Bouwen aan duurzame steden (4) New urbanism

In deze blog draag ik bouwstenen aan om steden wereldwijd sociaal en ecologisch duurzamer te maken. Deze keer gaat het over ‘new urbanism’ een stedenbouwkundige beweging van oorsprong uit de VS die de uitgestrekte suburbs van een hart wil voorzien.

Een vorige post ging over de ruimte verslindende suburbanisatie in de VS en de kentering die hierin gaande is. Hoe dominant dit patroon van suburbanisatie ook was, er is altijd kritiek op geweest. In dit verband zijn de namen van Jan Gehl en in het bijzonder Jane Jacobs en haar boek ‘The life and death of American Cities’(1961) het meest bekend. 

Aan een doorbraak van een nieuwe kijk op stedelijke groei heeft de beweging new urbanism vanaf het laatste decennium van de 20ste eeuw een belangrijke bijdrage geleverd. De meest invloedrijke vertegenwoordigers van deze beweging zijn Andres Duany, Elisabeth Plater-Zyberk, Elisabeth Moule, Leon Krier, Jeff Speck, Ellen Dunham-Jones, Peter Calthorpe en Douglas Farr.

De grondslagen van New Urbanism

New urbanism is a design movement toward complete, compact and connected communities. De denkbeelden van new urbanism worden fraai gedocumenteerd in het boek: 25 Great Ideas of New Urbanism. Congress for New Urbanism, Washington DC, 2018. Dit boek kan hier worden gedownload.

De uitgangspunten van de beweging liggen vast in de 27 artikelen van het Charter for New Urbanism. Voor een Charter werd gekozen om tegenwicht te bieden aan het ‘Charter van Athene’ dat mede was opgesteld door Le Corbusier en bekrachtigd door het Congrès Internationaux d’Architecture Moderne (CIAM). De suburbanisatie Amerikaanse stijl was niet direct wat de aanhangers van het Charter van Athene voor ogen stond, maar lag wel in het verlengde van een van de basisprincipes daarvan, radicale scheiding van stedelijke functies.

Waar new urbanism voor staat, wordt samengevat in de volgende zeven punten. Zij worden ook wel de uitgangspunten genoemd van smart urban growth en liggen mede ten grondslag aan de wereldwijze beweging naar 15 minuten-wijken.

  1. Een gevarieerd aanbod van woningen van goede kwaliteit voor alle inkomensgroepen.
  2. Hoge dichtheid, compacte verkaveling en functiemenging.
  3. Aantrekkelijk kerngebied waar wonen en werken is gecombineerd met winkels, horeca, scholen en medische voorzieningen.
  4. Gevarieerde mogelijkheden voor ontmoeting, ontspanning, sport en spel alsmede om te lezen en te werken.
  5. Brede variatie van groene en blauwe elementen, zoals kleine parken, bomen, begroeide gevels, buurttuinen, groene plinten, groene daken, goten voor afvoerregenwater en waterpartijen.
  6. Bewoners verplaatsen zich binnen de buurt vooral te voet en per fiets over aantrekkelijke en veilige routes.
  7. Buurten zijn onderling goed verbonden door verschillende vormen van openbaar vervoer. Parkeerruimte is beperkt en er zijn ruime mogelijkheden om auto’s te delen.

In het navolgende ligt de nadruk op de ontwikkeling van compacte wijken, waarbij ik zowel voorbeelden geef uit de VS, waar deze het hardst nodig zijn, als uit Nederland.

De pedestrian shed

Een van de centrale denkbeelden van new urbanism is de wijk als herkenbare en beloopbare eenheid. Of het nu gaat om delen van het stadscentrum, gebieden met etagewoningen of suburbane delen van de stad en haar omgeving, in alle gevallen dringen new urbanists aan op de vijf minuten regel, de pedestrian shed, vergelijkbaar met de 400 meter-regel die vaak in Nederland wordt gebruikt. Dit is een indicatie van wat de meeste mensen kunnen en willen lopen. Binnen een cirkel met een oppervlak van ongeveer 60 hectare moeten bewoners alle basale voorzieningen kunnen vinden, waar tegenover staat dat het aantal bewoners zodanig moet zijn dat daar ook economisch draagvlak voor is.  Vaak wordt een ondergrens van gemiddeld 150 bewoners per hectare gehanteerd, rekening houdend met een vloeroppervlak van 40% voor andere functies.  Uitgangspunt is dat de meeste straten autoluw zijn en volop gelegenheid geven voor spel en ontmoeting. De verdere ontwikkeling van grote winkelcentra is taboe.

Ontwerpaanpak voor de ontwikkeling van beloopbare buurten

De cirkelvormige wijk is een ‘model’. Cirkels zijn een hulpmiddel bij de planning van dit type wijken. Bij nieuw te bouwen wijken kan dit principe vanaf de tekentafel een rol spelen. Bij verdichtingsprojecten die ook een betere leefomgeving nastreven vormt de bestaande bebouwing het uitgangspunt. Het intekenen van cirkels is dan vooral een kwestie van het verdisconteren van lokale gegevenheden. Het middelpunt de cirkel zal dan vaak worden geplaatst op een plek waar al centrumactiviteiten plaatsvinden. Winkels buiten het beoogde centrale deel kunnen geholpen worden met zich daarheen te verplaatsen. Op andere plekken kan tussen bestaande woningen ruimte worden gereserveerd voor kleinschalige bedrijfsvestigingen, scholen, kleine parken en gemeenschappelijke tuinen en speelvoorzieningen. Als eenmaal de contouren vastliggen, kan invulling worden gegeven aan verdichting door de keuze een bebouwingstype dat het beste past bij het karakter van de buurt. Richting buitenkant van de denkbeeldige cirkel zal de bebouwingsdichtheid afnemen, behalve bij haltes van het openbaar vervoer of waar cirkels aan het water grenzen, vaak een uitgelezen plek voor hogere bebouwing. 

Als een doorgaande weg door het middelpunt van de cirkel loopt, kan deze worden uitgebouwd tot stadsstraat, inclusief een route voor openbaar vervoer. Anders kunnen de voorzieningen worden gerealiseerd rond een pleintje in het middelpunt van de cirkel en eventueel in de daarop uitkomende staten.

Voor de ruimte tussen de cirkels kan gedacht worden aan meer grootschalig groen, wijk-overstijgende voorzieningen, een ondergrondse parkeergarage, routes voor het openbaar vervoer en doorgaande wegen. Vaak zullen de buurten trouwens naadloos in elkaar overgaan.

Volgens new urbanism zijn winkelcentra essentieel bij de ontwikkeling van een beloopbaar gebied. De twee afbeeldingen hieronder laten winkelstraten zien die zijn gaan functioneren als centra van voorheen homogene suburbs in de VS. De eerste is een nieuwgebouwd centrum voor een gebied met een hoge mate van suburbane spreiding. De tweede foto toont het nieuwe hart van een wijk waar al meer geconcentreerde bebouwing was.

De bovenste foto toont Mashpee Commons (Massachusetts), een nieuw kleinschalig centrum in een suburb en de onderste foto toont Storrs (Connecticut), een nieuw winkelcentrum in dichter bebouwd gebied. Beide centra zijn in de plaats gekomen van afgebroken malls.

Haalbaar op niet al te lange termijn is vrijwel overal de uitbreiding van de voorzieningen voor voetgangpers en fietsers, het revitaliseren van lokale winkelvoorzieningen en horeca, het creëren van meer ruimte voor sport, recreatie, cultuur en groen en het inruimen van plaats voor culturele voorzieningen en kantoren en andere passende bedrijvigheid.  Veel lastiger is om de afstand tussen wonen en werken verminderen. Dat zal deels gebeuren door meer thuiswerken of in buurtgebonden co-working ruimten. Maar het is een illusie om te denken dat het woon-werkverkeer tussen de verschillende gebieden van de stad snel zal verminderen. Cruciaal daarbij is om het gebruik van de eigen auto daarbij te ontmoedigen. Goede verbindingen tussen de ontwikkelende complete en beloopbare wijken is van wezenlijk belang en zeker tussen deze wijken en de meer centrale delen van de stad en concentraties van werkgelegenheid. Ook in de toekomst zullen hoofdkantoren, warenhuizen, speciaalzaken en grootschalige culturele voorzieningen zich in centrale locaties vestigen, mogelijk in afgeslankte vorm.

New urbanism in Nederland

Nederland kent verschillende woonwijken die zijn geïnspireerd door new urbanism. Ze hebben een gevarieerd aanbod van woonhuizen, centraal gelegen (winkel)voorzieningen die alle te voet of te fiets bereikbaar zijn en ze hebben enige overige bedrijvigheid. Opvallend is dat ze zich bedienen van de in de VS zo geliefde historiserende architectuur.  Deze is inmiddels overigens ook in Nederland zeer gewild. Ze hebben alle goede openbaar vervoer-voorzieningen. Ik zou ze echter geen van alle 15-minutenwijken willen noemen. Slechts in enkele gevallen is er sprake van een duidelijk winkelcentrum, de dichtheid is over het algemeen niet hoog en het aanbod van werkgelegenheid is gering. Vaak gaat het bovendien om huizen in de duurdere categorieën.

Impressie van woningen geïnspireerd door new urbanism in Nederland. Linksboven Het Centrum/De Hoven (Leidsche Rijn, Utrecht), rechtsboven De Weerd (Leidsche Rijn, Utrecht), Midden links: Citadel (Heemskerk), midden rechts Nieuw Vreeswijk (Nieuwegein), links- en rechtsonder De Veste/Brandevoort (Helmond)

Edo van Baars heeft in zijn masterthesis de impact van de op de ideeën van new urbanism gestoelde aanpak geëvalueerd door de wijk Het Centrum/De Hoven te vergelijken met Veldhoven, een naburige en qua sociale samenstelling overeenkomstige Vinexwijk in Leidse Rijn. Als winkelvoorziening functioneert het kleine centrum uitstekend, maar als ontmoetingsplek (ten tijde van het onderzoek) nauwelijks omdat de bewoners de horeca ongezellig vinden en deze bovendien vroeg sluit. Voor wat betreft sociale contacten, diversiteit en gebruik openbaar vervoer zijn er geen verschillen tussen beide wijken. Sociale contacten beperken zich hoofdzakelijk tot de buren. Dit komt vooral omdat de bevolking overwegend bestaat uit tweeverdieners met een druk leven met veel werk- en sociale contacten buiten de wijk.  Zij gebruiken de auto voor de meeste verplaatsingen. Zelfs om de wekelijkse boodschappen te doen bij de Albert Heijn, op twee minuten loopafstand. De huizen zijn erg in trek en de woonomgeving is een gewild decor voor wie zich het wonen in deze wijken kan permitteren. De bebouwingsdichtheid is iets hoger dan van de gemiddelde Vinexwijk (25 in plaats van 20 huizen/ha ) waarmee deze wijken dus nauwelijks voorbeelden van verdichting zijn. Er is een kans dat de impact van de bouwkundige opzet van deze wijk toeneemt naar mate de jaren vorderen en de bewoners gevarieerder worden. Deze wijken maken duidelijk dat ontwerpers weliswaar voorwaarden kunnen scheppen, maar de ontwikkeling van een bijbehorend patroon van sociale relaties niet in de hand hebben.

In hoofdstuk 9 van het boek Steden van de toekomst. Humaan als keuze. Smart waar dat helpt ga ik dieper in op de stedenbouwkundige theorie achter complete buurten. De auteur heeft nog enkele hardcopy’s (180 p.) beschikbaar. Interesse? Maak dan €20,00 over op IBAN NL35INGB0001675550 o.v.v. naam en adres. Het boek wordt dan per omgaande toegestuurd.

Bouwen aan duurzame steden (3) Woningnood? Nieuwbouw is slechts beperkt nodig.

Na de serie over controversiële aspecten van de energietransitie, is deze post alweer de derde aflevering van een nieuwe reeks, Bouwen aan duurzame steden. Duurzaam in zowel sociaal, economisch als ecologisch opzicht. Aanpassing van bestaande huizen en gebouwen kan voorzien in een aanzienlijk deel van de behoefte aan nieuwe woonruimte.

Naar schatting komt Nederland op dit moment zo’n 330.000 wooneenheden te kort, dat is 4,2% van de totale woningvoorraad en binnen 10 jaar zou er ongeveer een miljoen wooneenheden bij moeten komen. Bijna iedereen denkt dan vooral aan  nieuwbouw. Daarbij liggen drie gevaren op de loer: 

  • Kiezen voor het verkeerde type woningen; er is vooral behoefte aan betaalbare eenheden voor bewoning door een persoon. 
  • Te weinig aandacht hebben voor de miljoenen naoorlogse woningen die aan groot onderhoud toe zijn en net de meeste huizen en gebouwen energieneutraal moeten worden.
  • Voor het gemak toch maar kiezen voor locaties buiten de al bebouwde stedelijke omgeving.

Het kan ook anders en daarvoor gaan steeds meer stemmen op, namelijk grootscheepse renovatie en herverdeling van de bestaande woonruimte en nieuwbouw alleen als aanvulling daarop. Sommige gemeenten – bijvoorbeeld Bergeijk – gaan al deze kant op (zie het bovenstaande plaatje uit een voorlichtingsfolder van die gemeente).

In deze post onderzoek ik hoe de bestaande woningvoorraad maximaal kan worden ingezet bij de uitbreiding van het aantal woningen.  Ik maak daarbij onder andere gebruik van de publicatie Beter benutten bestaande woningbouw (juni 2021) van Platform 31. Ik sta eerst stil bij de vraag hoe groot het potentieel binnen de bestaande woningvoorraad is.

Nederlanders hebben meer ruimte dan omringende landen

Volgens stedenbouwkundige Rudy Uytenhaak zijn Nederlanders vanaf 1900 24 maal meer ruimte gaan verwonen, terwijl het aantal huishoudens slechts is verdrievoudigd. De huizen zijn tweemaal zo groot, de kavels eveneens en het aantal bewoners per huis is meer dan gehalveerd. Vanaf 1960 is het aantal inwoners van Nederland toegenomen van 11,4 naar 17,4 miljoen en is het aantal wooneenheden gegroeid met 280% (Zie figuur). 40% van alle wooneenheden in Nederland, die vrijwel uitsluitend gebouwd zijn voor gezinnen, heeft slechts één bewoner.  De komende decennia zullen er nog 800.000 huishoudens bijkomen en dat zijn grotendeels eenpersoonshuishoudens.

Het resultaat is dat in het dichtstbevolkte land van Europa – Nederland – inwoners gemiddeld de meeste woonruimte per persoon hebben, namelijk 65 m2. In Duitsland is dat 46 m2 en in Engeland 44 m2.  Ze betalen daar ook navenant voor, gemiddeld 39% van hun inkomen.  

Berekeningen van passende woonruimte gaan doorgaans uit van 40 – 75 m2 voor een eenpersoonshuishouden, 75 – 100 m2 voor een twee persoonshuishouden en 100 – 120 m2 voor een driepersoonshuishouden. Gegeven deze norm wordt de bestaande wooncapaciteit maar voor 82% gebruikt en zouden daarin, als je alleen naar het oppervlak kijkt, volgens Sprinco Urban Analytics nog 3 miljoen mensen terecht kunnen. 

Als je eveneens uitgaande van deze norm kijkt naar het aanbod van huizen, dan zie je waar het aanbod op de woningmarkt te royaal is en waar het knelt: Er is een overschot aan middelgrote eengezinswoningen en een tekort aan appartementen in alle grootteklassen.

Verhouding tussen woningaanbod en genormeerde behoefte (Bron: Beter benutten bestaande woningbouw

Slechts 25% van alle huishoudens bestaat uit twee ouders en een of meer kinderen, terwijl de woningvoorraad voor 2/3 deel uit eengezinswoningen bestaat. Slechts 20% van alle wooneenheden is kleiner dan 75m2. Ik vraag me ernstig af of plannenmakers zich dit realiseren.

Het beeld van de mismatch tussen vraag en aanbod tekent zich nog scherper af als je de bovenstaande norm hanteert om het verschil te laten zien tussen passend, te groot en te klein wonen per leeftijdsgroep. 

Woonruimte en leeftijd huishoudens (Bron: Sprinco Urban Analytics)

Te klein woont slechts een naar verhouding beperkt aantal mensen. Vooral degenen boven de 50 jaar, de ‘empty nesters’ wonen – volgens de norm – (veel) te groot.  Het gaat daarbij vooral om twee- en eenpersoonshuishoudens in een grondgebonden woning. Overigens komt te groot wonen ook op grote schaal voor in lagere leeftijdsgroepen: Ongeveer 40% van alle coöperatiewoningen, veelal gebouwd als gezinswoning, wordt door een persoon bewoond.

Binnen Nederland komen grote verschillen voor in het benuttingspercentage van de wooncapaciteit. Vooral in Amsterdam en in iets mindere mate de andere grote steden, is dit percentage hoog. Maar ook binnen de steden zijn er grote verschillen. In Rotterdam woont 35% van de inwoners te ruim, in Eindhoven is dat 63%. Dat blijkt overduidelijk je naar de plattegrond van Eindhoven kijkt.

Omvang woonruimte in Eindhoven (Bron: Sprinco Urban Analytics)

Alle steden hebben mogelijkheden om de toekomstige vraag naar woonruimte voor een deel of helemaal op te lossen door middel van een gefaseerd proces van aanpassing en herverdeling van de woningvoorraad, aangevuld met passende nieuwbouw. In dit proces moeten ook de noodzakelijke bouwkundige aanpassingen in het kader van de klimaattransitie en een verbetering van de leefbaarheid van de woonomgeving worden meegenomen.  Vermindering van de gemiddelde grootte van de woningen draagt ook bij aan het betaalbaarder maken van de woningvoorraad.

In het tweede deel van deze bijdrage ga ik na hoe aanpassing en herverdeling tot stand kunnen komen. Daarbij worden onderscheiden: (1) uitbreiding van het aantal wooneenheden binnen bestaande huizen en woongebouwen; (2) verbouwen van kantoren, winkels en overige gebouwen; (3) betere doorstroming van 55-plusser en (4) beter benutten van bestaande woningen.

Uitbreiding van het aantal wooneenheden binnen bestaande huizen en woongebouwen

De bestaande woningvoorraad vormt een gigantisch potentieel voor het creëren van nieuwe woonruimte. Dit potentieel is onder andere onderzocht door de Koöperatieve Architecten Werkplaats te Groningen, resulterend in het rapport Ruimte zat in de stad. Het onderzoek richt zich op zich op 1800 naoorlogse buurten (1950 – 1980) met 1,8 miljoen woningen waarvan 720.000 sociale huurwoningen. Conclusie is dat opsplitsing, optopping en uitbouw van deze woningen de komende jaren 221.000 nieuwe eenheden kan opleveren. Hiervoor komen in aanmerking eengezinshuizen, die in tweeën gedeeld kunnen worden en portiekflats, die per etage in meer eenheden kunnen worden verdeeld en waar in veel gevallen een of twee verdiepingen op geplaatst kunnen worden. Opsplitsing van bestaande grondgebonden woningen en woningen in portiekflats is technisch niet moeilijk en de kosten zijn te overzien. Dat geldt des te meer als de aanpassingen in combinatie met het klimaatneutraal maken van de desbetreffende woningen worden uitgevoerd. Bovendien wordt enorm bespaard op steeds duurder wordende materialen.

Grondgebonden woningen

Grondgebonden woningen kunnen op verschillende manieren worden gesplitst. De benedenverdiepingen kunnen worden voorzien van een uitbouw, waarvan het dak fungeert voor de ontsluiting van de bovenwoningen en ook ruime ontmoetings- en speelruimte biedt. In zijn publicatie Verdichting in de steden heeft de architect Hugo Vanderstadt berekent dat deze vorm van renovatie ook voor België grote mogelijkheden biedt om de leefbaarheid van steden te vergroten zonder nieuwbouw (Zie de onderstaande afbeelding).

Aanpassingen bestaande grondgebonden woningen (Bron: Verdichting in Steden

Bovenstaande aanpassingen maken bovendien blijvende bewoning mogelijk op de begane grond door de huidige bewoners als zij ouder worden. Op de verdieping(en) kunnen starterswoningen worden gerealiseerd.

Portiekflats

Etages in portiekflats, doorgaans bestaande uit twee wooneenheden aan weerszijden van een trapportaal, kunnen deels worden heringedeeld tot drie eenheden voor tweepersoonshuishoudens en vier eenheden voor eenpersoonshuishoudens (Afbeelding).

Herinrichting portiekflats (Bron: Ruimte zat in de stad)

Nog interessanter is verdichting te combineren met optopping. Dit betekent toevoeging van een of twee extra verdiepingen, waardoor ook een lift aan de bestaande appartementen kan worden toegevoerd.  Bouwtechnisch is een dergelijke operatie uitvoerbaar door lichte materialen te gebruiken en het aanbrengen van een extra fundering. 

Een projectgroep aan de Technische Universiteit te Delft heeft een prototype ontworpen dat bruikbaar is voor alle 847.000 naoorlogse portiekwoningen die alle aan groot onderhoud toe zijn. Dit prototype voorziet er bovendien in dat de gebouwen waarin zich deze woningen bevinden energieneutraal worden en het omvat voorzieningen voor sociale contacten en spelende kinderen. Vandaar de extra brede galerijen, voorzien van trappen tussen de verdiepingen en gemeenschappelijke ruimten in de plint (Afbeelding). 

Prototype voor optopping van portiekflats. (Bron: A renovation plan for 847.000 underperforming tenement flats)

Pritzkerprijs 2021

De prestigieuze jaarlijkse Pritzkerprijs gaat doorgaans naar sterarchitecten vanwege hun spraakmakende bijdrage aan de architectuur. De winnaars dit jaar, Anne Lacaton en Jean-Philippe Vassal wijken in alle opzichten af van dit beeld. Hun devies is breek nooit iets af, maar vernieuw de architectuur door hergebruik en herinrichting van bestaande gebouwen. Concrete aanleiding was de renovatie van een uitgeleefd complex van  sociale woningen in Bordeaux. Zij deden dat in nauw overleg met de bewoners, die tijdens de renovatie hun huizen niet hoefden te verlaten. Het gebouw bestaat uit in omvang variërende appartementen rond afzonderlijke trappenhuizen, wat de woningen een bedompt karakter gaf. Lacaton en Vassal bouwden aan een kant brede galerijen, aan de buitenkant af te sluiten met glazen deuren. Tussen de ‘wintertuinen’ werden in overleg met de bewoners geen scheidingen aangebracht, wat sociale contacten – inclusief sociale controle – en speelmogelijkheden voor de kinderen stimuleert (zie afbeeldingen)

Renovatie sociale wooneenheden te Bordeaux (Bron: 2021 Pritzker Prize Goes To French Architects Who ‘Work With Kindness’)

Hoe aantrekkelijk en wellicht voor de hand liggend de hier besproken vormen van renovatie ook zijn, er zijn talloze belemmeringen vanuit de regelgeving, maar ook vanuit buurtbewoners zelf. Wat de vergunningen betreft, alles hangt af van de vraag of een gemeente daadwerkelijk aan een beleid van verdichting en renovatie wil meewerken. Wat de bewoners betreft, goed en tijdig overleg met de buurt is van groot belang. Daarbij help erg mee als bestaande bewoners in hun huis of in de buurt mogen blijven wonen, tijdens de renovatie hun huis niet of slechts voor korte tijd hoeven te verlaten en er het nodige voor terugkrijgen, zoals een lift, een ruim balkon en een betere leefomgeving. Ook afzien van huurverhoging voor de huidige bewoners draagt bij aan een coöperatieve atmosfeer. De toename van het aantal wooneenheden creëert bovendien meer draagvlak voor wijk- en buurtvoorzieningen.

Verbouwen van kantoren, winkels en overige gebouwen

Er zijn veel meer mogelijkheden om bestaande gebouwen geschikt te maken voor bewoning. Het kan gaan om villa’s, oude ‘herenhuizen’, schoolgebouwen, fabrieken, boerderijen en kerken. Daarnaast kunnen kleinschalige ingrepen eveneens meer wooneenheden opleveren. In het kader van het streven naar functiedifferentiatie biedt het combineren in dit soort gebouwen van woningen en andere functies aantrekkelijke vooruitzichten. Ik licht hieronder de transformatie van kantoren en winkelruimten uit en sta ook stil bij veelbelovende kleinschalige ingrepen.

Kantoren

De verwachting is dat hybride vormen van werken in een vooralsnog onbekende mate zullen toenemen en dat als gevolg daarvan veel kantoorruimte overbodig wordt. Han Mesters van ABN AMRO denkt dat dit wel kan oplopen tot 70% van de bestaande capaciteit, terwijl het aanbod van kantoorruimte  nog steeds toeneemt. Het loont het de moeite om nu al te onderzoeken welke kantoren (deels) voor omvorming tot appartementen in aanmerking komen, eventueel via uitruil van locaties. 

Winkelruimte

In veel gemeenten staat het aantrekkelijker maken van stedelijke (sub)centra hoog op de agenda, terwijl er ook sprake is van aanzienlijke leegstand van winkels (ongeveer 800.000 m2 begin 2021), die de komende jaren verder zal toenemen. Oplossing zijn concentratie van de bestaande winkelvoorzieningen in een beperkt aantal aantrekkelijke winkelstraten en herbestemming van vrijkomende panden. Dit laatste kan gebeuren door hierin kleinschalige kantoren met een publieksfunctie in onder te brengen, maar ook ruimte te maken voor schone bedrijvigheid en werkplaatsen. Het resterende deel van de winkelpanden kan worden getransformeerd tot woningen Volgens vastgoedadviseurs Colliers International ligt alleen al in het transformeren van winkels die zich daarvoor lenen, een potentieel van 10.000 wooneenheden.  Maar ook de vaak onderbenutte ruimte boven de resterende winkels biedt mogelijkheden voor duizenden appartementen. Hiervoor zijn bouwkundige aanpassingen vereist en daarom is een gecoördineerde aanpak nodig, waarvoor gemeenten zich sterk moeten maken.  Vooral wordt van gemeente gevraagd om in bestemmingsplannen van stedelijke centra te voorzien in de nodige flexibiliteit.

Overige mogelijkheden

Het is mogelijk om op eigen grond bouwsels bestemd voor bewoning bij te plaatsen. Hiervoor is doorgaans een omgevingsvergunning vereist. Gemeenten zijn doorgaans zeer coulant als het om bouwsels in het kader van mantelzorg gaat. Vaak kunnen deze vergunningsvrij worden geplaatst in de achtertuin van bestaande woningen (Afbeelding)

Huisvesting in het kader van mantelzorg (Bron: Beter benutten bestaande woningbouw)

De twee volgende groepen van maatregelen om meer mensen aan woonruimte te helpen zijn gericht op efficiënter gebruik van bestaande wooneenheden, zonder ingrijpende fysieke aanpassingen.  De eerste is betere doorstroming van 55-plussers; de tweede is meervoudig gebruik van bestaande wooneenheden.

Betere doorstroming van 55-plussers

Bijna driekwart van alle 55-plussers woont alleen of met z’n tweeën in een eengezinswoning. Het aantal verhuisbewegingen in deze groep is aanzienlijk minder dan gemiddeld. Daarbij zien we dat ‘jongere’ ouderen in de eerste plaats meer woongenot zoeken. Pas later ontstaat er een duidelijke behoefte om ook kleiner te gaan wonen en bij voorkeur in een appartement met zorgfaciliteiten in de buurt.  Het aanbod voor 55-plussers is echter beperkt en duur. Er zijn inmiddels diverse burgerinitiatieven ontstaan om zelf geschikte projecten te ontwikkelen. Soms in een leegstaande school, maar ook nieuwbouw zoals het Polder Hofje in Anna Paulowna. Dit hofje omvat 20 koopwoningen van ruim 100 m2 voor mensen die ouder zijn dan 55.  Er is een medisch team, er zijn gemeenschappelijke ruimten, zoals de torens waarin zich gastenkamers bevinden (Afbeelding)

Binnenplaats Polder Hofje te Anna Paulowna

Voor minder vermogende ouderen zijn de mogelijkheden nog beperkter.  Zij wonen vaak in een relatief goedkope huurwoning en gaan na verhuizing naar een kleinere huurwoning doorgaans aanzienlijk meer betalen. 

Volgens Platform 31 hebben veel ouderen een latente wens om kleiner te wonen en valt er een wereld te winnen met gerichte voorlichting over de voorhanden mogelijkheden en vooral door af te zien van huurverhoging als ouderen van een grotere naar een kleinere coöperatiewoning verhuizen. Het belangrijkste voorwaarde is uitbreiding van het aanbod.  Hier ligt een uitdaging voor architecten die aanbieden samen met ouderen coöperatieve complexen te ontwikkelen en de toekomstige bewoners daarbij zo veel mogelijk ‘ontzorgen’. 

Beter benutten van bestaande woningen

Afgezien van het feit dat grotere woningen naar verhouding makkelijk verbouwd kunnen worden tot twee zelfstandige wooneenheden, kunnen ze ook intensiever worden gebruikt. Dit kan op verschillende manieren, maar deze worden lang niet allemaal benut door talrijke wettelijke beperkingen, overigens niet altijd niet zonder reden. 

Samenwonen

Veel stellen besluiten om te gaan samenwonen, wat steeds vaker voorkomt dan trouwen. In een aantal gevallen komt daardoor een wooneenheid vrij. Maar vaak wordt deze nog een tijd aangehouden voor het geval de relatie stukloopt of het samenwonen niet bevalt. Zij wordt dan onderverhuurd of – steeds vaker – voor tijdelijke bewoning aangeboden via Airbnb. In plaats daarvan zouden stellen die een wooneenheid hebben vrijgemaakt, de toezegging kunnen krijgen snel in aanmerking te komen voor een nieuwe bij beëindiging van de relatie.

Een ander probleem is dat de aantrekkelijkheid van samenwonen te niet wordt gedaan door korting op een eventuele bijstands- of AOW-uitkering.

Inwonen

Verhuur van een kamer of een deel van het huis is wijdverbreid en inkomsten uit kamerverhuur hoeven onder een bepaalde grens niet aan de belasting te worden opgegeven. Dit ligt anders als de verhuurder een uitkering heeft, maar hierop kunnen uitzonderingen worden gemaakt. De bereidheid om een deel van het huis te ‘verkameren’ zou nog aanzienlijk groter zijn als er geen – deels ongegronde – angst bestond voor overlast. Ook de mogelijkheden om de huur te beëindigen in geval van wanbetaling of -gedrag zijn veel groter dan wordt gedacht.  

Friends wonen

In dit geval huren twee of meer personen samen een woning, doorgaans in de vrije sector, zonder samen een huishouden te hebben.  Veel gemeenten en verenigingen van eigenaren zijn hier om redenen van leefbaarheid (overlast) niet erg gelukkig mee. In Amsterdam hebben de woningcorporaties deze vorm van verhuur gestaakt. Ook hierbij speelt uitvergroting van excessen een rol.

Verkamering

In dit geval wordt een huis geheel verhuurd in de vorm van kamers. Het lokale huisvestingsbeleid regelt in hoeverre dit is toegestaan.  Wederom kijken gemeenten hier vaak met argusogen naar. Vaak wordt er met quota (per jaar of per straat) gewerkt en worden extra veiligheidseisen gesteld.  

Veel gemeenten hebben nog steeds de idee dat verkamering tot overlast leidt en dat jonge stellen een woning onthouden wordt, vergetend dat de behoefte aan woonruimte voor alleenstaanden veel groter is dan die van stellen. 

Conclusie

De auteurs van de publicatie Beter benutten van de bestaande woningbouw schatten dat een woningwinst van 25.000 – 30.000 eenheden per jaar valt te behalen, alleen al met een deel van de hiervoor benoemde maatregelen. Dat is 25% van de geschatte vraag. De TU Delft en de groep KAW schatten dat het potentieel veel groter is.  Dat doet ook Hugo Vanderstadt in zijn publicatie Verdichting in steden. Gemeenten, maar ook projectontwikkelaars, moeten om het immense potentieel te vinden, er echter eerst ervoor kiezen om de woningnood in de eerste plaats op te lossen binnen de bestaande huizen, woon- en andere gebouwen.

Dit kan het beste gebeuren door in het kader van het klimaatneutraal maken van de bijna 8 miljoen bestaande woningen en 2 miljoen bedrijfsvestigingen ook de mogelijkheid tot verdichting, splitsing, optopping, aanbouw en intensivering te onderzoeken en nieuwbouw uitsluitend supplementair te overwegen. 

Hiervoor is een wijkgebonden aanpak noodzakelijk, waarbij uitgaande van het regionale woningtekort de potentiële bijdrage van de hiervoor geïnventariseerde opties wordt onderzocht. In de daaropvolgende fase van planning en ontwerp wordt de uitvoering van deze opties samen met het energieneutraal maken van de daarvoor in aanmerking komende huizen en woongebouwen voorbereid.

De komende jaren zal het accent nog liggen op de uitvoering van al afgeronde nieuwbouwplannen, maar de klemtoon zou binnen de komende tien jaar verschoven moeten zijn naar aanpassing van bestaande huizen en gebouwen. In de komende jaren kan tevens een aantal pilots worden uitgevoerd en kan het bijzonder het prototype van de Technische Universiteit Delft verder ontwikkeld worden.

Een krachtige regierol van de overheid is hiervoor een vereiste.  Wie zich wil laten inspireren in de mogelijkheden daartoe, moet het rapport Towards an Urban Renaissance uit 1998 lezen. Aanleiding was het toenmalige tekort van 4 miljoen woningen in het VK. Dit rapport is geschreven door de Urban Task Force in het Verenigd Koninkrijk onder leiding van Richard Rogers, vaak het beste genoemd wat er ooit over stedenbouw is gepubliceerd en nog steeds actueel. Ik kom hier zeker een keer op terug.

Bouwen aan de duurzame stad van de toekomst (2): De transformatie van de Amerikaanse suburbs

Vanaf januari schrijven Henk Donkers en ik elke maand een artikel in het tijdschrift Geografie over de (lange) weg naar de humane stad.  In deze blog ben ik een nieuwe reeks gestart, De stad van de toekomst. In vergelijking met de publicaties in Geografie, zijn deze posts wat meer stedenbouwkundig georiënteerd.

Iedereen heeft wel een beeld van de suburbs in de VS.  Dit artikel laat zien hoe de stedelijke omgeving in de VS de laatste jaren verandert en waarom dit beeld bijstelling behoeft.  Echter, de veranderingen zijn nog lang niet ten einde.

Massale suburbanisatie

In de jaren vijftig en zestig verlieten in zowel Europa als de VS veel bewoners de toen nog compacte steden. In Europa kwamen zij terecht in verhoudingsgewijs nog steeds compacte buitenwijken. In de VS waren dit de suburbs, die zich over grote gebieden uitspreidden.  Aanvankelijk was er nog een relatie met grote steden, later kwamen suburbs ook tot ontwikkeling in landschappelijk aantrekkelijke gebieden veraf van de stad. Hier wordt vaak van exurbs gesproken. 

Ook de aard en de ligging van de werkgelegenheid veranderde

Vanaf de jaren ’60 begon de werkgelegenheid in de industrie, die zich vooral rond de grote steden bevond, af te af te nemen en nam het aantal werkzame personen in de dienstverlening enorm toe. Een deel van de dienstverlenende bedrijven – vooral kantoren – vestigde zich in hoogbouw in de stedelijke centra. De meeste nieuwe banen ontstonden echter in de nog onbebouwde delen tussen de sub- en exurbs, nabij snelwegen. Tussen 1978 – 1985 alleen al ging dat om ongeveer 100 miljoen m2. Het resultaat was urban sprawl, de ontwikkeling van uitgestrekte metropolitane gebieden met een lage bebouwingsdichtheid, vergaande functiescheiding en doorkruist door talrijke en steeds vollere snelwegen. De onderstaande video gaat dieper in de oorzaken en de gevolgen.


Deze verspreide kantoorgebouwen, winkelcentra en lichte industrie zijn gescheiden door parkachtige landschappen en zijn vrijwel alleen toegankelijk voor auto’s. Op sommige plaatsen verdichtte de bebouwde ruimte zich tot ‘urban villages’ door de bouw van reusachtige malls, hotels, restaurants, vermaakscentra en een beperkt aantal appartementen. Dit type nederzettingen is bekend geworden onder de naam edge cities na het verschijnen van Joels Garreau’s gelijknamige boek in 1991.

Edge cities

Ik sta stil bij twee uiteenlopende voorbeelden van ‘edge cities’: Tysons Corner en Arlington County.

Tysons Corner, nu Tysons geheten – op ongeveer 20 km van Washington DC – was in de periode 1980 – 2000 een van de snelst gegroeid edge cities van de VS. In 2010 bood Tysons 100.000 banen en woonden er 17.000 mensen. De ‘stad’ was ontstaan rond de kruising van twee autosnelwegen en bestaat voor minstens 50% uit parkeerplaatsen. Na 2005 stokte de groei van Tysons net als die van een aantal andere ‘edge cities’.

Er was een plaats die daar geen last van had. Dat was Arlington County, ook ten westen van Washington. Ook hier begonnen zich in de jaren ’70 kantoren te vestigen in het uitgestrekte suburbane gebied. 

Het ruimtelijke structuurplan van de Rosslyn-Ballston corridor

Al doende ontstond de Rosslyn-Balston Corridor. Er was besloten dat in cirkels van maximaal 800 meter rond de metrostations in totaal zeven beloopbare, inclusieve, aantrekkelijke en dichtbebouwde buurten moesten ontstaan, inclusief een aanzienlijke hoeveelheid appartementen, winkels en andere voorzieningen (Zie afbeelding). In deze buurten wonen tezamen 71.000 mensen en er zijn 136.000 arbeidsplaatsen. 36% van alle bewoners gebruikt de metro of de bus voor het woon-werkverkeer, wat voor de VS ongekend veel is.

De Rosslyn-Ballston Corridor kent de laatste tien jaar een dubbel zo grote groei dan Tysons. Doorslaggevend was dat projectontwikkelaars begonnen in te zien dat jonge hoogopgeleide werknemers een aantrekkelijke beloopbare woonomgeving met veel groen, restaurants, sportvoorzieningen én hippe appartement prefereerden boven een cottage in een suburbaan gebied.

Tysons (boven) en de Rosslyn-Ballston Corridor (Arlington county) onder.  Op de linkerfoto is de aanleg van de nieuwe metroverbinding in Tysons te zien, op het moment dat het gebied al is uitgegroeid. Op de rechterfoto is te zien hoe het gebied van de Rosslyn-Ballston corridor zich als zich als een lint langs de metrostations heeft ontwikkeld

Inmiddels hebben projectontwikkelaars besloten tot een volledige renovatie van Tysons.  Nieuwe kantoren zijn overwegend voorzien rond vier nieuw aan te leggen metrostations.  

Volgens Christopher Leinberger, hoogleraar op het gebied van vastgoed en stedelijke analyse aan de George Washington universiteit bestaat er geen twijfel over dat in de VS beloopbare, aantrekkelijke kernen met een gemengde bevolking naar het voorbeeld van de Rosslyn-Ballston corridor de toekomst hebben. Zo ver is het nog lang niet.  Hiervoor zijn ook belangrijke veranderingen in de suburbane woongebieden nodig.

De strijd tussen de NIMBY’s en de YIMBY’s 

De waarde van de suburbane woningen, vooral die binnen een straal van 50 km. rond stedelijke centra liggen, stijgt enorm.  De behoefte aan betaalbare woningen in die gebieden eveneens. Alleen al in California, vooral rond San Francisco, zijn 3,5 miljoen woningzoekenden, waaronder 100.000den daklozen maar ook tienduizenden millennials met een goede baan in Silicon Valley.

De besturen van de betrokken gemeenten hebben vergaande plannen om nieuwe huizen te bouwen, vooral waar goede trein- en busverbindingen zijn. Zij zijn echter met beide handen gebonden aan de decennia-oude zoneringswetgeving, zeg maar bestemmingsplannen, die in detail voorschrijven wat waar gebouwd mag worden.  Dat is overwegend het type laagbouw op ruime percelen, dat zo typerend is voor de suburbs. De bewoners van deze gebieden verzetten zich hevig tegen verandering van de bestemmingsplannen. De woningzoekenden stellen zich hier eveneens steeds strijdbaarder tegen op. Vooral in California houden de NIMBY’s (not in my backyard) en de YIMBY’s (yes in my backyard) elkaar in een houdgreep en stokt de woningbouw volledig. 

De NIMBY beweging wordt zeker gevoed door blanke rijke bewoners met veel (politieke) invloed, maar de tegenstelling tussen NIMBY’s en YIMBI’s is veel ingewikkelder[2].  In California met name scharen zich politieke groepen ter linkerzijde achter de NIMBY’s aangevoerd door Richard Walker, een leerling van de marxistische geograaf David Harvey.  Wat zij vrezen is dat projectontwikkelaars voor veel geld huizen gaan opkopen en hiervoor in de plaats dure appartementen voor Silican yuppen gaan bouwen. Het verbaast dan ook niet dat projectontwikkelaars doorgaans de YIMBY’s steunen. 

Dat de meeste YIMBY’s oprecht gedreven zijn door het gebrek aan goede huisvesting leidt geen twijfel.  Maar een aantal NIMBY’s is met hart en ziel verbonden aan het gebied waar ze wonen en stelt zich op als stewards van stedelijk erfgoed. 

Op andere plaatsen boeken de YIMBI’s stap voor stap vooruitgang. In Seattle mag na een langdurige politieke en juridische strijd 6(!) % van de ruimte die bestemd was voor eengezinshuizen (75% van het totale stedelijke gebied) worden bebouwd met meergezinshuizen. Elders gaan de ontwikkelingen sneller. De stad Minnealopolis heeft de zoneringswetgeving in zijn geheel opgeschort en hetzelfde geldt voor de staat Oregon. 

Het overgrote deel van de bewoners van de suburbane gebieden hoeft zich weinig zorgen te maken.  Waar veranderingen in de zonewetgeving een intensiever gebruik van de ruimte wel mogelijk maken, leidt dat doorgaans tot bebouwing die goed is in gepast in het suburbane milieu en hogere bebouwing wordt geconcentreerd rond trein- en metrostations.

Genoeg van de auto

Steeds meer bewoners van suburbs zijn het zat dat ze overal met de auto naar toe moeten.  Er is dan ook een krachtige beweging om de suburbs zelf te vernieuwen door het creëren van beloopbare centra. Om hiervoor draagvlak te creëren is een aanzienlijke uitbreiding van de gemiddelde bewoningsdichtheid nodig. Zonder veranderende zoneringswetgeving moeten deze nieuwe centra verrijzen op de plaats van slecht functionerende malls, verouderde kantoren en de daaromheen liggende parkeerterreinen (Zie afbeelding)

Zodra de zoneringswetgeving versoepelt is het waarschijnlijk dat de suburbs in de onmiddellijke nabijheid geleidelijk een hogere bebouwingsdichtheid zullen krijgen. Immers de bevolking van de suburbs vergrijst en velen staan open voor een kleiner huis, als het karakter van hun woonomgeving maar niet verandert. 

Maar ook zonder verandering van de zoneringswetgeving is er sprake van incrementele veranderingen.  Zo worden hier en daar garages, doorgaans bestemd voor twee of drie auto’s, omgebouwd tot ‘assessor appartementen’ voor oma en opa of voor en kinderen die geen eigen huis kunnen kopen.  Maar ook worden er tuinhuizen bijgebouwd en souterrains aangelegd. Langs de weg van geleidelijkheid komen er hierdoor duizenden wooneenheden bij, zonder dat dit tot veel ophef leidt.

Enkele voorbeelden van de enorme winst die kan worden behaald: Op een perceel van één voormalige eengezinswoning worden relatief kleine huizen (eerste foto hieronder) gebouwd in Clarkston[3]. De huizen variëren in oppervlak van ongeveer 25 tot 50 m2 en ze kosten tussen de $ 100.000 en $ 125.000. De tweede foto hieronder is een impressie van 85 geplande blokken van prefab studio-appartementen in Seattle[4].

Dit verhaal zal ongetwijfeld worden vervolgd in deze blog of in een artikel – samen met Henk Donkers – in Geografie

In hoofdstuk 9 van mijn boek Steden van de toekomst. Humaan als keuze. Smart waar dat helpt ga ik uitvoeriger in op de rechtvaardige verdeling van woonruimte. Dit boek kun je bestellen door € 20,00 te storten op bankrekening IBAN NL35INGB0001675550 ten name van H. van den Bosch. Het boek wordt dan per kerende post verstuurd.

Afbeelding met tekst

Automatisch gegenereerde beschrijving

[2] https://www.bloomberg.com/news/articles/2019-07-26/how-to-bridge-the-nimby-vs-yimby-housing-battle?cmpid=BBD011421_CITYLAB&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_term=210114&utm_campaign=citylabdaily

[3] https://www.fastcompany.com/90348777/this-pocket-neighborhood-has-8-houses-on-a-lot-instead-of-one-mcmansion?utm_campaign=Compass&utm_medium=email&utm_source=Revue%20newsletter

[4] https://medium.com/sidewalk-talk/when-affordable-housing-starts-in-a-factory-20bad64d4fe0

[5] https://www.cnu.org/publicsquare/2020/12/02/small-cities-and-towns-verge-renaissance

Bouwen aan de duurzame stad van de toekomst (1) Stedelijke verdichting en leefbaarheid

Vanaf januari schrijven Henk Donkers en ik elke maand een artikel in het tijdschrift Geografie over de (lange) weg naar de humane stad. In deze blog start ik, na de serie over controversiële aspecten van de energietransitie, een nieuwe reeks, Bouwen aan de duurzame stad van de toekomst. In vergelijking met de publicaties in Geografie, zijn deze blogposts wat meer stedenbouwkundig georiënteerd.

Luchtfoto van Kow Loon Walled City in 1989. Deze extreme dichtbevolkte wijk van Kong Kong is tussen 1993 – 1995 afgebroken om plaats te maken voor een park en hoogbouw. Photo: Ian Lambot. Source: Wikimedia CC 4.0.

De hedendaagse stedenbouw staat in het teken van verdichting, ongeacht de vraag of alle nieuwe woningen in stedelijk gebied zullen worden gebouwd. De VS lopen voorop als het gaat om de uitbreiding van het verstedelijkt gebied. Maar Nederland kon er ook wat van: De onderstaande kaarten tonen de groei van Amsterdam. Tussen 1900 en 2000 steeg het inwonertal van Amsterdam van 317.000 naar 727.000 bewoners. Het oppervlak nam toe van 560 naar 11.500 hectare.

De groei van het stedelijk oppervlak van Amsterdam. Bron: notitie De groei van de stad. Amsterdam 2017

De uitbreiding van het verstedelijkt gebied en de radicale scheiding van wonen, werken, winkelen en recreatie die daarmee gepaard ging, had tal van ongewenste gevolgen: Monotone gebieden, afhankelijkheid van de auto, enorme uitbreiding van het wegennet en desondanks steeds meer congestie, luchtverontreiniging, uitstoot van broeikasgassen en druk op de natuur.
Er is nog een tweede groep argumenten voor verdichting, afkomstig van onder andere Jane Jacobs en Jan Gehl. Een rijk stedelijk leven vraagt om een voldoende dichte bebouwing. Dit schept draagvlak voor voorzieningen op loopafstand en frequent openbaar vervoer. Straten spelen hierbij een wezenlijke rol. De hoogte van de huizen moest zodanig zijn dat ouders ook nog vanaf de bovenste verdieping contact met de kinderen op straat kunnen hebben. Dit soort straten komt nog ruimschoots voor in alle grote steden, maar verkeer voert er de boventoon en veel huizen verkeren in slechte staat of zijn dure appartementen geworden.

Uit een samenvattende studie van 300 onderzoeksprojecten door de OECD blijkt dat compactheid in alle opzichten tot een efficiënter gebruik van voorzieningen leidt , maar dat er ook nadelen zijn op het gebied van gezondheid en welbevinden, meestal samenhangend met luchtvervuiling en verkeersdrukte.

In vergelijking met de urban sprawl in de VS, is de stedelijke bebouwing in Nederland een toonbeeld van verdichting. Maar de dichtheid van een gemiddelde Vinexwijk valt in het niet in de dichtheid in delen van Manhattan, laat staan die van Kow Loon Walled City (20.000 inwoners/hectare). David Montgomery, de auteur van Happy Cities. schrijft over hoe hij zich beklemd voelde in zijn kleine Eastside appartement waarin 24 uur per dag de hectiek van het stadsleven doordrong. De vraag is dan ook in hoeverre en onder welke voorwaarden verdichting mogelijk is, ook om gezinnen met kinderen voor de stad te behouden. In het navolgende zoek ik naar een antwoord.

Wat is dichtheid?

Dichtheid is een maat voor de relatie tussen een gebiedseenheid en het aantal woningequivalenten . Hierbij kan een verschil worden gemaakt tussen de ervaren en de fysieke dichtheid. Bij de berekening van de fysieke dichtheid gaat het om het totale oppervlak (A; area), de hoeveelheid bebouwd oppervlak (B; built) en het aantal verdiepingen (F; floors).

Van deze drie maten kunnen drie verhoudingsgetallen worden afgeleid:
• GSI (ground space index); de verhouding tussen het bebouwde en het totale oppervlak
• OSR (open space ratio); de verhouding tussen het onbebouwde en het totale oppervlak
• FSI (floor space index) de verhouding tussen het oppervlak van alle verdiepingen samen en het bebouwde oppervlak.

Deze drie verhoudingsgetallen en het aantal verdiepingen typeren elk één vormaspect. Uit de onderstaande figuur blijkt dat een FSI van bijvoorbeeld 1 weinig zegt over het uiterlijk van een buurt en het aantal bewoners ervan. Een blok bestaande uit een torenflat omringd met veel ‘siergroen’ kan evenveel wooneenheden bevatten als eenzelfde aantal eengezinswoningen, ieder met een eigen tuin en nog wat groen langs de staat. Pas als het aantal verdiepingen, en de FSI en de GSI groter en de OSR kleiner worden, neemt de dichtheid in termen van woningequivalenten toe.

Deze afbeelding laat zien hoe combinaties van verschillende dichtheidsmaten kunnen leiden tot uiteenlopende ruimtelijke structuren. Bron: Meta Berghauser Pont & Per Haupt: Space, Density and Urban Form. Academisch proefschrift, TU Delft 2010.

Door het bovenstaande viertal maten samen te brengen in een figuur kunnen alle denkbare verschijningsvormen binnen de bestaande ruimte worden getypeerd. Dit is op de onderstaande afbeelding gedaan voor 11 voorbeelden. De afzonderlijke punten groeien uit tot velden, als voor elk van de vier maten een beperkt aantal klassen wordt onderscheiden, zoals minder dan 2, minder dan 5 en meer dan 8 verdiepingen. Het resultaat is dat er clusters van niet al te sterk van elkaar verschillende typen gebouwen ontstaan. Als uitgangspunt voor het maken van stedelijke plannen zijn vijf à tien van dit soort typen voldoende. Hiermee kunnen bestemmingsplannen ‘ingekleurd’ worden. De indeling zegt nog niets over de stedelijke functies (wonen, werken, detailhandel). De neiging is steeds meer om van een mix uit te gaan.

In deze figuur worden zes typen onderscheiden. De onderscheiden klassen kunnen op verschillende niveaus worden toegepast. De meest voorkomende zijn blok, buurt en wijk. Ontwerp:: Hetman van Den Bosch

Als de opdracht is een zo hoog mogelijke verdichting te realiseren, gaan stedenbouwkundig ontwerpers aan de slag voor het gegeven type de hoogste waarden voor FSI en GSI in combinatie met de laagste waarde voor OSR te realiseren. Op deze manier kan ook binnen een bestaande wijk op esthetisch verantwoorde wijze een verdichtingsplan worden gemaakt. Bijvoorbeeld door middelhoge vrijstaande appartementen toe te voegen aan een wijk die bestaat uit laagbouw in staatvorm door gebruik te maken van het vaak overvloedig aanwezige ‘siergras’. Zonder slag of stoot zal dit doorgaans niet gaan.

Plezierig wonen, ook bij hoge dichtheden

Een hoge OSR (open space ratio) geldt vaak als een indicator voor de leefbaarheid van een buurt, tenzij er vooral sprake is van wegen en ‘siergras’. Maar een hoge dichtheid leidt, binnen de overheersende vormen van stedelijk ontwerp tot een lage OSR. Om deze reden verlaten vooral gezinnen met kinderen de centrale delen van steden. Zij zouden best in de stad willen blijven als er maar voldoende voorwaarden zijn voor kinderen om nabij de woning te spelen en zich veilig te kunnen verplaatsen.

Architecten zoeken naar oplossingen voor dit probleem door binnen een blok of buurt het aantal verdiepingen sterk te variëren binnen de vastgestelde grenswaarden. Hierdoor kan een deel van de daken aan als grondoppervlak worden beschouwd, met een lagere OSR als gevolg. Een prachtig voorbeeld hiervan is het Plan Papenvest in Brussel (zie onder). De dichtheid van ongeveer 300 wooneenheden per hectare is meer dan tienmaal zo groot als die van een gemiddelde Vinexwijk.

Plan Papenvest

Dit plan voorziet in afbraak van vijf bestaande flats van 9 verdiepingen (314 appartementen op 1,13 hectare en hun vervanging door 325 levensloopbestendige woningen, waarvan vele met een ruim dakterras. Het onbestemde ‘siergroen’ tussen de flats wordt vervangen door een besloten gemeenschappelijke groene (speel)ruimte en het straatpatroon wordt hersteld.

Dichtheden van 300 woningen per hectare zijn lang niet overal nodig. In plaats daarvan zouden alle steden moeten beschikken over een aantal kernen, naast het centrum, waarbinnen zich voorzieningen concentreren en waar hoge dichtheden worden bereikt. Met andere woorden, het concept van de vijftienminutenstad, waarover Henk Donkers en ik ook hebben gepubliceerd (Geografie, mei 2021) in het verlengde van ons artikel De verdichte stad (Geografie, maart 2001). Maar ook dorpen en kleine steden bieden op deze manier veel meer ruimte voor woningen en bedrijven.

De spacemate kan helpen om soorten blokken, buurten of wijken te ontwerpen waarin de menselijke maat overheerst.

In hoofdstuk 8 van mijn boek Steden van de toekomst. Humaan als keuze. Smart waar dat helpt ga ik uitvoeriger in op wat de meeste mensen ervaren als ‘menselijke maat’.

Dit boek kun je bestellen € 20,00 t storten op bankrekening IBAN NL35INGB0001675550 ten name van H. van den Bosch. Het boek wordt dan per kerende post verstuurd.

De stiefdochters van de milieuwetenschap (5): Kernenergie

De laatste aflevering van de reeks ‘De stiefdochters van de milieuwetenschap’ is de weergaven van een zoektocht naar de voor- en nadelen van kernenergie.  Het artikel mondt uit in een persoonlijke stellingname, waarbij ook alle andere afleveringen van deze reeks worden betrokken.

In mijn studententijd heb ik als vanzelfsprekend meegekregen dat kernenergie verwerpelijk is. Dat was zelfs nog ver voor de rampen in Tsjernobyl en Fukushima. Het was ook makkelijk om tegen te zijn: De beschikbaarheid van conventionele energiebronnen leek geen probleem, zeker niet in Nederland met zijn schijnbaar onuitputtelijke hoeveelheid aardgas. Op de lange termijn zou kernfusie de oplossing zijn. 

Vanaf de eeuwwisseling groeide het besef dat we van de conventionele energiebronnen moeten afstappen vanwege de catastrofale gevolgen van de uitstoot van CO2. Ik keek met bewondering naar Duitsland waar de ene windmolen naast de andere verrees en op alle daken zonnepanelen verschenen.  Maar is dat voldoende? 

Velen denken van niet: De vraag naar elektriciteit en het aanbod van wind- en zonne-energie sluiten slecht op elkaar aan. Aanvullende energiebronnen en energieopslag zijn hoe dan ook noodzakelijk. In dit verband wordt ook kernenergie opnieuw genoemd, ook door voormalige tegenstanders ervan.

Mijns inziens moet het gevaar van verdere groei van de uitstoot van CO2 even serieus worden genomen als een ramp met een kernenergiecentrale. Dit was aanleiding om me – wellicht voor het eerst – onbevooroordeeld te verdiepen in de argumenten van de voor- en tegenstanders. 

Ik loop de belangrijkste argumenten voor en tegen kort na en geef daarna een persoonlijk oordeel.

Omgaan met de discrepantie tussen vraag en aanbod

Of je nu voor- of tegenstander van kernenergie bent; er is een oplossing nodig voor de discrepantie tussen de vraag naar elektriciteit en het aanbod van zon- en windenergie.  Pieken in de vraag naar elektriciteit worden nu opgevangen met behulp van gas- of steenkool-gestookte centrales die makkelijk op- en afgeschaald kunnen worden. Maar wat is het alternatief hiervoor? Opslag van elektriciteit misschien? Maar hoe dan?

Er is een korte termijn en een lange termijn discrepantie tussen vraag en aanbod van elektriciteit.  De eerste kan met batterijen en een verstandig beheer van elektrische apparaten worden opgevangen.  

Voor de lange termijn opslag van elektriciteit zijn verschillende mogelijkheden, waarvan de productie van groene of desnoods blauwe waterstof de meest belovende is[1]. In het geval van groene waterstof moet er eerst voldoende overtollige groene elektriciteit zijn en dat kan nog wel even duren. 

Met een of twee kerncentrales is niet alleen het probleem van de discrepantie tussen vraag en aanbod opgelost, maar de dure kerncentrales kunnen als er wel voldoende wind- en zonnestroom beschikbaar is, tevens worden gebruikt voor de productie van waterstof(gas).

Tegenstanders zijn er niet alleen in het geval van kernenergie, maar bij andere oplossingen voor de discrepanties tussen vraag en aanbod van elektriciteit. De hypermoderne gas- of steenkool-gestookte centrales zouden niet voortijdig afgeschreven hoeven te worden als vrijkomend CO2 zou wordt afgevangen en opgeslagen. Ruimte daarvoor is in voldoende mate beschikbaar in voormalige gasvelden onder de Noordzee. Tegenstanders vrezen dat de benodigde investeringen ten koste zullen gaan van een oplossing op lange termijn [2]

Gas- of kolencentrales kunnen ook omgebouwd worden tot biogascentrales. Maar ook het gebruik van biomassa is omstreden[3]

Ruimtelijke ordening

Theoretisch kunnen we in Nederland zo veel windmolens bouwen en zonnepanelen leggen als nodig zijn om te voorzien in onze energiebehoefte, inclusief warmtevraag en de productie van waterstof om pieken op te vangen.  We boffen dat we daarvoor de hele Noordzee vol kunnen bouwen met enorme windmolens en we moeten dan niet kieskeurig zijn met de plaatsing van windmolens op land en de aanleg van vele km2 grondgebonden zonnepanelen. 

Vooral de laatstgenoemde opties roepen veel weerstand op en dan is het verleidelijk om te kiezen voor één grote kencentrale van 2000 MW in plaats van 200 windmolens van 10 MW elk. In 2016 ging de milieuactivist Michael Shellenberger om. Eind oktober was hij in Nederland en De Telegraaf gaf hem een podium: ‘Met tien kerncentrales is Nederland klaar.’ Hij bepleit zelfs een wereldwijd moratorium op nieuwe windparken. Overigens zal het nog niet zo makkelijk zijn om te bepalen waar in Nederland een of twee, laat staan tien kerncentrales moeten komen te staan.

Opvattingen over kernenergie kunnen heel lokaal zijn.  Bijvoorbeeld in Finland nemen de groenen deel aan de regering. Ze propageren kernenergie en steunen de bouw van ondergrondse eindopslag.

De aantrekkingskracht van kernenergie is voor een belangrijk deel afhankelijk van de inschatting van de risico’s ervan, de mogelijkheid van een veilige eindberging van kernafval en de kosten. Aan elk besteed ik enige aandacht.

De risico’s van kernenergie

De impact van een ramp met een kerncentrale is enorm. Vaak wordt gezegd dat er ‘slechts’ twee grote ongelukken hebben plaatsgevonden. Drie als je het ongeluk met de Amerikaanse centrale op Three Miles eiland meetelt.  De International Nuclear Event Scale (INES), die zeven niveaus onderscheidt, rangschikt de eerste twee ongelukken op het hoogste niveau en het laatste op niveau 5. Maar bij deze drie is het niet gebleven. De Amerikaanse onderzoeker Benjamin Sovacool heeft een inventarisatie gemaakt van alle incidenten met kerncentrales waarbij er meer dan $50.000 schade is geleden en/of minstens één dode is gevallen. Sinds 1952 waren dit er 108, vooral in de Verenigde Staten (58), maar ook in Frankrijk (13) en Japan (8). Waarschijnlijk zijn het er meer. Een aantal incidenten had slecht kunnen aflopen en sommige incidenten zijn bij toeval voorkomen. De ramp in Fukushima is niet het rechtstreekse gevolg van de tsunami, maar van een domme constructiefout: De noodstroom-aggregaten die de pompen van energie hadden moeten voorzien, stonden in de kelder en kwamen als eerste onder water te staan. 

Alle centrales die de afgelopen decennia zijn gebouwd worden veel veiliger beschouwd dan de zogenaamde tweede generatie centrales van Tsernobyl en Fukushima.

Ondergronds afval

Opbergen van afval hoeft geen probleem te zijn. In Finland is een eindberging gebouwd in granieten rotsen diep onder de grond (afbeelding). Nederland heeft voor ondergrondse berging eveneens gunstige omstandigheden, namelijk diepe kleilagen.  Het voordeel daarvan boven graniet is dat deze plastisch zijn en elke scheur zelf herstellen waardoor het materiaal ondoordringbaar is voor bodemwater. Ook de hoeveelheid afval in Nederland is beperkt. Mocht de centrale in Borsele in 2033 sluiten dan is in Nederland ongeveer 450 km3 afval. Dit is nu bovengronds opgeborgen in Borsele.

Kosten

Een nieuw rapport van het MIT, The Future of Nuclear Energy in a Carbon Constrained World, gaat uitgebreid in op de kosten van kernenergie. Volgens prof. Jacopo Buongiorno is kernenergie veel duurder dan alle andere energiebronnen. De prijs van een centrale met een vermogen van 2 GW is ongeveer € 13,5 miljard. Ter vergelijking: 200 grote windmolens met een vermogen van 10 MW kosten samen 5 miljard inclusief aansluiting.

Dit geldt voor de VS en Europa in hogere mate dan voor China en Zuid-Korea om de eenvoudige reden dat in de eerstgenoemde landen geen expertise op het gebied van de bouw van kerncentrales meer aanwezig is.

Daarom zou de Wylfa kerncentrale (3 GW) in Noord-Wales gebouwd worden door het Japanse bedrijf Hitachi. Dat heeft in 2019 besloten met de bouw te stoppen en een verlies van €2,3 miljard voor lief te nemen. De reden is dat de prijs per kilowattuur die de overheid 35 jaar lang zou betalen onvoldoende is om de oplopende kosten van de bouw en de exploitatie te dekken. Deze prijs lag al aanzienlijk boven de huidige marktprijs van elektriciteit, waardoor de overheid het gebruik van kernenergie al die jaren zou subsidiëren. Hitachi ziet ook af van de bouw van een vergelijkbare centrale in het Britse Oldbury.

Finland bouwt sinds 2005 aan een nieuwe centrale in Olkiluoto. Die had er volgens de oorspronkelijke plannen al in 2009 moeten staan, voor een bedrag van €3,2 miljard. Nu hoopt men volgend jaar klaar te zijn; de kosten zijn meer dan verdrievoudigd tot €11 miljard. 

Frankrijk begon in 2007 met de bouw van een nieuwe centrale in Flamanville, aan de westkust van Normandië. Die had in 2012 klaar moeten zijn, à raison van €3,3 miljard. De laatste schatting van de kosten is ruim €19 miljard en ook deze centrale moet volgend jaar draaien. 

Het onderstaande overzicht toon de ontwikkeling in de tijd van de marktprijzen voor verschillende energiebronnen.

Een ander kostenaspect is de verzekering (of de afwezigheid ervan) De schade die veroorzaakt is door de ramp van Tsjernobyl is onbekend, maar die in van Fukushima bedraagt volgens Bloomberg rond de $80 miljard. Dat roept de vraag op wie deze betaalt en hoe hoog de verzekeringskosten zouden zijn.  In de praktijk zal de schade niet verzekerd worden en draaien de betrokken staten ervoor op.  Mocht de schade wel te verzekeren zijn, dan wordt de prijs per kilowattuur verdrievoudigd. 

Leiden alle argumenten tot een weloverwogen keuze? 

Wat ik mis, is inzicht in de totale kosten van de energietransitie en meer in het bijzonder van het verschil in kosten bij de toepassing van uiteenlopende energiebronnen en combinaties daarvan. Het gaat dan niet meer om de prijs van een kerncentrale versus windmolens, maar ook om alle bijkomende kosten, zoals de verzwaring van het elektriciteitsnet, afvang en opslag van CO2 én kernafval en de voordelen van het gebruik van het bestaande aardgasnet voor het transport van (waterstof)gas. Maar zelfs als we dat allemaal wisten, blijft de ontwikkeling van de kosten onzeker, in het bijzonder die van de prijs van waterstof(gas).

Kortom kostenberekeningen helpen niet echt bij de beoordeling van het al dan niet wenselijk zijn van kernenergie. Het gevoel geeft toch de doorslag. Maar misschien zien voor- en tegenstanders van kernenergie wel wat in de volgende aanpak:

1. Ik voel me het prettigst bij een wereld zonder angst waarin zon en wind de voornaamste energiebronnen zijn en waar we de ergste gevolgen van de uitstoot van broeikasgassen voorkomen. Dat vereist het een enorme transitie, die overigens ook aanzienlijke voordelen voor de ontwikkeling van een duurzame economie in Nederland meebrengt. 

2. We bouwen expertise op en investeren in de ontwikkeling van vierde generatie kernreactoren, zoals Thorium, of gesmolten zoutreactoren. Deze hebben nauwelijks afval en zijn inherent veilig. Met zulke reactoren kunnen na 2050 mogelijk windmolens en zonnepanelen vervangen nadat ze zijn afgeschreven.

3. We moeten ook minder energie gaan gebruiken, maar daar geen overspannen verwachtingen van hebben.  Immers op termijn kan schone energie potentieel overvloedig beschikbaar zijn, al acht ik dat vooral van belang voor de ontwikkelende landen.

4. Als aanvulling op het gebruik van zonne- en windenergie kies ik in de eerste plaats voor waterstof(gas). Dat gas wordt gebruikt voor de zware industrie, om discrepanties in vraag en aanbod van energie op te vangen en als aanvullende voorziening voor de verwarming van huizen. De aanwezigheid van een kwalitatief hoogwaardig gasnet speelt hierbij een belangrijke rol. Daarnaast gebruiken we restwarmte, biomassa van betrouwbare origine en exploiteren we aardwarmte waar dat veilig kan[4].

5. Het benodigde waterstofgas gaan we bij lange na niet volledig zelf maken. De redelijke verwachting is dat dit na 2030 in woestijnen kan worden geproduceerd en van daaruit getransporteerd kan worden tegen een concurrerende prijs.

6. De Noordzee en het IJsselmeer worden de belangrijkste plekken voor de winning van windenergie. Op daken worden – waar maar mogelijk is – zonnepanelen gelegd. We zijn zuinig met ons landschap en kijken daarom kritisch naar plekken waar wel nog grondgebonden zonnepanelen gelegd kunnen worden en waar windmolens niet misstaan. Een deel van de windenergie wordt ter per plaatse omgezet in waterstof.

7. Het kan makkelijk tot 2040 duren voordat we voldoende waterstofgas hebben uit import dan wel uit eigen productie. Daarom blijven we nog lang (geïmporteerd) gas gebruiken voor de zware industrie, om te beschikken over piekcapaciteit en voor verwarming. Het is jammer dat we overhaast en tegen de adviezen in de eigen gasproductie volledig hebben gestopt. We gaan capaciteit opbouwen om CO2 af te vangen en op te slaan. 

8. Als er toch tijdelijk ondergrondse opvang komt voor CO2, is het niet nodig om overhaast onze superzuinige gas- en steenkool gestookte centrales stil te leggen.  Zij kunnen blijven draaien totdat de voorzieningen voor opwekking van zon- en windenergie op het gewenste niveau zijn en er voldoende (geïmporteerd) waterstofgas beschikbaar is.

9. Lokaal opgewekte elektriciteit wordt mede door toedoen van slimme netten en energie coöperaties zo veel mogelijk lokaal gebruikt om uitbreiding van het elektriciteitsnet te beperken. Hiertoe wordt op grote schaal voorzien in particuliere of beter buurtopslag van elektriciteit.

10. Verantwoord verkregen biomassa is in de eerste plaats grondstof voor de biochemische industrie en kan verder worden gebruikt voor lokale (bij)stook van kolen- en gascentrales (met CO2-afvang) en als lokale energiebron voor hulpketels bij warmtenetten.  Als er dan nog voldoende over is kan er waterstofgas van worden gemaakt en worden toegevoegd aan het gasnet.

11. We nemen voldoende tijd om op wijkniveau te kiezen voor de beste vorm van gebouwverwarming en warmwatervoorziening.  Voortijdig ‘van het gas af gaan’ kan tot verkeerde keuzen op langere termijn leiden. Een meer geleidelijke afbouw van gasverwarming stelt ons in staat langer te wachten op het moment dat wereldwijd waterstof(gas) voordelig beschikbaar is om uiteindelijk het aardgas te vervangen.


[1] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (4): Waterstof

[2] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (1): Geo-engineering

[3] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (2): Biomassa.

[4] Zie hiervoor mijn artikel: De stiefdochters van de milieuwetenschap (3): Aardwarmte

De stiefdochters van de milieuwetenschap (4): Waterstof

De potentiële omvangrijke rol van waterstof voor de toekomstige energievoorziening komt alleen tot stand als overheid en bedrijfsleven daarbij samenwerken en er substantieel in investeren

Waterstof (H2) doet de de benaming ‘stiefdochter’ eer aan. De basis, het molecuul ‘H’ komt in de natuur niet eens voor.  Waterstof moet daarom worden geproduceerd door middel van elektrolyse van water. Daarvoor is veel energie nodig. Als groene elektriciteit wordt gebruikt spreken we van groene waterstof.  Verder zijn er ook grijze en blauwe waterstof.

Het proces van elektrolyse

Grijze waterstof ontstaat door verbranding van aardgas, aardolie of kolen. Uit dit proces ontstaat behalve waterstof ook CO2.  Als de vrijgekomen hoeveelheid CO2 wordt afgevangen, gebruikt of opgeslagen, spreken we van blauwe waterstof.  

Waarom waterstof produceren?

Waarom zou je eerst (groene) stroom produceren en daarvan vervolgens met het nodige energetische verlies waterstof maken?  Daarvoor zijn goede redenen.  Onze energievoorziening kent twee componenten te weten ‘moleculen’ (aardolie, gas, biomassa en in zekere zin aardwarmte) en ‘elektronen’ (elektriciteit). Hun eigenschappen vullen elkaar aan. Moleculen kunnen bijvoorbeeld relatief makkelijk worden opgeslagen en vervoerd en er kan elektriciteit van worden gemaakt wanneer dat dat nodig is. Daarnaast zijn moleculen bij uitstek geschikt voor verwarmingsdoeleinden, zeker in de industrie. Nu aardgas en aardolie over afzienbare tijd niet meer worden gebruikt, is het noodzakelijk andere moleculaire energiedragers te zoeken, zonder dat daar CO2-emissie mee gepaard gaat. 

De huidige en de toekomstige taakverdeling tussen moleculen en elektronen. Bron (p. 51)

In theorie zou alle uitgestoten CO2 afgevangen kunnen worden, zie mijn post over Geo-engineering. Echter, voor langdurige opslag van zo veel CO2 is geen plaats. Blijven over: (1) alleen CO2 opslaan die vrijkomt bij de productie van blauwe waterstof, (2) produceren van groene waterstof en (3) gebruik van biomassa. Ik heb eerder al laten zien dat biomassa vergezeld kan gaan met serieuze milieurisico’s.

Hieronder is herhaaldelijk sprake van petajoules (PJ). Dat is een maat voor de hoeveelheid energie die per uur wordt gemaakt of gebruikt. Bijvoorbeeld: Een grote kolengestookte elektriciteitscentrale levert 20 PJ.

Het potentiële aanbod van groene waterstof

Nederland kan op grote schaal waterstof produceren met behulp van groene elektriciteit uit wind-op-zee. Schattingen van de maximaal beschikbare capaciteit daarvan variëren tussen 60 – 72 gigawatt. Deze capaciteit lijkt ruimte te bieden voor productie van maximaal 800 PJ groene waterstof. De prijs zou dan ongeveer uitkomen op €3,38 inclusief transport, ervan uitgaande dat elektrolyse plaatsvindt op zee. Of dit duurder is dan conventionele brandstoffen hangt af van de hoogte van de CO2-beprijzing van laatstgenoemde. Op termijn zeker niet.

PosHYdon is een proefproject op zee om daar opgewekte elektriciteit onmiddellijk om te zetten in waterstof. Het project is onder andere geïnitieerd door TNO en de Gasunie. Zie de onderstaande video. Nog verder gaan initiatieven om waterstof aan de bron, dus in de windturbine te produceren.

Nederland heeft goede mogelijkheden voor opschaling van de productie en distributie van groene waterstof. Onder de grond ligt een perfect onderhouden en inmiddels uit zijn jasje gegroeid aardgasnetwerk en de Noordzee biedt volop gelegenheid tot de winning van elektriciteit. Een eerste stap is ombouwen van een deel van het aardgasnet tot een landelijk waterstofnet, dat ook voor im- en export kan worden gebruikt.  Het Ministerie van Economische zaken en Klimaat, TenneT en de Gasunie voeren samen het project HyWay27 uit te onderzoeken wat daarbij komt kijken. 

De beoogde ruggengraat van het waterstofnet in Nederland 

Hoe de vraag zich ook ontwikkelt, Nederland beschikt over de mogelijkheden om in een aanzienlijk deel ervan te voorzien.

Maar ook import kan een optie blijken. Noord-Afrika heeft dus een enorm potentieel voor de opwekking van elektriciteit, maar mist vooralsnog kennis en infrastructuur. 10% van de Sahara bedekken met zonnepanelen volstaat om de hele wereld te voorzien van energie (560.000 PJ). In principe kan in de Sahara, het Midden-Oosten en  Australië ook ’s-nachts waterstof worden geproduceerd met behulp van batterij-opvang, waardoor minder elektrolyseapparatuur nodig is. Tot 1500 kilometer is transport per pijpleiding de goedkoopste optie; daarboven is het vervoer van waterstof met schepen efficiënter, bij voorkeur in de vorm van vloeibare opslagmedia, ondanks extra conversiekosten.

De potentiële vraag naar waterstof

‘Grijze’ waterstof wordt op grote schaal gebruikt, vooral als grondstof voor onder andere de productie van kunstmest en als hoge-temperatuur brandstof in de industrie (ongeveer 175 PJ). De vraag vanuit de industrie in 2050 zal variëren tussen 100 – 400 PJ.  Deze variatie komt door onzekerheid over de groei van de zware industrie gegeven de ontwikkeling naar een kringloopeconomie. Bijvoorbeeld: naarmate de landbouw meer regeneratief wordt, neemt de vraag naar kunstmest af en daalt overigens ook de hoeveelheid beschikbare biomassa. Als plastic meer wordt gerecycled, zijn er minder kunststoffen nodig. Ook staal zal veel meer worden hergebruikt. Waterstof kan ook worden ingezet voor de productie van elektriciteit als zon en wind het laten afweten en ter ondersteuning van de warmteproductie in warmtenetten. Maar om meer dan 100 PJ zal het niet gaan. Daarnaast kan waterstof worden gebruikt als brandstof in de transportsector, voor de verwarming van huizen en als opslagmedium. Ik sta bij deze drie toepassingen stil omdat hierover de meeste onzekerheid bestaat.

Transport

Naar verwachting gaat waterstof een belangrijke rol spelen in het zware transport. Te denken valt aan lange-afstandstrucs, de binnenscheepvaart en treinen op niet-geëlektrificeerde trajecten. 

Wie het over de het brandstofgebruik in de transportsector heeft, moet in de eerste plaats denken aan het vliegverkeer en aan de zeevaar denken. In Nederland alleen al is voor deze doelen op het moment ruim 600 PJ vereist, geheel bestaande uit fossiele grondstoffen. Voor de luchtvaart is synthetische kerosine op basis van waterstof voorlopig het enige alternatief. Voor de scheepvaart zijn er meer alternatieven, maar ook daarbij speelt waterstof een belangrijke rol. De ramingen voor 2050 gaan uit van minimaal 500 PJ aan benodigde waterstof, meer dan alle andere toepassingen samen! 

Gebouwde omgeving

Als alle huidige gebouwen (woningen en bedrijfsgebouwen) voorzien zouden zijn van energielabel B en een cv-ketel op waterstof zouden hebben, dan was er 292 PJ aan waterstof nodig per jaar. In combinatie met een hybride warmtepomp gaat het dan nog ‘slechts’ om 141 PJ per jaar. In de praktijk zal het om een veel lagere vraag gaan. Dankzij de Startanalyse aardgasvrije buurten van het Planbureau voor de leefomgeving (PBL) weten we tot op buurtniveau welk verwarmingsalternatief de minste maatschappelijke kosten met zich meebrengt. Voor minder dicht bevolkte gebieden en voor historische binnensteden is dat groen gas of waterstof, ook omdat het aardgasnet hiervoor geschikt kan worden gemaakt zonder exorbitante kosten (‘maar’ € 700 miljoen).  Groen gas komt daarbij nog als beste uit de bus, maar dit is vrijwel zeker onvoldoende beschikbaar. De verwarming van de gebouwde omgeving zal gaan bestaan uit een combinatie van elektrische warmtepompen (S1) warmtenetten (S2, S3), en gas (S4, S5). Een grote onbekende is de hoeveelheid warmte die met geothermie zal worden gewonnen. De rol van groen gas of waterstofgas als verwarmingsbron in de gebouwde omgeving zal pas na 2030 uitkristalliseren. 

Weergave op buurtniveau van de wijze van verwarming met de laagste maatschappelijke kosten. Lezers kunnen dit voor hun eigen gemeente nagaan Bron
Opslag van elektriciteit

Waterstof is een optie om elektriciteit op te slaan als het aanbod van wind- en zonne-energie groter is dan de vraag. Voor deze kort-cyclische opslag zijn batterijen en boilers geschikter. Toch gaat netbeheerder Liander experimenteren met omzetten van elektriciteit in waterstof. Dit gebeurt bij verdeelstation in het Noord-Hollandse Oterleek en bij een zonnepark in het Friese Oosterwolde. GroenLeven bouwt hier het grootste zonnepark van Friesland, terwijl het lokale elektriciteitsnet eigenlijk te weinig capaciteit heeft. Door op piekmomenten de stroom om te zetten in groene waterstof, kan het park er toch komen. Hiervoor wordt een elektrolyser van 1,5 megawatt gebruikt. Vergelijkbaar hiermee is HyStock, de groene waterstofinstallatie van de Gasunie in Veendam. Deze zet 1 megawatt groene stroom om in waterstof. Dat levert 400 kilogram waterstof per dag op, afkomstig van 5.000 zonnepanelen.

Voor seizoensopslag van elektriciteit gooit waterstof hoge ogen. Waterstof kan worden opgeslagen in zoutca­vernes, waarvan er in Nederland zo’n 100 tot 120 zijn. Als waterstofgas wordt omgezet naar vloeibare waterstof, ammoniak of liquid organic hydrogen carriers (in ontwikkeling) wordt het mogelijk om met enkele tientallen tanks het equivalent van de hoeveelheid waterstofgas in een forse zoutcaverne te bewaren. Ook wordt geëxperimenteerd met de opslag in olie.

Marktfalen: De mismatch tussen aanbod van en vraag naar groene waterstof

Voor 2050 zijn scenario’s ontwikkeld van het potentiële waterstofverbruik die oplopen tot 1200 PJ per jaar (energetisch plus non-energetisch), waarboven nog de vraag vanuit de lucht- en zeevaart komt. Mondiaal gezien kan aan deze vraag worden voldaan. Maar of zij er daadwerkelijk komt is niet te voorspellen en de ontwikkeling van het aanbod evenmin. 

Vrijwel alle bronnen vermelden dat het toekomstige gebruik van groene waterstof afhangt van de prijsontwikkeling en dat de prijsontwikkeling afhangt van de vraagontwikkeling. Een kip of ei probleem dus. Economen spreken van marktfalen. 

De oplossing ligt hier in een gecoördineerde aanpak door alle betrokken partijen met de overheid in een stimulerende en coördinerende rol. Zeker is dat er zowel door overheid als bedrijfsleven hoge risicodragende investeringen zijn vereist. Volgens de Hydrogen Council bedragen deze wereldwijd $ 70 miljard. Het gaat om elektrolysers, netwerken voor transport en distributie, opslag (in zoutcavernes), tankstations en installaties voor afvang en opslag van CO2. Daarnaast zijn substantiële investeringen nodig in snelle uitbreiding van de productiecapaciteit van wind- en zonne-energie. Als alle partijen samen optrekken zal de prijs van waterstof de komende jaren met 50 – 60% dalen en kan deze concurrerend worden met andere energiebronnen. Hiervoor is tevens noodzakelijk dat er op Europees niveau CO2-beprijzing komt, die een einde maakt aan de jarenlange subsidie van fossiele brand- en grondstoffen. 

Afstemming vraag en aanbod van waterstof Bron (p.10)

De industrie pleit ervoor om vooruitlopend op de levering van groene waterstof eerst te investeren in de productie en invoer van blauwe waterstof. Ook hier zijn aanzienlijke investeringen gewenst, namelijk de aanleg van een netwerk van ondergrondse leidingen waardoor opgevangen CO2 naar niet meer gebruikte gasvelden onder de zeebodem kan worden vervoerd. Er bestaan twijfels over het rendement van deze investering en het is dan ook de vraag of het geld niet rechtstreeks in de uitbreiding van de productie van waterstof kan worden besteed. Er wordt inmiddels al de nodige blauwe waterstof geïmporteerd uit Noorwegen.

Beleid

Veel landen hebben al een visie, strategie of plan op het gebied van waterstof gepresenteerd. In sommige landen zijn al besluiten genomen ter concretisering daarvan. Koplopers zijn Australië, China, Californië, Japan, Zuid- Korea en Duitsland. 

Japan lijkt de meest vergaande ambities te hebben. Het land wil de eerste ‘waterstof samenleving’ ter wereld worden en streeft naar een economie die geheel op waterstof draait. Het is onduidelijk in hoeverre Toyota, dat de eerste op waterstof aangedreven personenauto op de markt bracht, hierbij een rol speelt. 

In de vorig jaar gepubliceerde kabinetsvisie stelt de Nederlandse regering dat waterstof (en groen gas) onlosmakelijke onderdelen zijn van een CO2-vrij energiesysteem. Dit omdat anders sommige vormen van eindverbruik technisch niet of niet kosteneffectief te verduurzamen zijn, maar ook omdat de overstap naar een CO2-vrij gas daar de meest kostenefficiënte manier van verduurzamen is. Verder benadrukt de regering het belang waterstof voor seizoensopslag en relatief goedkoop transport van elektriciteit. 

Om kennis op te bouwen over de inzet van waterstof als warmtealternatief, zal het nationale waterstofprogramma ook een programmalijn “gebouwde omgeving” omvatten. Opties zoals het gebruik van ketels met pure of bijgemengde waterstof, brandstofcellen, de combinatie met een hybride warmtepomp en de koppeling met warmtenetten als aanvulling voor de piekvraag, zullen worden onderzocht.

Met het benadrukken van de bebouwde omgeving als toepassingsmogelijkheid van groene waterstof legt de overheid een iets ander accent dan sommige recente adviezen die de nadruk vooral leggen op de vraag vanuit de industrie, het transport en de opslag van  elektriciteit. 

Illustratief voor de gezamenlijke aanpak die de overheid voorstaat is de Waterstofcoalitie, waarin de overheid participeert met partners uit de industrie, kennisinstellingen en milieuorganisaties. Als onderdeel hiervan willen de Groninger Seaports, Shell en de Gasunie NorthH2 tot ontwikkeling brengen, het grootste groene waterstofproject ter wereld. Doel is een jaarproductie van 800.000 ton groene waterstof (de huidige industriële vraag in Nederland) en tevens het opzetten van de hele keten vanaf de productie van duurzame stroom, via opslag in lege zoutcavernes, tot aan de industriële eindgebruiker. De duurzame stroom moet worden geleverd door een mega-windpark, waarvan de capaciteit in 2030 op 3 tot 4 gigawatt moet liggen en in 2040 op 10 gigawatt.

e deelnemers aan de waterstofcoalitie

In uitvoering zijn overwegend kleinschalige projecten. In Rosenburg wordt een appartementencomplex met waterstof verwarmd. De benodigde groene waterstof wordt met een elektrolyser in de nabijheid van het gebouw geproduceerd.

Twee Nederlandse gemeenten – Hoogeveen en Stad aan ’t Haringvliet – ontwikkelen elk een wijk waar waterstof aardgas volledig vervangt. Zij hebben met de overheid een Green Deal gesloten met als doel alles in kaart te brengen dat komt kijken bij de verwarming van huizen met waterstof op grotere schaal. Op termijn zullen beide wijken zelf de benodigde elektriciteit opwekken.

De overheid houdt belangrijke keuzen nog open, zoals:

  • Vaststellen van een streefdoel voor waterstoftoepassingen in Nederland.
  • Al dan niet tegemoetkomen aan de vraag naar blauwe waterstof en de bijbehorende infrastructuur ten behoeve van afvangen en opslaan van CO2
  • In Nederland zelf produceren van de benodigde groene waterstof of kiezen voor invoer.
  • Starten met de aanleg van een CO2-infrastructuur.
Waterstof infrastructuur voor verschillende toepassingen op wijkniveau  Bron

De volgende stappen

Ik zou vooralsnog geen optie voor de toekomstige energie voorziening willen uitsluiten, maar wel een voorkeursstrategie vastleggen en andere strategieën aanwijzen als flankerend en als opties om op terug te vallen. Uiteindelijk kan een euro maar een keer worden uitgegeven. Mijn voorkeusstrategie ziet er dan als volgt uit:

  • Maximaal benutten van de mogelijkheden om op de Noordzee windenergie op te wekken.
  • In samenhang met de ontwikkeling van de vraag naar waterstof elektrolysers op zee bijbouwen.
  • Participeren in de ontwikkeling van grootschalige productie van waterstof in landen waar dat goedkoop kan.
  • Zo snel mogelijk een landelijk hoofdnet voor transport van waterstofgas realiseren inclusief internationale aansluitingen, gebruik makend van delen van het aardgasnet.
  • Met hoge prioriteit lucht- en zeevaart doen omschakelen naar gebruik van op waterstof gebaseerde brandstoffen. 
  • Faciliteren van het gebruik van blauwe waterstof voor de zware industrie in afwachting van de beschikbaarheid van groene waterstof. Bij voorkeur door import om kosten van afvangen van CO2 te beperken.
  • Rekening houden met daling van de waterstofvraag vanuit de zware industrie in de komende decennia als gevolg van de ontwikkeling van een kringloopeconomie.
  • Waterstof inzetten om netverzwaring te voorkomen waar dat mogelijk is.
  • Maximaal gebruik van waterstof door vrachtverkeer, dieseltreinen en scheepvaart in plaats van elektriciteit. 
  • Gaslevering van woningen in stand houden in buurten waar groen- of waterstofgas in potentie de laagste maatschappelijke kosten heeft totdat aldaar een definitieve keuze voor een warmtebron is gemaakt.
  • Bij warmtenetten in eerste instantie uitgaan van aanwezige restwarmte en deze netten alleen uitbreiden als de aanwezigheid van geothermische bronnen ter plaatse bewezen is.
  • Beprijzing van CO2 realiseren in Europees verband met onmiddellijke ingang.

En wat kernenergie betreft, zie daarvoor de volgende post in deze reeks.

Beschikbaar: Enkele hardcopies van e-book Steden van de toekomst….

Ik heb enkele tientallen hardcopy’s (A4, 180 pag.) laten drukken van mijn e-boek Steden van de toekomst. Humaan als keuze. Smart waar dat helpt. Maak hiervoor €20 over op IBAN NL35 INGB 000 167 5550 tnv H. van den Bosch onder vermelding van je adres. Ik stuur het boek dan per kerende post.

De stiefdochters van de milieuwetenschap (3): Aardwarmte

Om aardgas als warmtebron te compenseren moet aardwarmte, naast wind- en zonne-energie, een cruciale rol gaan spelen. Onderzoek op enige schaal naar de vindplaats en de exploitatie van aardwarmte in Nederland is nog maar enkele jaren geleden op gang gekomen. Je kunt gerust spreken van een race tegen de klok.

De Nesjavillar energiecentrale; de grootste installatie voor geothermie in IJsland. Foto: Gretar Ivarsson (publiek domein).

In 2017 bedroeg het aandeel van aardwarmte in het wereldwijde energiegebruik (afgerond) 0%, tegen 81% fossiele bronnen. Wat Nederland betreft, de vraag naar warmte bedraagt ongeveer 960 petajoule (1 petajoule= 2,78 x 108 kilowattuur). De bijdrage van geothermie is thans slechts 3 petajoule. Dat is elders ter wereld wel anders, met name in IJsland dan. Met zijn ondergrond vol vulkanische verschijnselen, is er warm water genoeg om het hele eiland te verwarmen. 

In essentie is de winning van aard- en bodemwarmte heel eenvoudig.  Op verschillende diepten, variërend van 50– 6000 meter, bevinden zich omvangrijke wateraders, met een temperatuur die varieert van 15 – 125 oC. Het water wordt opgepompt en het afgekoelde water verdwijnt weer via een injectieput in de bodem, op enige afstand van de plaats waar het vandaan komt. Beide putten samen heten een doublet.  

Doublet met productie- en infiltratieput. Afbeelding afkomstig uit: Stappenplan geothermie voor de glastuinbouw, december 2013

Aardwarmte komt van verschillende diepten

Tot 500 meter wordt meestal gesproken van bodemwarmte. Het water op die diepte is ongeveer 30 °C. Opwarming gebeurt door de instraling van de zon. Met een warmtepomp wordt dat verder verwarmd tot 60 °C. De pomp is individueel aan te sluiten op redelijk geïsoleerde huizen of gebouwen. Vaak wordt het koude water in de zomer voor koeling gebruikt en dan na opwarming teruggepompt in de bodem, waar het in de winter weer wordt opgepompt voor verwarming. We spreken dan van koude- en warmteopslag (KWO), waarvan trouwens allerlei varianten zijn.

Dieper dan 500 meter wordt het water door de aarde zelf op temperatuur is gebracht. Daarom spreken sommigen dan pas van aardwarmte of geothermie.  Op 2000 meter diepte is de temperatuur van het water 50oC en die loopt op tot wel 125oC op 4000 meter. De warmtebron is overigens niet het binnenste van de aarde, maar in die lagen aanwezige radioactieve elementen. Kernenergie is dichterbij dan je denkt. Het water wordt verder verwarmt met een warmtepomp of staat zijn warmte via een warmtewisselaar af voor gebruik. 

Met ultradiepe geothermie, tussen 4-6 km kan water met een temperatuur tot 200°C worden gewonnen. Deze warmte is geschikt voor toepassing in de industrie, bijvoorbeeld papierfabricage. In Nederland is dit nog niet aan de orde.  

Bekijk hier een kort filmpje over de winning van aardwarmte: 

Aardwarmte heeft veel voordelen. Nadelen ook, maar deze betreffen vooral neveneffecten van het boren.

Voordelen
  • Bronnen kunnen op veel plaatsen worden aangeboord.
  • Het gaat om hernieuwbare energie.
  • De exploitatiekosten zijn voorspelbaar.
  • Bij winning en transport komt nauwelijks CO2 of fijnstof vrijdag Het gebruikte water wordt opgepompt en stroomt in de aarde terug.
  • De exploitatie geeft geen geur-, stof- of geluidsbelasting en heeft weinig ruimte nodig.
  • De productie is weersonafhankelijk.
  • Er zijn geen effecten voor mens, dier, plantengroei en ondergrond.
Nadelen
  • In natuurbeschermingsgebieden en wingebieden voor drinkwater mag niet worden geboord.
  • In aardbevingsgebieden mag niet of met strenge veiligheidsmaatregelen worden geboord.
  • De investering is omvangrijk en de onzekerheid groot.
  • Geothermische energie in Nederland zit vaak erg diep.
  • Bij boring van de putten bestaat een kleine kans op trillingen, die ervaren kunnen worden als een lichte aardbeving.
  • Als de beide putten te dicht bij elkaar zitten kan het voorkomen dat het koude water vermengd raakt met het warme water en dit niet meer voldoende opwarmt.

Bijna onbeperkte bron van warmte

Jos Limberger is enige tijd geleden aan de Universiteit van Utrecht gepromoveerd op de ontwikkeling van geothermie. Hij berekent dat wereldwijd de exploiteerbare hoeveelheid aardwarmte in de orde van grootte ligt van het totale jaarlijkse mondiale energieverbruik.

Uit de studie WARM die in opdracht van Energie Beheer Nederland (EBN) door Berenschot en Panterra Geoconsultants is uitgevoerd, blijkt dat het mogelijk om in Nederland 2,6 miljoen huizen en gebouwen (gelijk aan 88 petrajoule) met aardwarmte van warmte te voorzien. 

Het opzetten van een grootschalig productiesysteem vereist grote investeringen.  Wereldwijd hebben 49 landen samen in de periode 2014 – 2017 ongeveer $20 miljard geïnvesteerd in geothermie.  Om de verhoudingen te bepalen: Shell alleen al investeerde in die periode $25 miljard in het zoeken naar nieuwe olievelden. Nederland heeft naar verhouding een forse bijdrage geleverd aan het onderzoek naar geothermie: In de eerste helft van 2018 alleen al is er bijna een half miljard toegezegd aan subsidie. Hier mag overigens het pionierswerk dat in de glastuinbouw is verricht, waar al enkele decennia aardwarmte wordt gebruikt, niet onvermeld blijven. Dit heeft veel kennis opgeleverd onder andere over het vermijden van de risico’s bij het boren. Hetzelfde geldt voor het onderzoek naar het gebruik van mijnwater in Zuid-Limburg.

Midden- en hoge temperatuur warmte

In mei 2018 heeft het Platform Geothermie het Masterplan aardwarmte in Nederland, een brede basis voor een duurzame warmtevoorziening gepubliceerd. Dit rapport moet ertoe leiden dat aardwarmte samen met duurzame restwarmte op substantiële wijze gaan bijdragen aan de toekomstige vraag naar warmte. De huidige productie van 3 petajoule neemt daarbij toe naar 50 petajoule in 2030 en tot meer dan 200 petajoule per jaar in 2050. Van deze 200 petajoule zal ongeveer 40% geleverd zal gaan worden via warmtenetten. Om dit doel te bereiken moet het aantal doubletten groeien van de huidige 14 naar 175 in 2030, en vervolgens naar 700 in 2050.

Door aanzienlijke schaalvergroting en professionalisering kunnen de kosten van het zoeken naar bronnen en de exploitatie daarvan aanzienlijk worden verlaagd.

Binnen het project WARM is een reeks Detailstudies regionale potentie uitgevoerd. Deze hebben de potentie voor aardwarmte als duurzame warmtebron voor elke Regionale Energie Strategie-regio onderzocht voor gebruik in de gebouwde omgeving (middellage en hoge temperatuur) voor de glastuinbouw en de industrie. Voor elk van de 35 regio’s is het nodige kaartmateriaal beschikbaar wat een realistische inschatting van het gebruik van aardwarmte vergemakkelijkt.  Mede op grond van de veelbelovende gegevens heeft Amsterdam onlangs een vergunning aangevraagd om met proefboringen te mogen starten.

De groene plekken op de onderstaande kaart zijn de meest kansrijke plaatsen om aardwarmte te exploiteren.

Afbeelding: Samenvattende kaart: De groengekleurde oppervlakten zijn de kansrijke plaatsen voor minimaal midden temperatuur (MT) aardwarmte. Bron: Eindrapport WARM

Lage temperatuur warmte

Het gebruik van aardwarmte met lage temperatuur (afkomstig tussen 250 – 1250 meter onder het oppervlak) is een welkome aanvulling op de winning van aardwarmte vanuit diepere lagen. Voor deze laatste is het boren veel gecompliceerder en duurder. Voor de eerste is horizontaal boren mogelijk. Het voordeel daarvan is dat het boren van putten voor winning en retourstroom kan plaatsvinden vanaf één plek en de capaciteit wordt verhoogd (figuur beneden). Bovendien is er al meer kennis van de beschikbaarheid van warmtebronnen met lage temperatuur in de ondergrond in vergelijking met bronnen op grotere diepte.

Afbeelding: Een vergelijking tussen standaard geothermisch boren en boren naar aardwarmte met lage temperatuur – Illustratie: Visser & Smit Hanab

Bij lage temperatuur warmte worden individuele of collectieve warmtepompen gebruikt om de temperatuur van het water te verhogen van naar 60°C. Dit maakt verwarming mogelijk van tamelijk goed geïsoleerde huizen (label B-C) zonder grote veranderingen in het verwarmingssysteem. Dit is een belangrijke toegevoegde waarde ten opzichte van all-electric oplossingen. Deze zijn vooralsnog alleen toepasbaar in goed geïsoleerde huizen en gebouwen (label A – A++). In dit geval gebruiken warmtepompen buitenlucht en deze verwarmen het water tot ongeveer 30°C.

Nog interessanter is om zo’n systeem te integreren in smart thermal grid. Hierin wordt behalve lage temperatuur warmte ook industriële restwarmte gebruikt en opgeslagen. CE Delft stelt vast dat ongeveer 4,6 miljoen huishoudens in Nederland en ook veel bedrijven kunnen worden bediend door een dergelijk concept. Als de beschikbaarheid van industriële restwarmte vermindert, dan kan deze worden vervangen door warmer water uit dieper gelegen lagen ‘bij te mengen’. 

Voorbeeld van een smart thermal grid met een bronnenmix waarin aardwarmte een van de onderdelen is. Bron: Eindrapport WARM

Er is op veel plaatsen ter wereld en zeker in Nederland, sprake van een inhaalrace om de toepassing van aardwarmte op grote schaal mogelijk te maken. Had grootschalig onderzoek 20 jaar geleden begonnen, dan was het vertrouwen om op soepele wijze ‘van het gas af’ te kunnen gaan, aanzienlijk groter geweest. 

De stiefdochters van de milieuwetenschap (2): Biomassa

Het kabinet is van mening dat bij de realisering van een klimaat-neutrale en circulaire economie een belangrijke rol is weggelegd voor duurzame biomassa. Het gebruik van biomassa vanuit een milieuoogpunt is volgens sommigen onontkoombaar en volgens anderen verwerpelijk.

Er is aan de SER een advies gevraagd en die heeft het Planbureau voor de Leefomgeving ingeschakeld, waarover later meer. Eerst ga ik in op de vraag wat is biomassa en waarvoor wordt deze gebruikt.

Wat is biomassa?

In principe is biomassa alle stof van organische oorsprong die organismen (vooral planten en dieren) produceren. Stoffen van organische oorsprong, die door geologische processen zijn getransformeerd zoals steenkool, olie, aardgas en krijt, worden er niet toe gerekend. Er worden vier productiestromen en rest- of nevenstromen onderscheiden. 

Bij productiestromen gaat het om de opbrengst van de agrarische sector, de bosbouw en de visserij en alles wat daarvan wordt gemaakt.

Primaire reststromen omvatten alles dat tijdens de productie vrijkomt, zoals stro, mest en takken.

Secondaire reststromen omvatten alles wat vrijkomt tijdens het verwerkingsproces, zoals kaf, bietenpulp en zaagsel.

Tenslotte, tertiaire reststromen omvatten alles wat na gebruik van producten vrijkomt, zoals rioolwaterzuiveringsslip, GTF en zaagsel.

Het navolgende gaat over het al dan niet noodzakelijk zijn van productiestromen voor andere doelen dan het voeden en kleden van de mensheid.

Te denken valt aan de productie van tarwe, suikerriet en -biet voor de (bio)chemische industrie (bio-ethanol) ter vervanging van fossiele grondstoffen. Deze discussie spitst zich toe op de vraag of dergelijke productstromen concurrerend zijn met de voedselproductie, het areaal van de nog bestaande oerbossen verder verkleinen en meer in het algemeen schadelijk zijn voor de biodiversiteit. Overigens betreft de vraag van het kabinet aan de SER een ‘integraal duurzaamheidskader’, waarbij terecht ook het duurzame karakter van de voedselproductie wordt betrokken.

Al meer dan 150 jaar produceert de Goudse vestiging van Croda ‘oleochemische’ halffabricaten uit hernieuwbare oliën en vetten. Deze hebben inmiddels een breed scala aan toepassingen gekregen zoals cosmetica, verf, coatings, smeermiddelen en plastics.

Het gebruik van biomassa

Behalve voor voeding en kleding kan biomassa worden toegepast als grondstof en hoge temperatuur warmte voor de chemische industrie, biobrandstof voor vervoer, verwarming voor de gebouwde omgeving en de glastuinbouw, elektriciteit, materialen (hout, stro, riet, vlas en hennep) en bodemverbeteraar in de landbouw. 

Het gaat bij het gebruik van biomassa veelal niet om één techniek, maar om een combinatie van verschillende technieken en verschillende toepassingen. Dit heet meervoudige verwaarding in samenhang met cascadering; dat is hoogwaardig gebruik van de biomassa. Daarom werken AkzoNobel, Cosun, DSM, Energy Academy Europe, Energieonderzoek Centrum Nederland, FrieslandCampina, Gasunie, Groen Gas Nederland, Havenbedrijf Rotterdam en diverse ministeries samen aan een aantal projecten.

Een daarvan is de bioraffinaarderij die RWE, Nouryon, Avantium, AkzoNobel, Chemport Europe en Staatsbosbeheer opzetten in Delfzijl. Avantium ontwikkelt daar recyclebare bioplastics, Nouryon maakt er grondstoffen voor de chemische industrie en RWE gebruikt de reststoffen uit de fabriek voor energieopwekking. De gebruikte biomassa omvat lokaal verkregen houtsnippers en pulp en andere bijproducten uit de landbouw.

Diverse biobased-toepassingen zijn al concurrerend met producten van fossiele herkomst. Dit vooral vanwege hun unieke eigenschappen, maar veel minder vanwege de kostprijs. Biobased PET en het nieuwe biopolymeer PLA (ook biologisch afbreekbaar in speciale afvalverwerkingsinstallatie!) kennen momenteel de snelste marktgroei[1].

Het AkzoNobelterrein in Delfzijl

Gas blijft als grondstof en brandstof van wezenlijk belang voor de chemische industrie. De geschatte behoefte aan gas, nadat Nederland ‘van het gas af’ is, wordt geschat op ruim 2 miljard kubieke meter. Door superkritische watervergassing, een proces ontwikkeld door de Gasunie en SCW Systems kan de hoeveelheid geproduceerd gas uit een hoeveelheid natte biomassa, zoals rioolslib en mastoverschotten, vervijfvoudigd worden ten opzichte van de gangbare vergistingstechniek. 

De CO2-uitstoot van dit gas is 35% lager is dan die van aardgas. 

Bioraffinage vormt het equivalent in de biobased economy van de huidige olieraffinaderijen. De duurzaamheid van deze technologie staat op zich niet ter discussie bij gebruik van materiaal dat er toch al is. Als het materiaal speciaal voor dit doel wordt gemaakt, bijvoorbeeld palmolie, dan ontstaat er terecht veel meer discussie.

Zo bleef de discussie bij de bouw van de BioWarmte Installatie Lage Weide van Eneco beperkt. De installatie draait op duurzaam verkregen houtafval uit regulier park-, plantsoen- en bosonderhoud in de regio. Deze installatie zal uiteindelijk 40 procent van de huidige warmteproductie voor de stadswarmte in Utrecht en Nieuwegein verzorgen. Daarentegen heeft Milieudefensie overwegende bezwaren tegen de vestiging van een biodiesel raffinaderij in Rotterdam omdat daarvoor palmolie wordt gebruikt. Deze zou afkomstig zou zijn van plantages op 10.000 hectare gekapt bosgebied.

Het debat over biomassa

Er bestaat brede overeenstemming over het feit dat de Parijse akkoorden niet haalbaar zijn zonder het gebruik van biomassa. Omdat het gebruik van biomassa veel weerstand oproept heeft het kabinet de SER om advies gevraagd, die het Planbureau voor de leefomgeving (PBL) daarbij heeft ingeschakeld. Het PBL heeft op zijn beurt aan De Gemeynd en aan MSG Sustainable Strategies gevraagd om de verschillende standpunten en de daarbij gebruikte argumenten in kaart te brengen. Dit heeft geleid tot een vijftal perspectieven, waarbinnen uiteenlopende argumenten relevant zijn, die het PBL uitvoerig documenteert en confronteert met recent wetenschappelijk onderzoek.

De weerstand tegen biomassa kent verschillende gradaties:

  • Voor- en tegenstanders zijn het erover een dat er is een blijvende rol is weggelegd voor biomassa als materiaal (papier, karton en zaaghout voor de bouw en als vervanging van beton en staal) en als grondstof voor de chemie.
  • Als energetische toepassing onvermijdelijk is om de duurzame energie- en klimaatdoel-stellingen te halen, dan vindt een deel van de tegenstanders dat dit moet gebeuren waar weinig of geen alternatieven beschikbaar zijn, zoals in de lucht- en zeescheepvaart.
  • Biomassa die van buiten Europa wordt ingevoerd staat onder ernstige verdenking niet afkomstig te zijn uit duurzame bronnen, maar uit plantages waarvoor oerbos is gekapt. Het wantrouwen is minder wanneer biomassa afkomstig is uit Nederland en eventueel de Europese Unie. 
  • Tegen het gebruik van biomassa voor de opwekking van elektriciteit of warmte zijn veel bezwaren. Ook vanwege de schaal waarop dit gebeurt.

De fundamentele vraag is waarom biomassa een duurzame energiebron wordt genoemd, terwijl bij verbranding ervan CO2 vrijkomt.

Het antwoord is dat deze vrijgekomen CO2 eerder door de verbrande biomassa was opgeslagen. Verbranding veroorzaakt dus geen nieuw CO2. Dit antwoord lijkt een gelegenheidsargument, maar het wordt wereldwijd gebruikt omdat anders de Parijse akkoorden vrijwel zeker onhaalbaar zouden zijn[2]: In 2019 zorgde biomassa in Nederland voor 50 procent van de groene stroom en 80 procent van de groene warmte. Compenseer dat maar eens met zonnepanelen en windmolens!

Regenwoud in Borneo dat plaats maakt voor palmolieplantages. WWF Zweden.

De discussie over biomassa kan eindigen in een patstelling of in een werkbaar compromis. In al zijn eenvoud houdt dit in (1) alleen die biomassa duurzaam te beschouwen waarvan onomstotelijk vaststaat ze duurzaam is geproduceerd en (2) het gebruik van duurzame biomassa voor de productie van elektriciteit of warmte tot een nader te bepalen tijdstip toe te staan als een tussenoplossing. 


[1] In hoofdstuk 3 ‘De circulaire stad’ van mijn boek ‘Steden van de toekomst. Humaan als keuze. Smart waar dat kan’ ga ik uitgebreider in op de begrippen bio-based en biologisch afbreekbare kunststoffen. Dit boek kan Dit boek kan worden gedownload via: https://www.dropbox.com/s/ytdadwgdsdw6zke/Looking%20for%20the%20city%20of%20the%20future%20NL.pdf?dl=1

Er is een beperkt aantal hardcopy’s (180 p) beschikbaar. Maak daarvoor €20,00 over op IBAN NL35INGB0001675550 t.n.v. H. van den Bosch o.v.v. naam en adres en het boek wordt per omgaande toegestuurd.

[2] Het argument is op zich valide, als het CO2 betreft die vrijkomt uit de verbranding van biomassa die jonger is dan 1990., het basisjaar voor de berekening van de vermindering van de CO2-uitstoot. Echter, houdt iemand bij of de aanplant al was bedoeld als compensatie voor uitstoot elders? Dan gaat dit argument niet meer op!

De stiefdochters van de klimaatwetenschap (1) Geo-engineering

Is het mogelijk om klimaatverandering tegen te gaan door de natuur te beïnvloeden in plaats van alternatieven voor koolstofhoudende brand- en grondstoffen te ontwikkelen?

Donald Trump was ervan overtuigd, een groep natuurwetenschappers denkt van wel, een grotere groep denkt dat, als het al kan, het een riskant middel is en milieuactivisten zijn fel tegen[1]. Populair is geo-engineering in elk geval niet.

In deze post bespreek ik drie manieren om de opwarming van de aarde te verminderen, naast de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen: 

  • Beïnvloeding van de instraling van de zon (SRM, solar radiation management), 
  • Uit de atmosfeer of de oceanen verwijderen van CO2 (CDR, carbon dioxide removal)
  • Opvangen en opslaan van CO2 (CCS, carbon capture and storage). 

Deze laatste methode is het minst controversieel.

Beïnvloeden van de instraling door de zon

De uitbarsting van de Mount Pinatubo op de Filippijnen in 1991 bracht 20 miljoen ton zwaveldeeltjes in de lucht met als gevolg dat gedurende een jaar de gemiddelde temperatuur op aarde 0,5oC daalde. Dit zette wetenschappers aan het denken. Het is niet moeilijk om zo’n effect ook met vliegtuigen of ballonnen te bewerkstelligen. Gesproken wordt dan over SAI, stratospheric aerosol injection. Schattingen van de kosten lopen uiteen van $2,5 – $140 miljard. De universiteiten van Harvard en Delft doen onderzoek op dit gebied, vooralsnog uitsluitend aan de hand van computermodellen. De grote vraag is. Heb je de spreiding van de zwaveldeeltjes door de stratosfeer met zijn krachtige windsystemen in de hand?. De uitbarsting van de Mount Pinatubo had wereldwijde gevolgen: Droogte in de Sahel, met honderdduizenden doden tot gevolg en overmatige regenval in het zuiden van de VS. 

Er zijn nog andere methoden om de instraling van de zon te beïnvloeden zoals huizen wit maken, wolken lichter kleuren door er zeezout in te pompen en ook het plaatsen van tienduizenden km2 aan spiegels in de woestijn. De scepsis is begrijpelijk. Voor de kosten van al deze maatregelen, kan de uitstoot van CO2 substantieel worden teruggedrongen[2].

Verwijderen van CO2 uit lucht en water

SRM mag weinigen overtuigen, feit blijft dat vrijwel alle klimaatwetenschappers het erover eens zijn dat met beperking van de CO2-uitstoot alleen, de Parijse doelstellingen niet gehaald worden. 

In zijn laatste rapport[3] benadrukt het gezaghebbende Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) de noodzaak van ‘negatieve emissie’ zelfs tot ver in de 22ste eeuw, in aanvulling op alle voorgenomen inspanningen om de uitstoot van broeikastgassen terug te brengen. Het is immers niet de CO2-uitstoot zelf die de opwarming van de aarde veroorzaakt, maar de ontzaglijke hoeveelheid CO2-equivalenten die zich inmiddels in de atmosfeer bevindt.

Negatieve emissies – bron: World Resources Institute

Verwijderen van CO2 kan op natuurlijke en op kunstmatige wijze. Planten, bossen, de aarde en de oceanen nemen elk jaar ongeveer de helft op van de geproduceerde CO2. Probleem is dat de opnamecapaciteit van de aarde daalt door het kappen van bossen en de geïndustrialiseerde landbouw. Maar ook dat de zeeën steeds zuurder worden wat ten koste gaat van het zeeleven, denk aan de koraalriffen. Stoppen met de kap van bestaande bossen en radicale verandering van het agrarisch bodemgebruik zijn essentieel. Aanplant van nieuwe bossen ook, vooral met het oog op de toekomst.

Methoden om COuit de lucht te verwijderen

Hoe kan, behalve door de natuur zelf, koolstof aan lucht en water worden onttrokken? Een betrekkelijk eenvoudige, maar kostbare techniek is DACS, direct air capture with storage, het op grote schaal filteren van de lucht. Een veelbelovende methode leek het stimuleren van de groei van algen met ‘ijzerbemesting’ van de zeewateren. Algen leggen CO2 vast en na hun dood zouden ze zinken naar de bodem van de oceaan, ware het niet dat voor het zover is, ze al fungeren als visvoer en in de voedsel kringloop terechtkomen. Het mineraal olivijn bindt eveneens CO2 maar daarvan zijn dan miljarden tonnen per jaar nodig. Eenvoudiger is de kunstmatige ondergrondse productie van houtskool (biochar).  Ook zijn er kunstmatige bomen ontworpen die 33x zo veel CO2 uit de lucht halen dan gewone bomen, dat vervolgens opgeslagen kan worden. 

Direct air capture – bron: Carbon Engineering

Opvang bij de bron en opslag (CCS)

Het gaat hier om te voorkomen dat geproduceerd COin lucht of water komt. Vaak genoemd wordt het uitbreiden van de productie van biogas en daarbij vrijkomend CO2 afvangen (BECCS; bioenergy with carbon capture and storage). Deze methode ondervangt niet het groeiende bezwaar tegen biomassa zelf, namelijk het permanente risico dat de productie ervan ten koste gaat van de voedselproductie en met name van bosgebieden (zie mijn volgende blogpost). 

Zeker voor Nederland geldt dat er voldoende aanleiding is om in een aantal industrieën CO2 op te vangen. Tegenstanders vrezen dat dit deze industrieën in dat geval minder haast maken met de ontwikkeling van koolstofvrije productietechnieken. Uit onderzoek van de universiteit van Delft in opdracht van Natuur & Milieu, blijkt dat vooral in de ijzer- en staalindustrie en bij waterstof- en ammoniakproductie koolstofvrije productietechnieken nog op zich zullen laten wachten[4]. Hier is CCS aan de orde. Het Klimaatakkoord begrenst de subsidiëring van CCS voor de ontwikkeling van dergelijke technieken, waarmee een deel van de bezwaren wordt ondervangen. Verder is in het akkoord afgesproken dat de opslag van afgevangen CO2 in voormalige gasvelden onder de zeebodem zal plaatsvinden.

De ontwikkeling van CCS gaat vooralsnog traag vanwege de financiële risico’s.

Porthos is een van de weinige consortia die ermee begonnen is. Dit is een joint venture van het Havenbedrijf Rotterdam, de Gasunie en EBN die in 2024 de eerste CO2 onder de grond kan brengen.

Het is terecht dat universiteiten geo-engineering onderzoeken.

De stelling dat mensen niet zouden mogen ingrijpen in natuurlijke processen houdt geen stand. Dat is vanaf het begin van de mensheid gebeurd. We zijn nu voor het eerst in de geschiedenis in staat de directe en indirecte effecten van dergelijke ingrepen te doorgronden. Deze kennis is een verbindende voorwaarde voor de toepassing van geo-engineering. Echter, ondanks mét wat er nu aan kennis is, zijn de vooruitzichten op grootschalige toepassing nog beperkt en dat is, met het oog op de uitvoering van de Parijse akkoorden een probleem.


[1] https://www.vn.nl/geo-engineering-klimaatverandering/

[2] Daan Boezemen & Henk Donkers: Draaien aan de thermostaat van de atmosfeer. Geografie, april 2014 

[3] https://www.ipcc.ch/sr15/

[4] https://www.natuurenmilieu.nl/wp-content/uploads/2020/12/Rapport-Kosteneffectieve-alternatieven-voor-CCS_Def.pdf