De evolutie van het energieverbruik van de mens

De mensen op aarde zorgen ervoor dat er een heleboel broeikasgassen in de atmosfeer terecht komen. Veel meer dan dat er op natuurlijke wijze terechtkomen. De mens doet dit vermoedelijk al vanaf het moment dat hij hier voor het eerst was. Maar door de evolutie is hij steeds meer en meer broeikasgassen gaan uitstoten. De activiteit van de mens die zorgt voor deze uitstoot, is hoofdzakelijk de productie van energie en dus uiteraard het verbruik van deze geproduceerde energie. In het begin dat de mens hier op de aarde was verbruikte hij, per persoon, een heleboel minder energie dan dat hij dat nu doet. In het begin, toen de mens nog niets van technologie ter beschikking had, werd de enige energie die hij produceerde diegene die geproduceerd werd door zijn lichaam. En dus de enige grondstof die de mens toen nodig had was voedsel. Naar schatting zou men toen dagelijks zo'n 2000 kilocalorieën nodig gehad hebben om te kunnen overleven. Dit is ongeveer equivalent aan 100 Watt.

Toen de mens dan later leerde vuur maken en eten koken nam zijn dagelijkse energieconsumptie toe, vermoedelijk verbruikte hij dan zo'n 300 W per hoofd van de bevolking. De volgende grote opmerkelijke stap in de energieproductie van de mens was, rond zo'n 4000 jaren voor Christus, toen men begon dieren te gebruiken als energiebron. Dit was voornamelijk voor transportdoeleinden en voor het bewerken van de akkers. Maar naast de energie van dieren begon men toen ook gebruikt te maken van zonne-energie. Dit namelijk voor het drogen van granen en om bouwmaterialen te produceren zoals bijvoorbeeld bakstenen. Op dat moment zal de energieconsumptie van de gemiddelde mens waarschijnlijk zo'n 800 Watt. Na deze stap bleef verdere evolutie een lange tijd uit. Voor een lange tijd bleef de mens hoofdzakelijk dezelfde energiebronnen benutten terwijl andere onbenut bleven, ook al was de technologie ervoor beschikbaar. Op het eerste zicht lijkt dit vrij onlogisch maar volgens experts komt dit hoofdzakelijk door culturele redenen.

Het duurde tot de middeleeuwen vooraleer er terug een grote omschakeling plaatsvond naar andere energiebronnen. Het was toen dat de opkomst van de windmolens en watermolens plaatsvond. De technologie voor water- en windmolens bestond echter al een heel tijd maar werd voor de middeleeuwen nooit op grote schaal gebruikt. Maar ook andere zaken begon begonnen steeds meer in gebruikt te geraken, zoals open haarden om de huizen te verwarmen, meer geavanceerde landbouw, windenergie bij de zeilschepen en nog vele andere zaken zorgden ervoor dat het gemiddeld energieverbruik van de mens verder steeg. Namelijk rond 1200 na Christus zou in Europa, het gemiddeld energieverbruik toegenomen zijn van zo'n 300 Watt naar ongeveer 2000 Watt per inwoner, maar elders in de wereld bleef het gemiddeld energieverbruik waarschijnlijk lager dan in Europa. En vanaf dat ogenblik is het energieverbruik van de mens steeds sneller gaan toenemen.

Tijdens de industriële revolutie in het Westen nam de snelheid waarmee het gemiddeld energieverbruik toenam zoveel malen sneller toe dan ooit tevoren. Maar de industriële revolutie zorgde enkel voor een toename in Europa en later ook in de VS. Maar in de andere landen bleef het energieverbruik in grote lijnen hetzelfde of nam het maar vrij langzaam toe. En tot op de dag van vandaag heeft dit gezorgd voor een enorm grote ongelijkheid op het vlak van energieverbruik per inwoner in de wereld. Momenteel is het nog steeds zo dat een relatief kleine groep mensen verantwoordelijk zijn voor het grootste verbruik van energie. En dat daarentegen een zeer grote groep mensen maar een relatief klein gemiddeld energieverbruik heeft. Namelijk 72% van de wereldbevolking verbruikt minder dan 2000 Watt per inwoner, 22% verbruikt tussen de 2000 Watt en 7000 Watt per inwoner en 6% van de wereldbevolking verbruikt gemiddeld meer dat 7000 Watt per inwoner.

Maar over deze periode is niet alleen het gemiddeld energieverbruik van de aardbewoner gestegen van 100 Watt tot het huidige niveau, maar ook de wereldpopulatie is over deze periode enorm toegenomen. Dus is de mens is niet alleen steeds meer en meer energie gaan verbruiken maar daarnaast zijn er ook steeds meer en meer mensen op de wereld bijgekomen. Op zich zou het energieverbruik van de mens geen probleem mogen zijn. Namelijk want in het begin dat de mens op aarde was al de geproduceerde energie uitsluitend afkomstig van hernieuwbare energiebronnen. Maar dit is hij niet blijven doen, over deze periode is hij meer en meer gebruik gaan maken van fossiele brandstoffen, en dan zeker in de laatste 150 jaar. Fossiele brandstoffen zijn uiteraard geen hernieuwbare energiebron wat dus betekent dat de voorraad aan deze energie niet oneindig groot is. Daarnaast is het voorkomen van deze fossiele brandstoffen relatief geconcentreerd op een beperkt aantal locatie op aarde. Zeker ten opzichte van het voorkomen van vele van de hernieuwbare energiebronnen. Dit betekent dat het een stuk moeilijker is om fossiele brandstoffen toegankelijk te maken voor alle mensen op aarde omdat de grondstoffen voor fossiele brandstoffen slechts op een 'beperkt' aantal locatie kunnen ontgonnen worden.

Om de energie vrij te krijgen uit fossiele brandstoffen moet men deze gaan verbranden. Bij het verbranden van fossiele brandstoffen komt er thermische energie vrij die moet 'opgevangen' worden en dan eventueel omgezet moet worden naar een andere bruikbare vorm van energie. En tijdens de verbranding van fossiele brandstoffen komt er niet alleen een bepaalde hoeveelheid energie vrij maar ook broeikasgassen. Deze gassen belanden dan uiteindelijk nagenoeg altijd in de atmosfeer. Wanneer deze gassen in de atmosfeer zijn, gaan ze het klimaat beïnvloeden. De manier waarop deze gassen het klimaat beïnvloed heeft allerhande gevolgen voor het leven op aarde. Wanneer het klimaat verandert kan dit zeer grootschalige gevolgen hebben en deze zijn meestal niet zo'n aangenaam voor de mens.

En wanneer men naar de toekomst kijkt, lijkt het er op het eerste zicht op dat deze trends - van toenemend energieverbruik, toenemende wereldpopulatie en toenemend verbruik van fossiele brandstoffen - zich nog zullen verder zetten. En daarom kan het wel eens van belang zijn om nu voorzorgsmaatregelen te gaan nemen om deze trends te gaan afremmen. Het probleem is om een manier te vinden om deze trends te gaan afremmen en veelal is dit niet zo eenvoudig. Er zijn vele verschillende mogelijkheden om dit aan te pakken. En van al deze mogelijke manieren zal waarschijnlijk elke manier afzonderlijk een deel van de totale oplossing worden. Bijvoorbeeld, zo kan men de verdere toename van de wereldbevolking gaan afremmen door de kindersterfte en de armoede aan te pakken. Maar bijvoorbeeld daarnaast zorgt beter onderwijs (vooral dan voor de meisjes in het land) voor een minder snelle toenamen van de bevolking. En dus kan/zal beter onderwijs in die landen waar het bevolkingsaantal snel toeneemt een deel van de oplossingen zijn. Maar de aanpak waar er momenteel de meeste hoop op gevestigd is uiteraard de technologische aanpak van het probleem. Namelijk kijkt iedereen uit naar nieuwe technologieën waarmee dit probleem kan verholpen worden.

Momenteel is CO2 het broeikasgas dat voor de meeste problemen zorgt. En dus probeert men de uitstoot van CO2 eerst aan te pakken. Hiervoor zijn er op technologisch vlak verschillende strategieën mogelijk. Namelijk kan een eerste strategie is om ervoor te zorgen dat het gemiddeld energieverbruik afneemt. Zodat er minder energie geproduceerd moet worden en zo wordt er dan ook minder CO2 uitgestoten. Een tweede strategie is om het rendement van onze energieprocessen en energiesystemen te verhogen zodat er minder energie verloren gaat bij het gebruik van de geproduceerde energie (dus om het rendement te verhogen van het verbruik van energie). Een derde strategie is om ervoor te gaan zorgen dat er minder broeikasgassen wordt uitgestoten per eenheid energie er geproduceerd wordt. Dit zorgt ervoor dat er tijdens de productie van energie minder CO2 uitgestoten wordt wanneer er eenzelfde hoeveelheid energie geproduceerd wordt. Maar bij deze strategie moet er terug een soort van opdeling gemaakt worden tussen twee verschillende mogelijkheden waar men dit doel kan bereiken. Namelijk al eerste mogelijkheid kan men werken aan het rendement van de energieproductie uit fossiele brandstoffen. Zodat er minder CO2 vrijkomt wanneer men eenzelfde hoeveelheid energie produceert. Maar een tweede mogelijkheid is om meer hernieuwbare energiebronnen, die slechts een nagenoeg verwaarloosbare CO2 uitstoot kennen in vergelijking met fossiele brandstoffen, toe te voegen aan de energiemix. Dit zorgt ervoor dat over de volledige energiemix, de gemiddelde CO2 uitstoot per hoeveelheid energie die geproduceerd wordt afneemt. Een vierde strategie is om ervoor te zorgen dat wanneer er dan toch broeikasgassen geproduceerd worden, deze niet zomaar vrij in de atmosfeer terecht komen.

Deze vier strategieën pakken het probleem telkens op een ander niveau in de energiecyclus aan. Waarschijnlijk zullen deze vier strategieën, samen met nog andere, nodig zijn om het probleem in al zijn aspecten te gaan aanpakken op technologisch vlak. Op technologisch vlak kent elk van deze vier strategieën bepaalde uitdagingen waaraan er nog gewerkt moet worden. Maar naast deze uitdagingen bestaan er momenteel al een aantal sterk uitgewerkte technologieën die nagenoeg klaar zijn voor commercieel gebruik. Voor deze zaken is het enige wat nog in de weg staat voor een grote doorbraak het invoeren ervan. Het invoeren van een nieuwe technologie gebeurt veelal niet onmiddellijk nadat klaar is voor commercieel gebruik. Dit omdat de infrastructuur van de bestaande 'oude' technologie nog niet aan vervangen toe is. En dus moet de grote doorbraak steeds wachten op het uitfaseren van de oude technologie.

Het is dus zeer belangrijk dat men momenteel voldoende aandacht besteed aan de ontwikkeling van nieuwe technologieën voor onze energieprocessen, dit zodat wanneer de infrastructuur voor de 'oude' bestaande technologieën aan vervanging toe is, er al een alternatieve technologie ontwikkeld is. Daarnaast moet men bij het vervangen van de oude infrastructuur open staan voor vernieuwingen en het invoeren van nieuwe technologieën.

Geschreven door Emile Glorieux