en India. Dat China de grootste energieverbruiker is ligt voor de hand, het land heeft ook de grootste bevolking. Een duidelijker beeld ontstaat wanneer het jaarlijkse energieverbruik per hoofd van de bevolking wordt gegeven, zoals in onderstaande figuur is gedaan [World in Data].
Nu blijkt dat IJsland het grootste energieverbruik per hoofd van de bevolking heeft, gevolgd door Qatar en Singapore. Een groot verschil is dat IJsland het grootste deel van zijn energie haalt uit hernieuwbare bronnen terwijl voor de voor de meeste andere landen de energievoorziening op fossiele brandstoffen (steenkool, aardolie, aardgas) is gebaseerd. In IJsland wordt vooral geothermische energie ingezet die daar lokaal beschikbaar is. Het aandeel fossiele energie ligt iets boven de 100 GJ en bestaat voornamelijk uit aardolie, grotendeels bestemd voor transport en vervoer. Voor wat betreft de Europese landen hebben alleen Noorwegen en een mindere mate Zweden een groot aandeel hernieuwbare energie, vooral in de vorm van waterkracht. In zowel Frankrijk als Zweden heeft kernenergie een groot aandeel in de energievoorziening. Het energieverbruik per hoofd van de bevolking van China (100 GJ) ligt lager dan van de meeste westerse landen.
Voor een groot aantal West-Europese landen ligt het energieverbruik per inwoner tussen de 100 en 200 GJ in het jaar 2020. 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 zeer welvarend zijn. Landen rechts in de figuur, zoals Polen, Roemenië, Turkije en India, hebben een lager welvaartsniveau met een bijhorend lager energieverbruik per inwoner. In 2008 hoorde China met 58 GJ ook tot die groep maar daar is het energieverbruik inmiddels gestegen tot 100 GJ, iets meer dan Italië. Het gemiddelde jaarlijkse energieverbruik van de hele wereldbevolking ligt in 2020 op 71 GJ per hoofd van de bevolking. De gebruikte energie is grotendeels fossiele energie.
Het bruto nationaal product (bnp) per hoofd van de bevolking is een maat voor de welvaart van een land. Over het algemeen neemt het energieverbruik toe bij toenemende welvaart. In onderstaande figuur wordt het jaarlijkse energieverbruik per hoofd uitgezet (GJ/hfd) tegen het bnp in dollar per hoofd van de bevolking ($/hfd). De grootte van de bol is een maat voor de grootte van de bevolking [World in Data].
Uit de figuur blijkt dat over het algemeen, met toenemende welvaart, het energieverbruik toeneemt. Landen als IJsland, Singapore en Trinidad en Tobago verbruiken relatief meer energie in verhouding met hun welvaartsniveau, terwijl landen als Zwitserland en Ierland relatief weinig energie verbruiken in relatie met hun welvaart. IJsland verbruikt weliswaar veel energie per inwoner (600 GJ), maar dit is grotendeels hernieuwbare energie en draagt niet bij aan de opwarming van de aarde.
Ontwikkeling van het wereldwijde energieverbruik
In 2022 werd wereldwijd 494 EJ (EJ = Exa Joule = 1018 Joule) aan fossiel opgewekte energie verbruikt, 174 EJ aan olie, 151 EJ aan steenkool en 138 EJ aan aardgas. Volgens het akkoord op de klimaattop van Dubai moet het verbruik van fossiele brandstoffen in 2050 tot netto nul zijn teruggebracht. De verhoudingen tussen deze brandstoffen verschuiven langzaam. Gas, dat bij verbranding minder uitstoot van broeikasgassen veroorzaakt dan olie en kolen, wordt geleidelijk belangrijker. Verwacht wordt dat de komende jaren het wereldwijde verbruik van steenkool zal gaan dalen, mede door de opkomst van groene energie uit wind en zon. Dat het totaal verbruik van fossiele brandstoffen nog steeds groeit, is voor een groot deel toe te schrijven aan opkomende landen als China en India. In westerse landen is de trend sinds enkele jaren dalende.
Op aarde leefden in 2020 ongeveer 7,8 miljard mensen. Met een totaal energieverbruik wereldwijd van 557 EJ is het gemiddelde energieverbruik per aardbewoner ongeveer 71 GJ per hoofd van de bevolking (71 miljard Joule) in 2020. Het energieverbruik van landen in Europa EU(27), 125 GJ/hfd, ligt hier duidelijk boven. Het verbruik in de Verenigde Staten 265 GJ/hfd) is meer dan het dubbele van het verbruik in Europa en bijna vier maal zoveel als het gemiddelde verbruik per hoofd van de wereldbevolking. Veel landen hebben een verbruik wat ver boven de 200 GJ/hfd ligt. Deze 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 71 GJ per aardbewoner ligt. Als de hele wereldbevolking jaarlijks 200 GJ energie per bewoner zou verbruiken dan zou de wereldconsumptie aan primaire energiebronnen boven de 1600 EJ liggen. Dat is bijna drie maal zoveel als het huidige wereldverbruik!
In het historische energieverbruik is te zien dat het energieverbruik per inwoner in betrekkelijk korte tijd met een factor vijf kan stijgen door de toename van de welvaart. 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, vooral 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 ook 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. Er worden maatregelen genomen om de kooldioxide emissie te verlagen. Het resultaat daarvan is duidelijk in de eerste grafiek te herkennen. Het belang van fossiele brandstoffen wordt kleiner, er wordt meer en meer overgegaan op hernieuwbare bronnen. De vraag is of dit snel genoeg gaat om het afgesloten akkoord van de klimaattop van Dubai te halen. Volgens dit akkoord moet het verbruik van fossiele brandstoffen in 2050 tot netto nul zijn teruggebracht om de wereldwijde opwarming van de aarde tot een aanvaardbaar niveau te beperken.