Ga naar home van Werkgroep Voetafdruk Nederland
Home
Onze Voetafdruk
 Mijn hemel
 Aarde
 Ecologica
 Living planet report
 Discussienota
 Quoteren
 Rantsoeneren
 Bevolking
 Gemeenten
 Quota mechanisms
 Energie
 Energierendement
 

Energierendement/EROI

Hierbij een redelijk korte verhandeling over dit essentiële begrip.

  • De afkortingen EROI en EROEI zijn twee benamingen voor hetzelfde begrip. EROI is inmiddels het meest gebruikt.
  • Lees ook Energy return on investment (Wikipedia, Engels, wij streven naar het aanvullen van deze Wikipedia pagina en naar een Nederlandstalige Wikipedia-pagina over dit onderwerp).
  • Gerjan Cobelens schreef hele nuttige pagina's op 4eco.nl.

Return on Investment

In de geldwereld is het duidelijk: als je een bedrijf runt, moet er meer geld binnenkomen dan er kosten worden gemaakt.

  • Als het geld dat binnenkomt B wordt genoemd, Bruto,
  • als de kosten die gemaakt worden T wordt genoemd, Tarra, en
  • als de winst N wordt genoemd, Netto,

dan geldt dat B = T + N, of N = B - T.

De Return on Investment wordt dan, analoog met de definitie van de EROI zo dadelijk, gedefinieerd als:

           B
    ROI = ---
           T

Bij een ROI van 1 is N = 0 (B = T) en is er geen winst gemaakt.

Bij een ROI van minder dan 1 is er zelfs verlies gemaakt. Een bedrijf kan niet blijven voortbestaan wanneer de ROI voor langere tijd onder de 1 daalt.

Energy Return on Investment

Bij de EROI is de definitie analoog, maar gaat het niet om geld maar om energie. De meest gebruikte formule voor de EROI luidt (in het Engels):

eroiformule

Dus: de energie die in totaal "gewonnen" wordt gedeeld door de energie die nodig was om die energie de "winnen".

Dit geldt vooral voor een energiebron, zoals kolen, olie, of gas, vaak een specifieke mijn, oliebron of gasveld. Maar ook voor zonnepanelen, windmolens, teerzanden, schaliegas, biomassa, kernenergie en waterkracht.

Fossiel versus "Duurzaam"

Traditioneel hebben de fossiele brandstoffen, kolen, olie en gas, een hoge EROI, vaak hoger dan 30. Ook waterkracht heeft een hele hoge EROI, tenminste, zolang het bouwen van de dammen en de daarin ingebouwde generatoren qua energieverbruik binnen de perken blijft.

Wij hebben onze enorme materiële welvaart in de afgelopen twee eeuwen te danken aan het enorme reservoir van in miljoenen jaren gevormde, samengebalde energie, ontstaan door door de zon geproduceerde biomassa.

Het dierlijk leven en de meeste energie die we als mens gebruiken is mogelijk dankzij de fotosynthese: door zonlicht vormen planten biomassa, en zuurstof. Met een gering rendement, 2%, een EROI van 1,02. Dit geringe rendement is miljarden jaren voldoende geweest om het leven op Aarde te laten evolueren tot wat het nu is.

Dat fossiele energiebronnen zoveel energie bevatten, die bovendien zo gecomprimeerd voor ons "winbaar" zijn, is slechts mogelijk, doordat de vorming in zo lange tijd heeft plaatsgevonden.

Uitvinders van "duurzame" energiebronnen, denk bijvoorbeeld aan zonnepanelen, staan voor de enorme opgave om met een redelijk rendement uit zonlicht onmiddellijk elektriciteit te produceren. Dat is gedurende ongeveer een halve eeuw geprobeerd, maar we moeten helaas concluderen dat dit rendement, alhoewel groter dan de 2% van de fotosynthese, gering is. Te gering om te kunnen opboksen tegen de fossiele brandstoffen. Daarom kunnen ze ook niet aan onze in de afgelopen eeuwen gegroeide energiebehoefte voorzien.

Bij windenergie en waterkracht ligt het iets anders: dit is door het weersysteem veroorzaakte energie. Met windenergie zijn de wereldzeeën bevaren, werelddelen ontdekt en gekoloniseerd, en heeft men molens arbeid laten verrichten. Ook dit was op een schaal die niet te vergelijken is met de huidige omvang van onze energiebehoefte. Bovendien werd de energie slechts geleverd wanneer het waaide. Als er geen wind was kon je niet varen, behalve wanneer je galeislaven had, en konden de molens niet malen.

Waterkracht is ook een door het weersysteem/klimaat "gegeven" energiebron. Waterkracht heeft hoogteverschil nodig om energie te leveren. Qua benutbare capaciteit zitten we nabij het maximum van wat aan de maatschappij geleverd kan worden. Bovendien komen veel stuwmeren in toenemende mate leeg te staan doordat gletsjers meer smelten dan er in de winter bijkomt.

De Energieklif

energycliffsourcedeepresourcefileswordpresscom

In deze illustratie wordt de "energieklif" getoond (bron deepresource).

Er is veel variatie in schattingen over de EROI van verschillende energiebronnen. Merk op dat Wind en Zon hier relatief gunstig worden beoordeeld. Dat komt doordat bij veel berekeningen niet alle verliesfactoren worden meegerekend en doordat geen rekening is gehouden met de "intermittency". Zie onder.

Olie en gasvelden geven een hoge EROI, en bijvoorbeeld biomassa, teerzanden en schaliegas hele lage getallen. Je ziet dat wanneer de EROI onder de - pakweg - 10 komt, het heel snel heel kritisch wordt of je de hele berekening wel goed hebt gedaan en geen verliesfactoren bent vergeten. En of je nog wel netto energie overhoudt. De energieklif, waar je zo vanaf valt.

Bij een EROI van 30 of 50, voor olie en gas in de goede jaren van de vorige eeuw, maakte een puntje meer of minder niet zoveel uit. De winst die we als samenleving hadden van de brandstof was enorm vergeleken met de (energie)investeringen die je ervoor moest maken.

Welke EROI berekenen we?

Om verschillende oliebronnen of verschillende fabrikanten van zonnepanelen te kunnen vergelijken wordt precies gedefinieerd wat wel en wat niet bij de energiekosten, de tarra, moeten meerekenen. Door meer energiekosten mee te rekenen daalt de netto energie en dus ook de EROI. Vanwege deze vergelijkbaarheid wordt bijvoorbeeld gemeten tot aan de poort van de fabriek, en zijn meer of minder verliesfactoren weggelaten.

In onderstaande illustratie kun je zien dat elke stap vanaf de bron tot aan de eindgebruiker (bijvoorbeeld met benzine in de tank) energie vergt en dus de EROI lager maakt.

Om de echte EROI, zoals we die als maatschappij "ervaren", is het uiteraard nodig om alle factoren in de berekening op te nemen. Dit is een lastig onderzoeksgebied waar keiharde gegevens niet makkelijk uit te destilleren zijn. Daarom worden we in deze pagina ook niet specifieker.

energieverliesinverschillendestadiaoliebron

Zolang de energie redelijk makkelijk voorhanden was, was dit verlies niet zo heel belangrijk, als zie je in dit voorbeeld dat soms maar 20% van de energie dit oorspronkelijk opgepompt was daadwerkelijk door de maatschappij gebruikt kan worden.

Voor "duurzame" bronnen wordt het schema heel anders en wordt het zoeken naar een even duidelijk plaatje.

Wel is duidelijk, dat wanneer je van de energie klif af dreigt te vallen, elk beetje telt. Als je te optimistisch bent bij het berekenen of meten van je verliezen, dan blijft al snel geen energierendement meer over.

En dat is wat er met zonnepanelen is gebeurd. In onderstaande afbeelding van de energieklif worden voor Wind en Zon (Solar) de EROI-getallen gegeven voor de totale opbrengst, maar zonder rekening te houden met de "intermittency", wegvallen van de wind, wolken voor de zon, nacht. Maar ook de schattingen van de EROI die overblijft wanneer maatregelen genomen moeten worden om deze intermittency op te vangen, zoals gasgestookte centrales.

eroiklifmetintermittency

Zonnepanelen in Duitsland en Spanje

Uit onderzoek is gebleken dat de EROI van zonnepanelen in Duitsland en Zwitserland over de afgelopen 20 jaar een EROI hebben gehad van 0,92. Dat is dus verlies. Er is minder stroom aan de maatschappij geleverd dan er bij productie, installatie, onderhoud en verwerken van het afval is ingegaan. Wat er is ingegaan is allemaal fossiel. Dus netto geen duurzame energie.

Dit onderzoek is aangevochten, maar in een tweede artikel van de auteurs (Ferroni en Hopkirk) bleek toch echt dat de cijfers zeer deugdelijk en zelfs aan de voorzichtige kant waren.

Het grootste onderzoek naar de energie-opbrengst van zonnepanelen was in Spanje. Ondanks enorme investeringen, enorme subsidies van de Spaanse regering, en een zeer grootschalige aanpak, is de EROI blijven steken op 2,45. De hoofdingenieur van deze projecten, Prieto, schijnt zelfs nog somberder te zijn over de resultaten van zijn zonnepanelen.

Welke EROI hebben we nodig?

Het minimaal benodigde getal dat nodig is voor een energiebron in onze technologisch hoogontwikkelde maatschappij is 5 tot 7. Er is redelijke consensus over de stelling dat het niet nuttig is om een energiebron met een lagere EROI in onze maatschappij in te zetten.

Eerder verkondigde Charles Hall, de eminence grise uit dit vakgebied, zelfs dat een EROI van 14 vereist is om ook de schone kunsten in de maatschappij te kunnen ondersteunen. Dat getal is wellicht hoger dan nodig, en zeker hoger dan de 5 tot 7 in latere schattingen, omdat daarbij werd uitgegaan van de olie zoals die bij de bron naar boven kwam, en dus alle verliezen in het bovenstaande diagram bij de EROI moesten worden meegerekend.

Zie ook de uitstekende presentatie van Hall uit 2017 (zie onder bij bronnen).

Conclusie

Uit dit beknopte betoog kan niet anders geconcludeerd worden dat we met ons energieverbruik vastzitten, muurvast:

  • Fossiele energie heeft een hoge EROI, maar die is hard aan het dalen doordat de makkelijkere bronnen al zijn ge-exploiteerd.
  • "Duurzame" bronnen hebben een te lage EROI om van nut te zijn voor onze maatschappij.
  • De duurzame bronnen kunnen slechts met fossiele energie worden geproduceerd.
  • Om pieken en dalen van duurzame bronnen te kunnen opvangen (wolkje voor de zon, windstilte), is een constante aanvoer van fossiele energie nodig om het elektriciteitsnet op orde te houden.

De enige uitweg kan zijn, dit gegeven te accepteren, eventueel na nog meer controleren van de wetenschappelijke gegevens hierover, en over te gaan op de plannen die in deze website door de Werkgroep Voetafdruk Nederland worden voorgesteld. Dat klinkt arrogant, maar anders kunnen wij het ook niet bedenken.

Naast urgente aandacht voor de overbevolking, wat helaas geen oplossing biedt op korte termijn, moeten we volgens deze werkgroep de tering naar de nering zetten, en een rantsoeneringsysteem instellen teneinde ons energieverbruik aan banden te leggen. Op eerlijke wijze.

Bronnen

  • Energy and The Wealth of Nations, Charles A.S. Hall en Kent Klitgaard, Springer, 2018. Een leerboek, waarin de rol van energie in de economie, zowel nu als in de menselijke geschiedenis. Gratis te downloaden (pdf 11.5mb).
  • De illustraties op deze pagina komen uit dit boek, behalve de eerste, die komt van deep resource.
  • Lezing van een uur door Charles Hall, uit 2017 en in het Engels, van harte aanbevolen.
  • Meer zal worden toegevoegd.