t.09.08- Energieverbruik en netto besteding

We verbruiken meer energie dan we netto besteden aan beoogde aktiviteiten. Dit komt doordat we energie verliezen bij de produktie van elektra.
Dit wil ik hieronder toelichten.

Fig.9.8.1  hieronder betreft het bruto wereld-energie-verbruik 2017. (zelfde als Fig.3.3)

In deze figuur zie je geen elektra !
Dit komt doordat onze elektra niet alszodanig in de natuur te vinden is ,  maar gemaakt moet worden uit andere energie-vormen.
Nu gaat elk omzettingsproces gepaard met energieverlies. Een deel van de ingebrachte oorspronkelijke energie komt dus niet als elektra uit de omzetting ,  maar wordt als warmte weggekoeld (na soms nog gedeeltelijk voor verwarmingsdoelen gebruikt te zijn).
   Dus verbruiken we bruto meer energie dan we netto gebruiken / besteden  

Om een indruk te krijgen van het verschil tussen de ervoor ingezette produktie-energie en de besteedbare elektra-opbrengst heb ik onderstaande tabel 9.9.2 opgesteld.

• –  Hoe ik kom aan de cijfers in deze tabel wordt uitgelegd in A** en B** hieronder
• –  Elektra wordt gemaakt uit alle andere energie-vormen ,  maar dat de rendementen verschillen (tgv. bijbehorende omzettings-technologie)
• –  In totaal is 52,7PWh primaire energie omgezet in 24,5PWh elektra (rode pijl).
• Van de 156,6PWh bruto verbruik blijft 132,4PWh netto besteedbaar over voor netto gebruik
  • – Het verschil van 28,2PWh is ~18% verlies op het wereldverbruik
  • – Bij elkaar geteld wordt er uit 37,6PWh “fossiel” 15,7 PWh elektra gemaakt (rendement 41,5%)
    • – alleen al dit deel-verlies bedraagt bijna 1/7 van het bruto wereld-verbruik !
  • – Deze verliezen zijn als warmte afgevoerd naar de omgeving ,  maar soms eerst nog deels gebruikt voor verwarmingsdoeleinden
• –  Bij “nuclear” klopt er iets niet :  vlgs. Fig.9.8.1 is er 3% (4,7PWh) aan Uranium ingezet ,  terwijl er (vlgs. het kerncentrale rendement van 35%) wel 7,2 PWh nodig moest zijn voor de officieel geregistreerde elektra-opbrengst van 2,5PWh (linksboven in tabel ZZ.03)
  • (Dit is een voorbeeld van afrondingen in èn inconsistentie tussen officiële (!) gegevensbronnen)

• OPMERKINGEN
• –  In Fig.9.8.2 is de partikulier opgewekte, direkt verbruikte elektra niet meegeteld !   (passeert nl. geen verbruiks-meter)
  • Dit aandeel leidt tot minder aanspraak op de infrastruktuur en de hierboven genoemde bronnen…. en dat is alleen maar gunstig (zie inleiding van hfdst. Perspektieven )
• –  Het IEA rekent de elektra-produktie-verliezen niet mee in de “total final consumption” !  (komt overeen met wat ik hierboven de netto-besteding noemde)
  • Die “final consumption” ligt waarschijnlijk dicht bij de energie die de klant koopt / gebruikt.
    (Hoe worden trouwens “leidingverliezen” eigenlijk in kaart gebracht….?)

Onderstaand volgt toelichting op en verantwoording van bovenstaande beweringen. De globale lezer zal dit waarschijnlijk liever overslaan !

• –  Voor de cijfers gebruik ik twee bronnen. Waarom ? Omdat geen van beide een sluitende set data geeft ! (zie A** )
  • Omdat deze data ook niet altijd op elkaar aansluiten heb ik ze soms wat moeten kneden !  Marginale effekten , denk ik , en het gaat hier om een demo.
• Naast bovenstaande Fig.9.8.1 neem ik ook gegevens uit het Sankey-diagram [ZZ.06] ;  hierin toont het IEA  (International Energy Agency) de wereld-energiestromen in 2017.
• Dit diagram geeft meer details dan Fig.9.9.1
  • De site zelf werkt interaktief :  door de cursor op een bepaald lijnstuk te zetten wordt een tekst-label zichtbaar met detail-info over betreffende hoeveelheden energie (naar keuze uitgedrukt in Mtoe òf PJ).
• –  Voor mijn doel heb ik voldoende aan een stukje uit het diagram ZZ.06 ,  nl. het deel bij “Power station” , en dan met name het label waarop de input gedetailleerd is. Zie Fig.9.8.3 hieronder

• –  Het Sankey-diagram in Fig.9.8.3 komt omgerekend op 61,7PWh input voor 25,7PWh output aan elektra (rendement 41,6%).
  • (Dit kan ik niet kwijt in mijn tabel , want past niet bij de bruto inputs en redelijke omzettings-rendementen. Daarom heb ik wat aanpassingen gepleegd)
• –  In de tabel.9.9.1 hierboven kwam ik zo op een bescheidener 52,7PWh voor het maken van ~24,5PWh elektra
  • –  het gemiddelde rendement ligt in mijn tabel op 46,5% ,  dankzij enkele posten van 100%
    • (dus voordeliger aannames dan bij Sankey :  mijn tabel is wsl. te optimistisch)

• A**   Toelichting twee gegevensbronnen
• –  Betreffende Fig.9.8.1 :
  • –  is natuurlijk makkelijker te lezen
• • –  maar geeft geothermie niet weer
• • –  verder worden alleen hele percentages gemeld ,  die samen uitkomen op 101%.  Komt door keuzes bij afronding
• • –  Betreffende de figuur van [ZZ.06] :
• –  Over wereld elektra-produktie heb ik weinig kunnen vinden. Bij indexmundi toch nog 23,14 PWh in 2017.
• –  Uit deze “niet bij elkaar passende” info kies ik dan maar de ~24,5PWh uit ZZ.03 als maatstaf
  • Opm :  het gaat tenslotte om een indruk van de omzettingsverliezen ,  niet om precisie……Zie zeker ook de slot-opmerking bij FA.02
  • –  Het geheel demonstreert helaas prima dat er geen set consistente gegevens zijn !

• B**   Toelichting keuzes en redeneringen in Tab.9.8.3
• –  In 2017 was de bruto wereld-energiekonsumptie ~156,6 PWh  (zie Opm.06 of tekst bij Fig.3.1)
• –  We gaan uit van de globale verdeling van energiebronnen vlgs Fig.9.8.1 hierboven ; en we reduceren alle hoeveelheden zodat ze samen 100% zijn (=156,6)
  • –  Verondersteld is dat Geothermie zo’n geringe bijdrage in elektra-produktie levert dat ie verwaarloosd mag worden (behalve op IJsland ?)
• –  In [ZZ.03] lezen we dat in 2017 met  2519.10⁹kWh/jr  ca 10,3% van de wereldwijde elektrische energie nucleair opgewekt werd. Wereld-totaal elektra dus ~24,5 PWh
  • Dit getal houd ik als leidraad
    • –  Probleem is wèl dat de elektra output van 2,519PWh nooit gehaald kan worden uit de bruto input van 3% (~ 4,7 van 156,6PWh) ;  voor zo’n output is ca 7,2PWh input nodig ! (bij gem. rendement 35%)
    • –  In Fig.9.9.3 vind je zelfs een input van 687 Mtoe = ~8PWh
  • Omdat alle verhoudingen daarmee overhoop zouden gaan  , heb ik voor deze onduidelijkheden niet gekorrigeerd in de tabel ,  ook al is daar de omzetting van “nucleair” naar elektra onrealistisch.
    Wèl heb ik nog een schatting gemaakt voor bestede restwarmte (0,4PWh)
• –  “Biofuels & Waste” levert een bescheiden bijdrage in de elektra-produktie vlgs Fig.9.8.3. En ik heb daar een niet al te hoog rendement bij ingeschat (in de veronderstelling dat die centrales minder efficient werken)
• –  bij “Hydro” zal de netto opbrengst in elektra bedoeld zijn ; daarom heb ik de uit Fig.9.8.1 volgende 4,7PWh gewijzigd naar 4,1 PWh vlgs Fig.9.8.3)
• –  van de “Other renewables” heb ik de uit Fig.9.9.3 volgende 1,6PWh als besteed voor elektra aangegeven
• –  dat “Coal” een aandeel heeft van 2375Mtoe = 27,6PWh in de elektra-produktie , vlgs FA.02
• –  Om aan ~24,5 PWh elektra te komen zal dus nòg een deel afkomstig zijn uit “fossiel” ,  nl. gas en olie (“fossiel”).
  • De bijbehorende omzettingsrendementen heb ik afgeleid uit [FA.04]
  • Voor een sluitend geheel heb ik de bijdrage uit gas in Fig.9.8.2 ongeveer moeten halveren ! (tov het aangegeven deel in Sankey)
    • Dit als gevolg ervan dat
      • –  de elektra-produktie in Fig.9.8.2 nu eenmaal hoger uitkomt dan hierboven als leidraad genomen
      • –  het rendement van 50% als wereldgemiddelde wsl aan de hoge kant is (werd in NL pas ca 2011 gehaald)