De energievoorziening gaat een nog radicaler revolutie doormaken dan de industrie. Zonnecellen, waarvan de prijs in een duikvlucht is gekomen, zijn modulair van opbouw, wat wil zeggen dat zij net zo goed klein- als grootschalig kunnen worden toegepast. Iedereen kan ze op het dak monteren, in principe tegen dezelfde stuksprijs als het energiebedrijf dat hectares vol zou zetten.
Iedereen wordt consument én producent
Wanneer elektriciteit voornamelijk plaatselijk wordt opgewekt, zoals met zonnecellen of met HRe-ketels, moeten we de elektriciteitsvoorziening geheel anders opbouwen: van onder op in plaats van van boven af. Elke afnemer van elektriciteit is dan immers ook leverancier; futuroloog Alvin Toffler heeft daarvoor lang geleden de term ‘prosument’ bedacht. Afname en levering van elektriciteit van en aan het net moeten op het niveau van de prosument op elkaar worden afgestemd, zodanig dat alleen elektriciteit wordt afgenomen of geleverd wanneer dat echt noodzakelijk is. Deze optimalisatie wordt powermatching genoemd. In het huishouden kan de koelkast bijvoorbeeld wel wat langer uitgeschakeld blijven als op dat moment de prijs van elektriciteit hoog is, of de wasmachine kan even wachten met het opwarmen van de was. Aan de andere kant zou, wanneer de vergoeding voor stroomlevering laag is, de appeltaart wat eerder gebakken moeten worden. De ervaring leert dat informatie over het energiegebruik vaak veel invloed heeft op het gedrag: het wordt een sport om zoveel mogelijk van de eigen energieproductie te gebruiken, en zo min mogelijk in te kopen.
De drijvende kracht achter dit proces is minimalisering van de kosten voor de gebruiker; maar hiermee verminderen gebruikers ook kosten van het elektriciteitsnet, want dit wordt minder belast en hoeft daardoor minder zwaar te zijn. Het systeem is ook duurzamer, want er zijn minder netverliezen. En het is zekerder, want grootschalige elektriciteitsuitval is vrijwel niet meer mogelijk. Dit proces moet zich verder stapsgewijs herhalen op elk niveau daar boven: de wijk, de stad etc. En dat is fundamenteel anders dan een systeem waarin de elektriciteit maar één kant op gaat: van centrale naar klant. Kortom: het net moet anders worden ingericht. Er zijn investeringen nodig om de voordelen van een decentrale energievoorziening te kunnen plukken.
De smartbox
Centraal in de nieuwe logica van het net staat een energiemanagementsysteem (een smartbox) dat bij elke afnemer wordt gemonteerd. De smartbox zorgt ervoor dat elektriciteit vooral aan het net wordt verkocht wanneer de vergoeding daarvoor hoog is, en dat deze vooral wordt afgenomen wanneer de prijs daarvan laag is. Hij speelt dus in op een ‘spotprijs’ van elektriciteit. Niet alleen elk huis heeft zo’n smartbox, ook de straat, de wijk, de stad etc., steeds op hoger niveau.
Ook andere duurzame bronnen dan zonne-energie zijn inherent veel kleinschaliger dan de bestaande energievoorziening, zodat ze heel goed in een van onderen opgebouwd elektriciteitsnet passen. Biogas kan alleen economisch worden gemaakt op kleine schaal, omdat de grondstoffen nauwelijks waarde hebben en daarom niet over grote afstand kunnen worden getransporteerd. Windenergie is nu tamelijk grootschalig, maar kan misschien met nieuwe technologieën verder worden gedecentraliseerd. Ook kunstmatige fotosynthese draagt, door zijn mogelijkheden van hoge rendementen, beloften in zich voor de lokale energie- (en materiaal-)voorziening van de toekomst.
De rol van buffers
In elk energiesysteem is de balans van grote betekenis. Dit is zeker het geval bij het elektriciteitsnet, waar in principe levering en afname op elk moment gelijk aan elkaar moeten zijn. Naarmate zonne- en windenergie een grotere rol spelen in de elektriciteitsvoorziening, zijn er meer balansproblemen, doordat levering afhankelijk is van de weersomstandigheden. Eén manier waarop de balans op orde gebracht kan worden is het aanhouden van buffervoorraden (duurzame) brandstof, zoals groen gas of duurzaam geproduceerde waterstof, die bij tekorten direct kunnen worden omgezet in elektriciteit. Andere beproefde manieren om elektriciteit op te slaan zijn stuwmeren (waterkracht), pompenergie (bijvoorbeeld ondergronds), vliegwielen en magneten.
Een andere manier, die in principe veel meer capaciteit biedt, is het gebruiken van de accu’s van elektrische auto’s als buffer. Stel dat het merendeel van de auto’s elektrisch zou zijn (gevoed door accu’s of reversibele brandstofcellen), en dat deze, als ze niet rijden, aan het net zouden hangen; dan zouden ze een momentaan overschot aan (decentrale) elektriciteitsproductie kunnen opslaan, en een momentaan tekort uit hun voorraad kunnen aanvullen. Dat levert een stabiel en duurzaam energiesysteem, dat voor zijn realisatie wel afhankelijk blijft van de prijs van de gebruikte energiebronnen en opslagsystemen.
Een nieuw ontwikkelingsmodel
Kleinschalige energievoorziening en decentralisatie van de industrie samen betekenen een basis voor decentralisatie van de economie en vergroting van de zelfvoorziening van regio’s. Met technologieën die de komende decennia gaan doorbreken, kunnen regio’s zelf hoogwaardige materialen maken, en bovendien de energie opwekken die nodig is om deze te gebruiken. Dat is een ontwikkeling diametraal tegengesteld aan die van de laatste eeuwen, waarbij steeds meer grondstoffen van ver werden betrokken en de wereldhandel daardoor een maat werd voor welvaart.
Het is niet eenvoudig, een beeld voor ogen te krijgen van een samenleving die zowel hoog-technologisch is, als gedecentraliseerd. Wat energie betreft: met enige inspanning kunnen grote delen van Europa energetisch geheel zelfvoorzienend worden. Materialen kunnen voor een belangrijk deel worden gemaakt uit plantaardige grondstoffen, voortgebracht door de regionale landbouw. Een fundamenteel nieuwe ontwikkeling kan in gang worden gezet door kunstmatige fotosynthese. Hiermee zou water gesplitst kunnen worden in waterstof en zuurstof, gevolgd door reactie van waterstof met CO2, waarmee in principe elk organisch molecuul kan worden gemaakt (dus zowel chemicaliën als brandstoffen); en dit met een veel hoger rendement dan via natuurlijke fotosynthese. Als deze route van de grond komt (vooral een kostenprobleem) kunnen we bijna alles overal maken.
Elke regio weer anders
Binnen Europa zullen er sterke regionale verschillen kunnen ontstaan. Scandinavië zal bijvoorbeeld gebruik blijven maken van zijn grote houtproductie en lage bevolkingsdichtheid. Zweden, Noren en Finnen zullen waarschijnlijk hun huizen blijven bouwen van hout, en misschien wel op tweede-generatie biobrandstoffen rijden. Zuidelijker landen gaan misschien bioplastics produceren op basis van kunstmatige fotosynthese, en elektrisch rijden met zonne-energie als bron. Landen met veel wind, zoals Spanje en Denemarken, zullen de windenergie niet vaarwel zeggen. In Noord-Nederland en Noord-Duitsland kan zich een economie op basis van suikerbieten ontwikkelen. Ook dichtbevolkte gebieden kunnen energie-onafhankelijk worden, wanneer daken van woningen en bedrijfsgebouwen standaard worden bedekt met zonnecellen. Elke regio kan zijn eigen zwaartepunten kiezen.
Eén zaak zullen deze regionale economieën met elkaar gemeen hebben: hun hoge kennisintensiteit. Decentralisatie van de economie met behoud van welvaart is alleen mogelijk wanneer er bijzonder goede wetenschap en technologie beschikbaar is. De huidige ontwikkelingen in kennis rechtvaardigen dit toekomstbeeld. In de toekomst laten regio’s elkaar niet meer delen in welvaart door handelsstromen, maar door uitwisseling van kennis.
Dit artikel bestaat uit de volgende onderdelen:
Inleiding: ziet de toekomst er somber uit?
Trend 1. Vrouwen gaan de toekomst bepalen
Trend 2. Organisaties worden gebouwd op vertrouwen
Trend 3. Nieuwe sociale verbanden zijn in opkomst
Trend 4. Duurzaamheid als breed gedragen doel
Trend 5. Decentralisatie van de industrie in een biobased society
Trend 6. Kleinschalige energievoorziening
Trend 7. Europa was, is en blijft een van de belangrijkste kennisleveranciers ter wereld
Conclusie: think global, act local