§3 fossiele energie

Figuur 1: Fossiele brandstoffen.

Fossiele energiebronnen

Energie is de kracht die alles in ons universum in beweging houdt. De oude Grieken noemden het ook wel ‘werkzame kracht’. Energie komt uit verschillende bronnen en heeft verschillende vormen. De ene vorm kan vaak worden omgezet in een andere vorm van energie: zo kan elektriciteit worden omgezet in licht. Een primaire energiebron is een energiebron die direct zorgt voor energie. Een secundaire energiebron is een energiebron die ontstaat door het gebruiken van een primaire energiebron. De bronnen van de energie delen we in twee groepen namelijk uitputbare (grijze) en tevens vervuilende bronnen en hernieuwbare (groene) en tevens schone bronnen.

Fossiele brandstoffen zijn energiebronnen die miljoenen jaren geleden zijn gevormd uit planten en of dierenresten. Zij leveren 80% van de energie wereldwijd. We onderscheiden 4 soorten fossiele brandstof:
- Bruinkool
- Steenkool
- Aardolie
- Aardgas

Bruinkool en Steenkool

Bruinkool en steenkool zijn brandstoffen die ontstaan uit plantenresten (figuur 2). Dode planten worden normaal volledig afgebroken door schimmels en bacteriën. Als dode planten in het water vallen, gebeurt dit niet. Zo ontstaat er op de bodem een dikke laag plantenresten, ook wel veen genoemd. Veen heeft een koolstofgehalte van 60% en bevat meer dan 75% water. Als er zand en klei boven op de veenpakketten komen te liggen wordt het veenpakket opgesloten. Door de lage zand en klei zal de druk toenemen. Door het gewicht komt het pakket ook steeds dieper in de aarde te liggen, waardoor de temperatuur stijgt. Het water wordt uit het veen geperst en het veen begint in te kolen. Hierdoor ontstaat bruinkool. Bruinkool heeft een koolstofgehalte van 70% en bevat nog maar 25% water. Als de temperatuur en de druk nog hoger worden zal het proces van inkoling verder gaan. Hierdoor verandert bruinkool in steenkool. Het koolstofgehalte van steenkool is hoger dan bij bruinkool en kan wel oplopen tot 94%. Steenkool bevat nog maar 10% water. Als de temperatuur en de druk nog hoger worden zal het proces van inkoling verder gaan. Hierdoor verandert bruinkool in steenkool. Het koolstofgehalte van steenkool is hoger dan bij bruinkool en kan wel oplopen tot 94%. Steenkool bevat nog maar 10% water.

Figuur 2: Het ontstaan van steenkool

Figuur 3: Het ontstaan van aardolie

Aardlolie

Aardolie ontstaat wanneer de resten van organisch materiaal zoals algen bacteriën en plankton naar de zeebodem zakken. Miljoenen jaren geleden werden deze resten bedolven onder lagen van zand, klei en grind. Deze verschillende lagen oefenden druk uit op de resten. Als gevolg van deze druk nam de temperatuur in de laag van deze dode resten toe. Door middel van een chemisch proces is vervolgens aardolie ontstaan. De lagen waarin de aardolie zit zijn poreus. Er zitten nog miniscule open ruimtes tussen het zandsteen waar de aardolie tussen kan komen te zitten. Veel aardolie zit opgesloten tussen ondoordringbare lagen klei of zout (figuur 3), de deklaag genoemd

Aardgas

Aardgas ontstaat uit resten van planten en dieren, die miljoenen jaren geleden zijn ontstaan. Planten die in het water terechtkomen, vormen een veen. Als hier een laag zand en klei op komt, worden de veenlagen samengeperst. Zo ontstaat er bruinkool en vervolgens steenkool. Door de druk van de dikke lagen zand en klei, wordt de steenkool steeds warmer. Hierdoor komt er langzaam aardgas uit de steenkool. Omdat gas licht is, stijgt het op. Door de dikke laag klei boven de zandlaag, blijft het aardgas in de open ruimtes tussen het zand bewaard. Ditzelfde gebeurd bij het ontstaan van aardolie. Door de druk van de lagen erboven komt er warmte en dus gas vrij. Als deze niet kan ontsnappen door een ondoordringbare deklaag van bijvoorbeeld zout of klei, blijven aardolie en aardgas in de bodem opgesloten zitten in de poreuze zandlaag. Deze poreuze laag wordt ook wel reservoirgesteente genoemd. In figuur 4 is dit duidelijk zichtbaar.

Figuur 4: Opslag van aardolie in poreuze aardlagen, afgedekt met een ondoordringbare deklaag

Het gebruik van fossiele brandstoffen heeft natuurlijk voor- en nadelen. Zo is steenkool op (vrijwel) alle continenten te vinden. Er zijn grote voorraden van aanwezig die ook nog eens relatief makkelijk te winnen zijn. Dit maakt steenkool een hele goedkope brandstof. Aardolie is helaas niet overal te vinden. Echter zijn er wel meerdere toepassingen waar aardolie voor gebruikt wordt. Niet alleen als brandstof dus. Voor aardgas geldt dat er een grote voorraad in Nederland aanwezig is, dus we zijn minder afhankelijk van andere landen. Dit export van dit gas levert de Nederlandse overheid veel geld op. Verder is aardgas relatief goedkoop, is het makkelijk op te slaan en te vervoeren en stoot het ook nog eens minder CO2 uit bij verbranding dan andere fossiele brandstoffen.
Nadelig is wel dat fossiele brandstoffen op raken, ze zijn eindig. Het verbranden van fossiele brandstoffen zorgt voor een grote uitstoot van CO2 en andere schadelijke stoffen. Niet alleen het verbranden van de brandstof zorgt voor vervuiling ook het transport van de verschillende brandstoffen is erg vervuilend. De winning van de brandstoffen kan ook voor problemen zorgen. Milieurampen liggen hier op de loer en hebben zich ook al vaker voorgedaan. Aardbevingen of verzakkingen zijn ook bijkomende problemen.
Een ander probleem is de afhankelijkheid die er kan ontstaan. Zo kan het zijn dan landen bepaalde brandstoffen zelf niet voldoende in het land heeft. Deze moeten dan geïmporteerd worden. Hierdoor wordt je voor de energievoorziening afhankelijk van andere landen. Rusland is/was een grote leverancier van bijvoorbeeld aardgas. Het onafhankelijk worden van het Russische gas is een hele opgave en vraagt veel van zowel de overheid als de inwoners in een land.

Wanneer is de voorraad op?

Er is, als zichtbaar in figuur 5, een steeds grotere vraag naar fossiele brandstoffen. Dit komt enerzijds omdat er steeds meer mensen op aarde wonen, de wereldbevolking groeit (grafiek 4). Zo nam de wereldbevolking toe van ongeveer 1 miljard mensen in 1800 naar 8 miljard in 2020.
Naast de toename van de hoeveelheid mensen op aarde speelt ook de stijging van de welvaart een rol. Als mensen rijker worden kunnen ze zich meer luxe producten veroorloven. Deze moeten geproduceerd, getransporteerd en gebruikt worden. Het gemiddelde inkomen van een steeg van $2.860 in 1980 naar $13.400 in 2022 (grafiek 5).

Figuur 5: Wereldwijd energiegebruik

Figuur 6: Totale wereldbevolking vanaf 1800.

Figuur 7: BBP per hoofd van de wereldbevolking

Het is dan ook moeilijk of niet te voorspellen wanneer de voorraden fossiele brandstoffen op zullen zijn. Dit hangt van twee zaken af. Aan de ene kant moeten we kijken naar de hoeveelheid winbare voorraden. De voorraden kunnen verder toenemen. Nog steeds worden er nieuwe voorraden aardolie en aardgas ontdekt. Daarbij ontwikkelt de techniek zich ook steeds verder. Dit zorgt ervoor dat sommige voorraden die nu technisch nog niet winbaar zijn dit in de toekomst wellicht wel zijn. Aan de andere kant is natuurlijk van belang wat er met de vraag naar fossiele brandstoffen gaat gebeuren. Kunnen we een transitie doorvoeren en overstappen op andere energiebronnen. Dit zal de vraag naar fossiele brandstoffen doen laten afnemen waardoor we langer met de voorraden kunnen doen.