Universiteit Utrecht Archieven - Utilities

Enorme hoeveelheden CO2 liggen opgeslagen in onze oceanen. Energiewetenschapper Paul Straatman stelt een methode voor om dat koolzuurgas te winnen uit het zeewater. Dat heeft een ‘aanzuigende’ werking op de CO2 in onze atmosfeer, wat de concentratie broeikasgassen dus flink vermindert. ‘De CO2 uit de zee stop je in lege gasvelden of je maakt er synthetische brandstoffen mee.’ Straatmans methode kan tegen geringe kosten gecombineerd worden met een bestaande technologie om energie op te wekken uit zeewater: Oceanische Thermische Energieconversie (OTEC). ‘Het mes snijdt daarmee aan drie kanten, of eigenlijk vier, want OTEC levert ook nog eens grote hoeveelheden zoetwater op.’

Een OTEC-installatie wekt hernieuwbare energie op uit de temperatuurverschillen die van nature in de oceanen voorkomen. ‘Het is een vorm van zonne-energie’, legt Straatman uit. ‘Je maakt immers gebruik van het principe dat de zon het water uit de bovenste lagen van de oceaan opwarmt.’

Temperatuurverschillen

Er zijn verschillende soorten OTEC. ‘In ons geval breng je warm zeewater in een vacuüm vat. In een ander vacuüm vat stop je koud water dat van een kilometer diep wordt aangezogen.’ Tussen beide vaten is er een verschil in dampspanning. ‘Zoals bij twee hogedrukpannen met water, waarvan je er een verhit en de ander koelt. In de pan met heet water heerst een hogere druk dan in de andere pan.’ De vaten zijn verbonden via een turbine. Die gaat draaien door het drukverschil en wekt zo elektriciteit op.

Nuttige afvalstroom

Bij OTEC komen CO2 en andere gassen vrij. Waar komt die CO2 vandaan? ‘Zeewater neemt CO2 uit de atmosfeer op. Fotosynthese zorgt vervolgens voor de omzetting daarvan naar organisch materiaal. Dat sterft af, zakt naar de diepte en wordt daar weer afgebroken tot CO2, opgelost in water en dus niet gasvormig.’ Dat CO2-rijke diepzeewater verdampt door het vacuüm in de OTEC tot een mengsel van stoom, CO2 in gasvorm en andere gassen. Die gassen worden beschouwd als afval, maar Straatman becijfert hoe je die afvalstroom kunt zuiveren en zo een hogere concentratie CO2 kunt winnen. ‘Dat kun je opslaan, of er synthetische brandstoffen mee maken. Voor toepassingen waarvoor elektromotoren nu nog geen alternatief zijn, zoals de luchtvaart, of voor industriële processen waarbij zeer hoge temperaturen vereist zijn, zoals de staal- of glasproductie. Je stopt zo ook nog eens de ophoping van fossiele koolstof in de atmosfeer. En de stoom kun je, eenmaal gecondenseerd, als zoetwater naar de wal brengen.’

Goedkope methode

Het idee van Straatman heeft een grote potentie. De oceanen herbergen 39.000 gigaton aan CO2 en de atmosfeer ‘slechts’ 750 gigaton. Opvang, gebruik en opslag van oceanisch CO2 zal de concentratie van broeikasgas in de atmosfeer en oceaanverzuring aanzienlijk doen verminderen. ‘Mits fossiele brandstoffen worden uitgefaseerd,’ nuanceert Straatman. Eerdere pogingen om CO2 uit de oceanen op te slaan bleken kostbaar of inefficiënt. Meeliften op het principe van OTEC moet aan die bezwaren tegemoetkomen, is de verwachting. ‘Het is bovendien een veel goedkopere methode dan directe CO2-opvang uit de atmosfeer.’

Promotieonderzoek

Paul Straatman werkt bij chemieconcern Indorama aan CO2-reductietechnologieën. Op basis van zijn onderzoek over OTEC en CO2-binding zal hij aan een promotietraject beginnen, onder begeleiding van Wilfried van Sark. Eerder al schreven ze samen een artikel over een innovatieve toepassing van zonnevijvers en OTEC.

Onderzoekers van de Universiteit Utrecht en het PBL presenteren een nieuw metamodel voor het schatten van de kosten voor het halen van de klimaatdoelen van het Parijsakkoord. De mondiale kosten liggen waarschijnlijk in de orde van twee tot vier procent van het gezamenlijk inkomen wereldwijd in de periode 2015 tot 2100.

De hoogte van de kosten hangt sterk af van sociaaleconomische ontwikkelingen en de kosten van technologieën om broeikasgasemissies terug te dringen. Het nieuwe model is bijzonder omdat het eerdere kostenschattingen in de literatuur samenvat in één transparant model.

Model

In het Parijsakkoord spraken wereldleiders af de mondiale temperatuurstijging te beperken tot ruim onder de twee graden Celsius. Of liever nog 1,5 graden. Om de kosten in te schatten van het behalen van dat doel is kennis nodig over sociaaleconomische ontwikkelingen, de kosten van het reduceren van broeikasgasemissies en het effect hiervan op klimaatverandering. Verschillende IPCC-rapporten en wetenschappelijke literatuur beschrijven deze relaties. De samenstellers van het metamodel maakten een eenvoudig en transparant klimaatmodel dat al deze relaties meeneemt. Dit klimaatmodel maakt zowel een kostenschatting mogelijk als inzicht geven in de onderliggende onzekerheid en de oorzaken hiervan.

Kostenschatting

De samenstellers van het model schatten de kosten op zo’n twee tot vier procent van het bruto mondiaal product. De onzekerheid van deze kostenschatting is echter groot. Voor een temperatuurstijging van maximaal 1,5 graden of twee graden Celsius kunnen de kosten drie keer zo groot of klein uitvallen.

De studie neemt de economische baten van vermeden schade door klimaatbeleid niet mee. Zowel de fysische onzekerheid als de sociaaleconomische onzekerheid draagt bij aan de grote onzekerheidsmarge in de kostenschatting. Voor minder ambitieuze klimaatdoelen (drie graden Celsius) bepalen fysische factoren, met name de relatie tussen broeikasgasemissies en temperatuurstijging, een belangrijk deel van deze onzekerheid.

Onzekerheid

Bij de ambitieuzere Parijsdoelen verklaren vooral sociaaleconomische factoren de onzekerheid. Het gaat hierbij om onzekerheid in de kosten van technologieën die broeikasgasemissies terugdringen, zoals de kosten van zonnecellen. Ook onzekerheden in sociaaleconomische ontwikkelingen spelen mee. Denk aan de groei van de wereldbevolking, economische groei en de ontwikkeling van levensstijl. De politiek zou dan ook in zijn keuzes steeds rekening moeten houden met de gevolgen voor het klimaat. Onder meer bij de inrichting van steden.

Verdere toepassing

Het nieuwe klimaatmodel ondersteunt beleidsmakers bij het inschatten van de kosten van klimaatmaatregelen en het prioriteren van onderzoek. Volgens de onderzoekers kunnen ze het model vrij gemakkelijk verder uitbreid. Bijvoorbeeld om ook de baten van klimaatbeleid en technologische ontwikkeling mee te nemen.

Universitaire onderzoekers maten 26 soorten microplastics en -rubbers in de Dommel, de Maas en Nederlandse rioolwaterzuiveringsinstallaties. Rivieren voeren het merendeel van alle microplastics in zeeën en oceanen aan. Daar komen de microplastics vanuit verschillende bronnen samen. Kennis over die bronnen en de verspreiding van microplastics is belangrijk voor watermanagers.

Resultaten uit eerdere onderzoeken waren door verontreiniging minder betrouwbaar. Bovendien detecteerden de onderzoekers vaak alleen grotere deeltjes terwijl ze nu ook kleinere microplastics traceerden. Met de resultaten uit dit onderzoek kunnen watermanagers beter inschatten of en waar mogelijke risico’s van microplastics te verwachten zijn.

Sampling in de Maas

‘Het is lastig om microplastics in water op te sporen’, vertelt Svenja Mintenig, promovendus aan de Universiteit Utrecht en hoofdauteur van het onderzoek. Dat komt bijvoorbeeld doordat lab-materiaal soms ook van plastic gemaakt is, en de monsters eenvoudig vervuilen. Ook is er door de relatief lage concentraties ontzettend veel water nodig voor een betrouwbare analyse. De onderzoekers moesten per monster duizenden liters water bemonsteren en concentreren tot maar één liter water.

Kleine microplastic deeltjes

De deeltjes die het team onderzocht, zijn veel kleiner dan voorheen werd gemeten. Vaak mat men voorheen alleen deeltjes vanaf 300 micrometer. Dat is ongeveer de grootte van een huisstofmijt en nog net met het blote oog te zien. ‘Nu kunnen we zelfs deeltjes tot 20 micrometer, zo klein als een menselijke huidcel, waarnemen’, vertelt Merel Kooi, promovendus aan de WUR en tweede auteur. De onderzoekers analyseerden de monsters met behulp van een speciale microscoop en nieuwe software. Op die wijze legden ze de aanwezigheid van 26 verschillende soorten plastics en rubbers bloot. En hoe kleiner de deeltjes, hoe meer ervan voorkwamen in het water.

Kleine concentraties

De gevonden concentraties microplastics varieerden sterk, maar gemiddeld vonden de onderzoekers ongeveer 1 deeltje per liter. Dichtbij steden waren meestal meer deeltjes in het water dan in minder dichtbevolkte gebieden.

Ecologische gevolgen

Vooralsnog liggen de concentraties onder het niveau waarbij ongewenste ecologische effecten worden verwacht. Wel is het belangrijk die concentraties scherp in de gaten te houden. Kooi: ‘Het zijn deeltjes die niet zo maar verdwijnen. Bij gelijkblijvend of stijgend gebruik van plastic ontstaan hogere concentraties van het plastic in het milieu. Dat kan het in de toekomst wel tot problemen leiden.

Het blijft nog onduidelijk waar de microplastics precies vandaan komen. Mintenig: ‘Er komen absoluut microplastics uit rioolwaterzuiveringsinstallaties. We konden echter geen directe link leggen tussen hogere concentraties microplastics in rivieren en de zuiveringsinstallaties. Er zijn dus ook andere, misschien zelfs belangrijkere, bronnen van microplastics in rivieren.’

Bijna twintig procent van de stroomgebieden met grondwaterwinning kampt met te lage afvoeren van rivieren en beken. In ieder geval te laag om hun zoetwaterecosysteem gezond te houden. In 2050  geldt dit voor meer dan de helft van deze stroomgebieden. Dat concluderen onderzoekers van de Universiteit Utrecht, waterinstituut Deltares, de Universiteit van Freiburg (Duitsland) en de Universiteit van Victoria (Canada).

De sterke bevolkingsgroei en economische ontwikkeling van de afgelopen vijftig jaar leidden tot een enorme toename van de zoetwatervraag. Vooral voor de irrigatie van voedselgewassen. Ongeveer de helft van dat water is opgepompt grondwater. In veel droge gebieden pompen bedrijven en particulieren meer grondwater op dan neerslag kan aanvullen. Dit leidt wereldwijd tot dalende grondwaterstanden.

Bedreiging onderwaterleven

Een belangrijk gevolg van de grondwaterstandsdaling is een lagere afvoer van beken en rivieren. Dit gebeurt in het bijzonder tijdens het droge seizoen, wanneer de afvoer bijna volledig afhankelijk is van de toestroom van grondwater. Dit is een grote bedreiging voor de zoetwaterecosystemen die deze beken en rivieren herbergen. Het waterniveau daalt onder kritische grenzen en de watertemperatuur stijgt teveel voor organismen die onder water leven, zoals vissen, plankton en waterplanten.

Wereldwijde stroming

De onderzoekers gebruiken een nieuw hydrologisch model. Dat beschrijft de wereldwijde stroming van grondwater en de interactie daarvan met oppervlaktewater. Daarmee konden zij wereldwijd de stroming berekenen van grondwater naar het netwerk van beken en rivieren tijdens perioden met lage afvoeren.

Toenemende daling

Rond het jaar 2010 was de daling van de grondwaterafvoer in 17 tot  21 procent van de stroomgebieden met grondwaterwinningen bedreigend voor het zoetwaterecosysteem. Rond 2050 zal dit gelden voor 42 tot 79 procent van deze gebieden, concluderen de onderzoekers.

Ecologische aantasting

‘We zien dat de grondwatertoevoer van stroomgebieden in het midden van de VS en de Aziatische Indus-rivier nu al ernstig is verminderd’, zegt Inge de Graaf, onderzoeker aan de Universiteit van Freiburg. ‘We verwachten dat ook stroomgebieden in Zuid- en Oost-Europa, Noord-Afrika en Australië tegen hun ecologische grenzen zullen oplopen.

Klimaatverandering zal het tijdstip waarop dit optreedt alleen maar versnellen. We verwachten namelijk dat dit in de nu al droge gebieden tot minder neerslag en dus meer grondwaterwinning zal leiden.’

Tikkende tijdbom

Medeauteur Marc Bierkens, hoogleraar hydrologie aan de Universiteit Utrecht, voegt hieraan toe: ‘Opvallend aan onze resultaten is dat er maar een geringe daling van de grondwaterstand nodig is om groot effect te hebben op de grondwaterafvoer naar een beek of rivier. Dat laat zien dat zoetwaterecosystemen extreem gevoelig zijn voor grondwaterstandsdaling.’

Het onderzoek laat ook zien dat het starten van grondwaterwinning vaak pas na tientallen jaren merkbaar is in de grondwaterafvoer naar een rivier. ‘Je kunt dus oprecht spreken van een tikkende tijdbom, waarbij de effecten van grondwaterwinning pas jaren later merkbaar worden’, aldus Bierkens.

Conservatieve schatting

Bij hun toekomstprojecties namen de onderzoekers alleen het effect van klimaatverandering mee. Ze veronderstelden dat het aantal en de intensiteit van grondwaterwinningen gelijk blijven aan die van de laatste tien jaar. Het is echter veel waarschijnlijker dat winningen toenemen door bevolkingsgroei en economische ontwikkeling. De onderzoekers denken dan ook dat hun schattingen van de toekomstige effecten van grondwaterwinningen op zoetwaterecosystemen nog aan de conservatieve kant zijn.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.

Twee energiewetenschappers van de Universiteit Utrecht en leden van het Shell Scenarios Team waarschuwen in het internationale vakblad Joulz voor teveel optimisme rondom synthetische brandstoffen. Daarvoor zijn de olieprijzen nog te laag, de energiekosten te hoog en is er te weinig duurzame energie voorhanden.

Synthetische brandstoffen zijn gemaakt uit CO2 en dus in principe CO2-neutraal. Toch is het riskant om alleen op dit soort nieuwe technologieën in te zetten, betogen de energiewetenschappers Oscar Kraan (Universiteit Utrecht en Universiteit Leiden) en Gert Jan Kramer (Universiteit Utrecht). Zij werkten samen met  leden van het Shell Scenarios Team en zien liever een gecombineerde aanpak.

Twee kampen

‘In het discours rondom de energietransitie bestaan ruwweg twee kampen’, vertelt Oscar Kraan. ‘Aan de ene kant zijn er de techno-optimisten, die geloven dat de marktwerking voor de oplossing zal zorgen. Oftewel: de productie van synthetische brandstoffen zal op een gegeven moment vanzelf haalbaar worden. Dat kan dankzij een voortschrijdende techniek en een steeds kleiner wordend prijsverschil met bestaande fossiele brandstoffen.

Aan de andere kant zie je het beeld dat de energietransitie niet zonder een sterke overheid kan. Die overheid legt CO2-heffingen op, faciliteert efficiënte toepassing van schone-energiesystemen en zorgt voor bebossing en CO2-opslag. Dat soort maatregelen kun je namelijk niet aan de markt overlaten.’

Hoge kosten

De productie van synthetische CO2-neutrale brandstoffen is afhankelijk van een aantal factoren die nog lang niet uitontwikkeld zijn. ‘Allereerst moet je waterstof produceren. Vervolgens haal je CO2 uit de lucht en dat zet je dan weer om in koolmonoxide. Als je tenslotte zorgt dat je met dat laatste gas en met waterstof de juiste chemische verbinding maakt, heb je de gewenste brandstof. Maar daarvoor is wel een grote hoeveelheid zonne-energie nodig, anders is de milieuwinst tenietgedaan’.

Lage olieprijs

De productie van synthetische brandstoffen wordt pas interessant wanneer een vat synthetische brandstof tweehonderd dollar moet opbrengen. ‘Ongetwijfeld zal het procedé op den duur worden geoptimaliseerd, maar het wordt pas een succes wanneer we vooruitgang boeken bij alle stappen in het proces.’

Kraan en zijn collega’s pleiten er daarom voor om niet alleen in te zetten op synthetische, hernieuwbare brandstoffen. ‘Ga door op de bestaande weg en werk ondertussen aan rendabele synthetische brandstoffen. Mocht het nu zo zijn dat we vooruitgang boeken bij slechts enkele van de productiestappen daarvan, dan profiteren de nu gangbare schone technologieën daar sowieso van.’

Het volledige artikel is hier (betaald) te lezen.

Het grondwater dat wordt opgepompt om gewassen te irrigeren is in veel gebieden te goedkoop en werkt daarmee inefficiënt gebruik en grondwateruitputting in de hand. Dit blijkt uit recent onderzoek van een onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit Utrecht in samenwerking met Wageningen Economic Research en het internationale onderzoeksinstituut IIASA.

De helft van het water dat wordt gebruikt voor de irrigatie van gewassen is opgepompt grondwater. Het zorgt voor een vijfde van de wereldwijde voedselproductie. Het meeste grondwater wordt gebruikt in de drogere gebieden van onder andere de Verenigde Staten, India, Pakistan, Iran en China, maar ook in Spanje, Italië en Mexico is het grondwatergebruik aanzienlijk. Omdat in deze droge gebieden het grondwater nauwelijks wordt aangevuld, leidt dit tot dalende grondwaterstanden en grondwateruitputting. Met droogvallende putten, bodemdaling en uitdroging van natuurgebieden als gevolg.

Niet-hernieuwbare bron

Grondwater dat nauwelijks wordt aangevuld, wordt ‘niet-hernieuwbaar’ genoemd en kan men vergelijken met een delfstof zoals olie of goud. Maar hoeveel betaalt men dan voor die delfstof? De onderzoekers zochten dit uit door de ‘schaduwprijs’ van irrigatiewater te bepalen voor vijf geïrrigeerde gewassen in elf landen die het meeste niet-hernieuwbaar grondwater gebruiken. De schaduwprijs is de netto-opbrengst van de laatste kubieke meter water en tevens de maximale prijs die een boer zal willen betalen voor grondwater. De onderzoekers gebruikten hierbij een combinatie van hydrologische modellering, landbouwstatistieken en econometrische methoden.

Schaduwprijs

‘De schaduwprijs is een goede maat voor de efficiëntie van watergebruik’, zegt Marc Bierkens, onderzoeksleider en hoogleraar hydrologie aan de Universiteit Utrecht. ‘Je kunt niet-hernieuwbaar grondwater maar één keer gebruiken. Een lage schaduwprijs betekent dus dat de baten van dit grondwater gering zijn. Een lage schaduwprijs is ook een indicatie dat verborgen kosten zoals schade door bodemdaling, het droogvallen van natuurgebieden en het onttrekken van water aan meer winstgevende activiteiten niet voor rekening van de boer komen. Dit betekent dus dat niet-hernieuwbaar grondwater inefficiënt wordt gebruikt.’

Goedkope gewassen vervangen

Er kan veel niet-hernieuwbaar grondwater worden bespaard en dat leidt tot welvaartsgroei, laten de onderzoekers zien. Dit kan door goedkope gewassen te vervangen voor gewassen die per hectare meer opbrengen. Dit geeft een handvat om niet-hernieuwbaar grondwater verstandiger te gebruiken en de uitputting van grondwaterreserves te beperken.

Het is scheikundigen van de Universiteit Utrecht gelukt om kobalt in te zetten als katalysator voor de productie van basischemicaliën uit aardgas. Daarmee verlagen zij de kooldioxide-uitstoot in een belangrijke stap van deze chemische omzetting van vijftig procent naar bijna nul.

De chemische industrie gebruikt op grote schaal basischemicaliën uit aardolie voor de productie van plastic, medicijnen en oplosmiddelen. Daarbij gaat veel energie verloren voor het opknippen van de lange koolwaterstofmoleculen waaruit aardolie bestaat. De transitie naar het gebruik van aardgas en biomassa als grondstof is in volle gang. Een mogelijke reactieweg daarvoor maakt gebruik van ijzer als chemische katalysator, maar bij dat proces gaat momenteel zo’n vijftig procent van de koolstof verloren in de vorm van CO2.

Kobalt in plaats van ijzer

Een voormalige promovenda van het Debye Instituut voor Nanomaterialen Onderzoek van de Universiteit Utrecht ontdekte dat de CO2-uitstoot nihil is wanneer ze gemodificeerd kobalt gebruikt om de reactie te katalyseren. Anorganisch scheikundige bij de UU Krijn de Jong: ‘Dit is een doorbraak in de katalysewetenschap en heeft alles te maken met de grootte, vorm, kristalstructuur én oppervlaktecompositie van de nanokobaltdeeltjes.’

Essentiële natrium- en zwaveldeeltjes

Via het tussenproduct ‘synthesegas’, een mengsel van koolmonoxide en waterstof, worden de omstandigheden dusdanig geoptimaliseerd dat de lichte olefines ontstaan. Bij de eerder bekende reactie, met ijzer als katalysator, had dat synthesegas de neiging om voor vijftig procent te veranderen in kooldioxide, en daarnaast zelfs deels weer terug in methaan. Wanneer kobalt als katalysator dient, ontstaan bijna geen kooldioxide en weinig methaan. De Jong: ‘Op dat oppervlak zitten natrium- en zwaveldeeltjes die essentieel zijn voor het onderdrukken van methaanvorming.’

Grote sprong

De reden dat bovendien de productie van CO2 wordt onderdrukt, is voor de wetenschappers nog een grote vraag. De Jong: ‘Dat behoeft dan ook nog meer wetenschappelijk onderzoek. Toch is dit resultaat een grote sprong naar commerciële toepassing van kobalt als katalysator voor de productie van basischemicaliën.’

 

Voor zonnepaneel-eigenaren was 2018 een recordjaar. De opbrengst is ruim 10 tot 25 procent hoger dan verwacht, laten berekeningen van de Universiteit Utrecht zien. Het is opvallend dat eigenaren in het oosten van Nederland het meeste profiteren.

‘We zeiden het al in oktober, toen veel eigenaren al evenveel energie hadden opgewekt met hun zonnepanelen als normaal gesproken in een heel jaar. Met de zonnige weken in het laatste kwartaal, vooral in oktober, zien we nu een recordopbrengst’, zegt Wilfried van Sark, hoogleraar zonne-energie aan de Universiteit Utrecht.

Gedurende 2018 brachten zonnepanelen vergeleken met het langjarig gemiddelde van 1981 tot 2010 zo’n tien tot vijfentwintig procent meer op, afhankelijk van waar je woont in Nederland. De landelijk gemiddelde meeropbrengst in 2018 t.o.v. 1981-2010 is 18,9 procent.

Tien panelen is genoeg

Onderzoekers Nick Nortier, Geert Litjens en Wilfried van Sark van de Universiteit Utrecht gebruikten in hun berekening gegevens van het KNMI van alle meetstations in Nederland. Voor de berekening van energieopbrengst namen zij een optimaal georiënteerd zonnepaneelsysteem.

De opbrengst van zonnepanelen wordt vaak weergegeven in kWh/kWp – een rekenstandaard onafhankelijk van het aantal panelen op het dak. De capaciteit van een gemiddeld systeem van ongeveer vier panelen ligt tegenwoordig wat hoger dan 1 kilowattpiek (kWp). In De Bilt was de opbrengst in 2018 1090 kWh/kWp, in Den Helder 1109 kWh/kWp, in Twente 1115 kWh/kWp en in Maastricht 1177 kWh/kWp. Het landelijke gemiddelde kwam uit op 1111 kWh/kWp. Dat betekent dat een gemiddeld huishouden in Nederland in 2018 met tien panelen al zijn elektriciteit had op kunnen wekken.

Honderd euro

In Nederland mag men normaal gesproken rekenen op 875 kWh/kWp als kental voor opwekking van energie met zonnepanelen, dat getal gebruikt het CBS ook om het aandeel zonne-energie in de Nederlandse elektriciteitsvoorziening te bepalen. In 2018 werden voor een optimaal systeem ruim hogere opbrengsten gevonden, met een duidelijk regionaal verschil. Meer energie levert ook meer geld op voor de eigenaar, in 2018 zo’n honderd euro voor een systeem van tien panelen.

Opbrengst zonnepanelen

‘Op dit moment draagt zonne-energie zo’n drie procent bij aan de elektriciteitsvoorziening in Nederland’, aldus Van Sark. ‘Die groei zet gestaag door. In 2030 zal ongeveer een-derde van onze elektriciteit van de zon komen.’

Het bouwen van grote waterreservoirs leidt tot meer waterverbruik op de lange termijn, wat resulteert in lange periodes van droogte en watertekort in benedenstroomse gebieden. Dit concludeert een multidisciplinair team van tien droogte-onderzoekers, waaronder wetenschappers van de Universiteit Utrecht, in een artikel in Nature Sustainability.  De onderzoekers raden aan om meer tijd en energie te steken in het terugdringen van de vraag naar water dan in het vergroten van de watertoevoer.

Het onderzoeksteam, waaronder hydroloog Niko Wanders van de Universiteit Utrecht, laat zien dat het bouwen van dammen en reservoirs een van de meest gebruikte methoden is in het tegengaan van droogte en watertekort. Hoewel dit een gemakkelijke oplossing lijkt, heeft het negatieve bijeffecten, legt Wanders uit. ‘Meer watertoevoer leidt tot een grotere watervraag, waardoor de voordelen van een reservoir weer worden ondermijnd. Dit kan leiden tot een vicieuze cirkel waarbij een nieuw tekort wordt opgelost door meer reservoiropslag en dus meer consumptie, tot het volgende tekort zijn intrede doet.’

Het reservoireffect

De groep wetenschappers noemt deze vicieuze cirkel het reservoireffect. Dit effect beschrijft de gevallen waarin een te grote afhankelijkheid van waterreservoirs de potentiële schade door droogte en watertekort verhoogt. Uitbreiding van reservoirs verlaagt vaak de noodzaak om voorbereid en aanpassingsklaar te zijn, waardoor de negatieve impact van een watertekort groter is.

Maatregelen voor waterbehoud

Het is niet duurzaam om een watertekort, dat wordt aangewakkerd door een verhoogde toevoer, te bestrijden met een nog grotere toevoer. De onderzoekers raden daarom aan minder afhankelijk te zijn van grote waterinfrastructuren als dammen en reservoirs, en meer tijd en energie te steken in waterbesparende maatregelen, zoals efficiënte irrigatie. Dit vermindert de lokale watervraag en daarom ook de vraag naar water uit stuwdammen en reservoirs. Dit zorgt ervoor dat er minder water nodig is voor irrigatie in tijden van droogte.

Waterverbruik in Nederland

In Nederland ligt het waterverbruik per hoofd van de bevolking hoog. Tijdens een periode van droogte zoals afgelopen zomer is het bouwen van waterreservoirs in Duitsland en Zwitserland geen duurzame oplossing, zo laten de onderzoeksresultaten zien. Wanders: ‘Om de uitdagingen van een veranderend klimaat met meer droogte en watertekort te kunnen hanteren zullen we structurele maatregelen moeten bedenken om de Nederlandse waterconsumptie te verlagen’.

Door opwarming van de aarde krijgen we te maken met langere periodes van droogte in Europa, die een groter oppervlak bestrijken en meer impact hebben op de mens dan voorheen. Dit schrijft een internationaal team van onderzoekers, waaronder onderzoekers van de Universiteit Utrecht, in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Climate Change. Het team is de eerste die verklaart hoe een wereldwijde tempratuurstijging van één tot drie graden een aanzienlijk effect kan hebben op uitdroging van de ondergrond door heel Europa.

Volgens de resultaten van het onderzoeksteam, dat naast hydroloog Niko Wanders van de Universiteit Utrecht bestaat uit wetenschappers uit Duitsland, de VS en het Verenigd Koninkrijk, zal bij een temperatuurstijging van drie graden leiden tot een twee keer zo groot oppervlak dat te maken krijgen met droogte. Als we de temperatuurstijging kunnen terugdringen naar 1,5 graad, zoals bepaald is in het Parijse klimaatakkoord, kunnen de droogtegebieden beperkt worden. Met uitzondering van Scandinavië zullen periodes van droogte 3-4 keer langer duren dan in het verleden, en treft tot 400 miljoen mensen.

Droogte wordt normale gang van zaken

Vooral het Middellandse Zeegebied wordt getroffen, zo blijkt uit de modelstudie. Als het driegradenscenario werkelijkheid wordt kunnen langere en grotere periodes van droogte tweemaal zoveel voorkomen; droogte wordt dan in veel delen van Europa de normale gang van zaken. Een temperatuurstijging van drie graden betekent dan ook dat het grondwater 35 millimeter lager komt te staan, tot een diepte van twee meter. Met andere woorden: per vierkante kilometer land is er 35.000 kubieke meter minder water beschikbaar, oftewel 14 Olympische zwembaden. In de toekomst kan dit nog veel ernstiger kunnen worden, met alle gevolgen voor mens en economie van dien.

Drogere zomers

Uit het onderzoek blijkt dat de impact in Nederland vooral merkbaar zal zijn in de zomer. ‘In de nabije toekomst zullen we drogere zomers gaan meemaken dan voorheen’, vertelt Niko Wanders, hydroloog aan de Universiteit Utrecht. ‘Dit heeft vooral impact op de opbrengst van de agrarische sector en op de binnenlandse vaart.’

Voorkomen is beter dan genezen

Wanders benadrukt dat de maatschappij kan anticiperen op de naderende droogte. ‘Het effect van klimaatopwarming kan met technische aanpassingen deels worden beperkt. Maar dat is kostbaar. Een waarschijnlijkere manier is om de klimaatdoelstelllingen uit het Parijse klimaatakkoord na te streven, om op die manier de verregaande gevolgen van droogte in Europa, en dus in Nederland, in te perken.’