Smart grid: waar sociale en digitale innovatie samenkomen

Als consumenten ook elektriciteit gaan produceren zijn zowel digitalisering van het netwerk als de vorming van energiecoöperaties een harde noodzaak

Advertenties

 

Electricity supply - picture Pxabay
Elektriciteitsvoorziening – beeld Pixabay

 

De ontwikkeling van ‘smart grids’ (slimme elektriciteitsnetten) leent zich goed om het belang van digitale innovatie te illustreren. Het is ook een voorbeeld van de manier waarop digitale en sociale innovatie elkaar nodig hebben[1].

Elektriciteitscentrales maken nu nog gebruik van een infrastructuur die in zijn geheel is ontworpen voor gecentraliseerde elektriciteitsopwekking, gekenmerkt door eenrichtingsverkeer van producent naar consument.

Naar een gedecentraliseerde elektriciteitsvoorziening

De netwerkstructuur van de toekomst zal een meer gedecentraliseerd karakter hebben en veelal bestaan uit twee of drie lagen. Deze gelaagdheid zal bijdragen aan de stabiliteit van de stroomvoorziening, maar dat kan alleen dankzij vergaande digitalisering. Deze nieuwe structuur is voorop in ontwikkeling. In 2016 werd wereldwijd ongeveer $ 47 miljard besteed aan infrastructuur en software om het elektriciteitssysteem flexibeler te laten werken, hernieuwbare energie te integreren en klanten beter te bedienen.

Steeds meer huishoudens beschikken niet alleen over energie-verbruikende apparaten, maar ook over voorzieningen om elektriciteit op te wekken en op te slaan (warmtepompen, fotovoltaïsche apparatuur, elektrische voertuigen, stationaire batterijen). Veel energieconsumenten worden ook producenten van hun eigen energie (prosumenten) en daarmee ‘beheerders’ van een eigen mini-net. Ze interfereren hiermee met de gangbare stroomvoorziening en dit kan de stabiliteit van het hoofdnet beïnvloeden. Een gevolg kan zijn om de roep om het hoofdnet te verzwaren, wat  miljarden kost.

Digitalisering: voorwaarde voor decentralisering

Het alternatief is om hoofdnet en mini-netten met elkaar laten communiceren. Het beheer van de productie van energie in grootschalige krachtcentrales (inclusief wind- en zonneparken) zal dan plaatsvinden in samenhang met de regulering van de in- en uitstroom van elektriciteit van het hoofdnet naar de mini-netten. Dat kan ook inhouden dat er signalen worden gegeven aan huishoudens om batterijen te laden of te ontladen en zelfs om de productie van energie te stoppen.

De beheersing van de verschillende elektriciteitsstromen vraagt om een geautomatiseerd monitoring- en controlesysteem. De uitwisseling van gegevens tussen mini-netten en hoofdnet heeft veel privacyaspecten, vooral als de netbeheerder toegang invloed krijgt op wat zich ‘achter de meter’ afspeelt. Om deze reden is een tussenlaag tussen hoofdnet en mini-netwerken van prosumenten zeer gewenst.

Het zijn lokale energiecoöperaties die de laag vormen tussen huishoudens en hun mini-netten en het hoofdnet, beheerd door de netbeheerder en van stroom voorzien door elektriciteitsbedrijven. Over coöperaties heb ik elders geschreven[2].

De energiecoöperatie: noodzakelijke schakel in energiebeheer

Een energiecoöperatie is een samenwerkingsverband van een kleine of middelgrote groep huishoudens. Huishoudens kunnen hierdoor hun overschotten en tekorten aan stroom onderling uitwisselen zonder directe tussenkomst van de netbeheerder of de elektriciteitsproducenten. De netbeheerder krijgt te maken met de overschotten en tekorten van het lokale net als geheel, waarmee de noodzaak om te interfereren in de mini-netten van individuele huishoudens vervalt.

De regulering van de stroom van en naar de mini-netten vindt plaats op coöperatieniveau. De coöperatie kan haar regulerende taak verder versterken door de ontwikkeling van lokale energiebronnen (wind- of zonnepark of aardwarmte) en de opslag daarvan in een districsbatterij. Het is zelfs mogelijk om lokale netwerken tijdelijk los te koppelen van het hoofdnet. Hierdoor ontstaat een situatie van autarkie, waardoor de veerkracht van het netwerk toeneemt bij storingen en calamiteiten[3].

 

Smart grid bron Phoenix contact
Een Smart grid: Afbeelding: Phoenix Contact

 

Flexibele energieprizen: basis voor stabiliteit stroomvoorzienig

In een drievoudig gelaagde netwerkstructuur moeten vraag en aanbod van energie op twee plaatsen in evenwicht worden gehouden: Tussen huishoudens en energiecoöperatie en tussen energiecoöperatie en netbeheerder en elektriciteitsmaatschappijen. Deze structuur is een garantie voor stabiliteit in de energievoorziening op elk van de drie niveaus. Flexibele prijzen voor elektriciteit spelen hierbij een belangrijke rol. Dankzij het feit dat stroomproductie en -consumptie real-time worden gevolgd, kan de prijs van de elektriciteit van minuut tot minuut worden vastgesteld. In eerste instantie voor de coöperatie als geheel, maar eventueel ook voor elk huishouden afzonderlijk. Dit laatste kan aan interessant zijn voor huishoudens die zelf veel investeren in opslagcapaciteit en de batterijen volledig vullen als de prijs van elektriciteit laag is. Dit alles gebeurt langs digitale weg zonder tussenkomst van mensen, op basis van vooraf onderhandelde algoritmen.

Lage prijzen kunnen bijvoorbeeld resulteren in het automatisch laden van alle beschikbare batterijen, maar tegelijkertijd kunnen de elektriciteitsmaatschappijen besluiten om een deel van de stroom te gebruiken voor de productie van waterstof om zo de voorraad van duurzame energie aan te vullen.

De onderstaande video illustreert hoe een slim lokaal netwerk kan werken:

Dankzij de tussenkomst van een energiecoöperatie wordt Interferentie met de privacy van individuele prosumenten weliswaar niet beperkt, maar wel inzichtelijk gemaakt. Bovendien weten ze precies waaruit deze interferentie bestaat en zijn ze bij de sturing ervan betrokken.

Digitale en sociale innovatie komen samen

De energiecoöperatie is een plaats waar technische en sociale innovatie samenkomen[4]. Prosumenten beslissen samen over de algoritmen die de stroom van elektriciteit binnen het lokale netwerk beheren. Bijvoorbeeld wanneer alle beschikbare batterijcapaciteit wordt gebruikt (de inkoopprijs is laag) en wanneer stroom wordt verkocht aan het hoofdnet (de prijs is hoog). Zie hiervoor een kleinschalig voorbeeld in Amsterdam. Maar ze bepalen onder extreme omstandigheden ook wanneer huishoudens de productie van elektriciteit moeten matigen, bijvoorbeeld omdat de collectieve opslagcapaciteit van de coöperatie vol is en de capaciteit van het hoofdnet maximaal benut is waardoor de verkoopprijs van elektriciteit aan het hoofdnet negatief is. Waar de leden van de coöperatie samen de algoritmen binnen de coöperatie vaststellen, onderhandelen hun vertegenwoordigers met over de algoritmes van de netbeheerder en de betrokken elektriciteitsbedrijven.

Wellicht nog belangrijker is dat de leden van een coöperatie samen worden geconfronteerd met een steeds groter aantal opties om gezamenlijk energie te produceren, bijvoorbeeld door zelf een zonnepark te ontwikkelen of door collectieve deelname aan de bouw van een windmolen. Op lange termijn zijn deze opties veel goedkoper dan elk dak vol te leggen met zonnepanelen. Elders schreef ik over de kleine gemeenschap van Feldheim (Duitsland) die energie-autarkisch werd door collectieve besluitvorming, gedreven door het streven naar de laagst mogelijke kosten[5].

Het elektriciteitsnet van de toekomst zal de waarden van digitalisering en menselijke samenwerking omarmen: Het zal actieve sturing door prosumenten van vraag en aanbod van elektriciteit mogelijk maken en het gebruik van schone energie stimuleren.

[1]Deze post bevat veel informatie uit een recent boek: Promoting Digital Innovations to Advance Clean Energy Systems. Geredigeerd door Varun Sivaram, juni 2018. Dit boek kan gratis worden gedownload: https://cfrd8-files.cfr.org/sites/default/files/report_pdf/Essay%20Collection_Sivaram_Digital%20Decarbonization_FINAL_with%20cover_0.pdf

[2]https://www.expirion.nl/blog-19–energietransitie–samenwerken-verrijkt.html

[3]https://www.fastcompany.com/90263250/this-new-florida-neighborhood-has-zero-emissions-tons-of-smart-tech-and-is-hurricane-proof?utm_source=postup&utm_medium=email&utm_campaign=Fast%20Company%20Daily&position=2&partner=newsletter&campaign_date=11082018

[4]https://wp.me/p32hqY-1Ei

[5]https://www.expirion.nl/blog-20–feldheim–100–energie-autarkisch.html

 

Transitie naar duurzame energie gaat veel te langzaam

Het terugdringen van CO2-uitstoot gaat met het huidige beleid veel te langzaam. Extra maatregelen per direct zijn nodig ook om het besef van urgentie te versterken

Duurzaamheid - Snelheid 100Het onlangs verschenen rapport van het UN Intergovernmental Panel on Climate Change[1](IPCC) vat in ruim 30 pagina’s nog eens alle evidentie samen voor de relatie tussen opwarming van de aarde en uitstoot van broeikasgassen (waaronder CO2).

Het is allemaal niets nieuw, maar het is niettemin schokkend te lezen dat als het niet lukt om de CO2-emissie in 2050 tot nul te reduceren, delen van Miami dan al onder water staan, de koraalriffen bijna dood zijn en grote delen van West Afrika woestijn zijn geworden met miljoenen migranten als gevolg. Deze ontwikkelingen zijn nu al zichtbaar[2].

Het kwaad is nog niet geschiedt, maar radicale maatregelen zijn nodig en wel op veel kortere termijn dan we denken te hebben.

Eigenlijk draait alles om één maatregel, het stopzetten van het gebruik van fossiele brandstoffen niet voor 2050 maar eerder[3].

De technologieën zijn aanwezig: windmolens, zonnepanelen, aardwarmte en warmtepompen. We moeten bouwen en bezwaarprocedures beperken. Daarnaast is het nodig om CO2 op te slaan en uit de atmosfeer halen. De kosten van zijn gigantisch, ongeveer 2,5% van het BNP per jaar, maar dit geld betekent ook een stimulans voor de economie.

Stop de verkeerde discussies, zoals die over extra uitgaven voor bewapening omdat een dwaas als Donald Trump dat wil. Maar ook discussies om kernenergie opnieuw in te voeren zijn niet effectief: Ze zaaien verdeeldheid waar eensgezindheid nodig is en hun bouw gaat veel te lang duren.

Tweet Trumo over klimaat

Inmiddels moet er iets gebeuren op de zeer korte termijn. In hoger beroep heeft de rechter de Nederlandse overheid gesommeerd om vóór 2020 de uitstoot van CO2  terug te brengen met 17 megaton extra[4].

De intentie was om op die datum 25% minder CO2-uitstoot te hebben dan in 1990 (toen 220 megaton). Het bestaande beleid zal hoogstens leiden tot een daling tot 183 megaton (17%). De rechter achtte dit ook in hoger beroep onvoldoende en hanteerde een ondergrens van 25%.

Deze extra ombuiging kan, maar brengt ook kosten met zich mee. Eén maatregel daarentegen kost relatief weinig (5 – 10 miljoen) en dat is per direct de maximumsnelheid terugbrengen van 130 naar 100 km per uur en op wegen waar deze 100 km is naar 80 km. Dit levert ongeveer 1,4 megaton per jaar minder CO2-uitstoot op. Stop ook onmiddellijk met investeringen in de uitbreiding van het wegennet.

los-angeles-1396606_960_720

Maatregelen die eveneens effectief zijn, zijn de kilometerheffing en gebruik van gas in plaats van kolen in energiecentrales. De ‘vrijgekomen’ middelen van de afschaffing van de dividendbelasting kunnen bestemd worden voor subsidies aan het bedrijfsleven voor energiebesparende maatregelen.

Overigens kunnen we met zijn allen al vanaf vandaag beginnen met niet harder dan 100 km per uur rijden op de snelwegen. Plak dan wel het bovenstaande plaatje op de achterruit.

[1]http://report.ipcc.ch/sr15/pdf/sr15_spm_final.pdf

[2]https://medium.com/s/story/the-overwhelming-hugeness-of-climate-change-a50d6a59552

[3]https://medium.com/enrique-dans/combatting-global-warming-means-adopting-technology-now-24fcb9ec1383

[4]https://krispijnbeek.nl/2018/10/16/uitspraak-in-hoger-beroep-klimaatzaak/

 

Smart city. Broedplaats voor digitale sociale innovatie in plaats van afzetmarkt voor technologiebedrijven

Digitale sociale innovatie gaat wereldwijd in tegen de manier waarop technologiebedrijven de smart city hebben gecreëerd als afzetgebied voor hun producten

Afbeelding1

Op 4 november 2011 is het begrip smarter city officieel geregistreerd als handelsmerk van IBM. Dit was onderdeel van een campagne om wereldwijd uit te dragen dat stedelijke problemen oplosbaar zijn door deze te benaderen als onderdeel van een beheersbaar systeem…: Op dit moment zijn steden ziek en aan de vooravond van een fatale ineenstorting. Maar zodra nieuwe technologie is geïnstalleerd, komen de problemen onder controle[1]. Uiteraard kon IBM deze technologie leveren.

De verovering van de smart city-markt

Volgens Oda Öderstrom is deze zienswijze een voorbeeld van corporate storytelling. Het gaat daarbij om potentiële klanten in het verhaal te laten geloven ondanks het feit dat het bewijsmateriaal mager was en nog steeds is[2].

Afbeelding2

IBM staat niet alleen. Cisco’s vice-president voor strategie Inder Sidhu beschreef het ‘smart city-spel’ als een grote kans, namelijk een markt van 39,5 miljard dollar[3]. De vooruitzichten zijn explosief gestegen: Het adviesbureau Frost en Sullivan schatte dat de wereldwijde smart city-markt in 2020 $ 1,56 biljoen waard zal zijn. De organisatoren van de zevende Smart City Expo van 26-27 november 2018 in Dubai beloven bedrijven een afzetmarkt van enkele biljoenen.

De pogingen om steden te verleiden tot miljoeneninvesteringen in technologie irriteert me mateloos

Elke euro waarop bedrijven jagen, is belastinggeld van burgers. De relatie tussen de aangeprezen technologieën en stedelijke problemen is twijfelachtig. Wat tot nu toe is bereikt, is teleurstellend[4]. Geen enkele stad ter wereld voldoet aan gangbare definities van een smart city: Een plaats waar technologie met succes wordt ingezet om duurzame welvaart en welzijn voor alle burgers te realiseren[5].

Krachten achter technologische ontwikkeling

Pieter Ballon, VUB-hoogleraar en directeur Smart Cities van IMEC[6] sluit niet uit dat de verworvenheden van de vierde industriële revolutie zoals Internet of things, 3D-printen, big data, wearables en blockchain[7] kunnen bijdragen aan de leefbaarheid van onze steden. Ik ben het daarmee eens, maar zich afhankelijk maken van technologiebedrijven is het laatste wat steden moeten doen om dit doel te bereiken. Zoals het Wereld Economisch Forum stelt, geen enkele technologie is neutraal en de vierde industriële revolutie is dat zeker niet[8]. Toepassing van technologie moet daarom volgens het WEF worden voorafgegaan door een brede beleidsdiscussie over een aantal technologie-gerelateerde ethische vragen

Afbeelding3

De oproep tot zo’n discussie komt waarschijnlijk al te laat.Bas Boorsma schrijft in zijn boek A New Digital Deal[9]: A couple of years ago we believed digitalization to facilitate the emergence of a ‘true’ free market, i.e. an economy based on peer-to-peer principles, collaboration, with small enterprises relying on the network effect and digital tools to conduct business in ways previously reserved for large corporations (New Digital Deal, p.52). Het netwerkparadigma en de platformeconomie zijn echter toegeëigend door grote bedrijven en enkele regeringen.Het kapitalisme, in het bijzonder monopolie-vorming en oligarchie, is versterkt: Digitalization-powered capitalism now possesses a speed, agility and rawness that is unprecedented (New Digital Deal, p.54[10]).

De mogelijkheid tot maatschappelijke sturing van de ontwikkeling van technologie is aan het verloren gaan. Oligopolistische reuzen zoals Apple, Google, Microsoft, Amazon en andere technologiebedrijven nemen het roer over[11]. Ten eerste omdat digitale technologie ons beperkt door de regels in de code, ten tweede omdat ze gegevens vastleggen, verwerken en opslaan, door bijna alles in ons leven te verzamelen. Ten derde bepaalt technologie onze perceptie van de wereld[12].

Compenserende kracht: digitale sociale innovatie

De vraag is of deze ontwikkeling kan worden tegengegaan. Een eerste stap is terugveroveren van invloed vanuit de samenleving op de activiteiten van technologische bedrijven, volledige transparantie van de kosten en baten van de toepassing van technologieën en herstel van de onderlinge concurrentie[13]. Er is echter meer nodig. Dit kan worden samengevat als digitale sociale innovatie[14].

Afbeelding4

Digitale sociale innovatie gaat verder dan maatschappelijk toezicht op de toepassing van digitale technologie en data, wat al een enorme uitdaging is. Het realiseren van maximaal profijt van technologie vereist dat er tussen mensen andere relaties groeien: gebaseerd op samenwerking in plaats van op machtsuitoefening.

Het recente Manifesto for Digital Social Innovation(2017)[15]bevat een lijst met kernwaarden. Hiertoe behoren openheid en transparantie, democratie en decentralisatie, experimenteren en adaptatie, multidisciplinariteit en digitale vaardigheden voor iedereen.

Nadat Ada Colau in 2015 burgemeester van Barcelona werd, begon de stad aan een nieuwe fase in haar kortstondige geschiedenis als zelfbenoemde smart city. Zoals ik elders heb beschreven, werden digitale hulpmiddelen ingezet om het bestuur van de stad te democratiseren, onder meer dankzij open data en open standaarden[16]. De stad verheft privacy, data-soevereiniteit en gegevensbeveiliging tot de centrale elementen van haar digitaal beleid. Het is in de bedoeling om in de eerste plaats het bestuur via participatieve processen open te stellen en in de tweede plaats om ervoor te zorgen dat de stedelijke overheid dienstbaar is op een wijze die de burgers zelf kiezen, in plaats van andersom.

Vanuit een oogpunt van digitale sociale innovatie, is het tegengaan van opwarming van de aarde meer dan de vervanging van fossiele door duurzame energie: Het gaat er vooral om dat mensen samen besluiten hoe en waarom zij de productie en consumptie van energie in de toekomst organiseren.

Hetzelfde geldt voor toekomstige mobiliteitspatronen. Wat de politiek ook beslist en welke soorten auto’s autobedrijven op de markt brengen, burgers moeten samen beslissen hoe hun woonwijken en stadscentra weer leefbaar worden en hoe verschillende mobiliteitsoplossingen daaraan kunnen bijdragen.

De ontwikkeling van citizen science maakt deel uit van deze beweging. Mensen in veel steden verzamelen hun eigen gegevens om leefbaarheid en gezondheidsproblemen te onderzoeken. Onderstaande video is de trailer van de documentaire Citizen Science Revolution, die op 25 oktober in de Waag in Amsterdam in première ging.

Het is hoopgevend om te zien hoe digitale sociale innovatie van de grond is gekomen: DSI Europe heeft 1200 organisaties in kaart gebracht en wereldwijd zijn nog veel meer[17]. Enkele burgemeesters hebben hun betrokkenheid bij digitale sociale innovatie getoond, zoals het legendarische Won Soon Park in Seoul.

De beweging voor digitale sociale innovatie verzet zich tegen het verhaal van de smart city dat grote technologiebedrijven vertellen.  Ze zoekt daarentegen naar manieren om mensen – individueel of collectief – te ondersteunen met technologie. Sociale digitale innovatie verandert de manier waarop mensen samenleven en technologische hulpmiddelen gebruiken als een bijdrage aan een beter leven.

 

[1]http://smartcityhub.com/governance-economy/smart-city-smart-story/

[2]http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/13604813.2014.906716

[3]https://www.fool.com/investing/general/2010/07/21/ciscos-greatest-opportunity-and-greatest-challenge.aspx

[4]https://www.mckinsey.com/~/media/mckinsey/industries/capital%20projects%20and%20infrastructure/our%20insights/smart%20cities%20digital%20solutions%20for%20a%20more%20livable%20future/mgi-smart-cities-full-report.ashx

[5]https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10630732.2014.942092

[6]https://www.agoria.be/nl/De-weg-naar-een-humane-stad-Een-gesprek-met-Pieter-Ballon

[7]https://hackernoon.com/make-smarter-cities-with-blockchain-outlook-and-use-cases-2ce9112a110b

[8]https://www.weforum.org/agenda/2016/10/how-can-we-enjoy-the-benefits-of-the-fourth-industrial-revolution-while-minimizing-its-risks?utm_content=buffer4ee5f&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer

[9]A New Digital Dealby Bas Boorsma (Rainmaking Publications, 2017)

[10]Elsewhere I have compared Bas Boorsma’s view of technology with Alan Greenfields’, one of the most outspoken opponents of the smart city idea: http://smartcityhub.com/technology-innnovation/digital-technology-eats-politics-for-breakfast/

[11]Adam Greenfield: Radical Technologies: The design of every day life. Verso 2017.

[12]https://www.centreforpublicimpact.org/conversation-jamie-susskind-tech-revolution-future-politics/?utm_source=Centre+for+Public+Impact&utm_campaign=0c5d934c79-EMAIL_CAMPAIGN_2018_10_04_08_50&utm_medium=email&utm_term=0_3b8694e112-0c5d934c79-129551513

[13]http://smartcityhub.com/technology-innnovation/digital-technology-eats-politics-for-breakfast/

[14]https://waag.org/en/article/what-not-digital-social-innovation

[15]https://www.dsimanifesto.eu/manifesto/

[16]http://smartcityhub.com/technology-innnovation/barcelona-showcase-smart-city-dynamics/

[17] https://www.nesta.org.uk/blog/social-innovation-the-last-and-next-decade/

Vergeet (even) de autonome auto en denk na over leefbaarheid

Een zinvolle discussie over het gebruik van autonome auto’s is pas mogelijk als we een beeld hebben van de eisen die een leefbare omgeving stelt.

 

Holtenbroek Flat Zwolle (CC)

 

De komst van autonome auto’s staat volop in de belangstelling[1]. De discussie daarover moet echter niet alleen gaan over auto’s maar vooral over leefbaarheid. Dit is het onderwerp van deze post. De tien kenmerken van smart growth, te vinden op de gelijknamige website, geven een goede beschrijving van leefbaarheid[2].  Ik heb tevens dankbaar gebruik gemaakt van een artikel van Rohit Aggerwalda, de man achter Sidewalk Labs Toronto, getiteld First Principles of Urbanism[3].

screenshot kopie

Concentratie en spreiding

Verstedelijking gaat over concentratie van mensen en activiteiten. De aantrekkingskracht van steden is groot. Deze vloeit voort uit de mogelijkheid om contacten te leggen, de aanwezige voorzieningen of de – al dan niet vermeende – kans op werk.  Verdichting wordt ook beleidsmatig gestimuleerd vanwege het doelmatig gebruik van de aanwezige voorzieningen en de geringere kosten per persoon.

Tegenover de baten van concentratie staan ook lasten. Wonen in stedelijke gebieden gaat vrijwel altijd gepaard met hoge huisvestinglasten en verdichting leidt vaak tot overlast. Grote bevolkingsconcentraties stellen hoge eisen aan het beheer van (nuts)voorzieningen en deze schieten in veel steden danig tekort.

Als de balans van baten versus lasten positief is, zal de concentratie van mensen en activiteiten toenemen. Als deze negatief is, neemt spreiding de overhand, vooropgesteld dat de betrokkenen iets te kiezen hebben.

Weg uit de stad

Door groeiende welvaart in de jaren ’50 en ’60 nam de mogelijkheid om te kiezen toe. Toen bleek hoe slecht het met de balans tussen baten en lasten was gesteld: Velen onttrokken zich massaal aan de slechte leefomstandigheden in de steden en verhuisden naar de suburbs. De vrijgekomen ruimte was voor bedrijven en instellingen en voor de armen, voor wie weggaan uit de stad geen optie was. Later moesten ook de armen verhuizen als gevolg van gentrificering.

 

Voorsteden Las Vegas - Pixabay CC

 

Suburbs zijn de ultieme vorm van spreiding en daaraan inherent ruimtebeslag.  Niet alleen om te wonen maar ook voor wegen, zeker in de VS, waar benzine bijna gratis was. Suburbs zijn slaapsteden, want voor werk bleven de bewoners aangewezen op de steden. Omdat suburbs evenmin voorzieningen hadden, droegen zij ook bij aan de opkomt van reusachtige winkelcentra en hypermarkten met nog meer verkeer als gevolg. In Europa gebeurde hetzelfde, zij het op kleinere schaal. Ook investeerden sommige steden- bijvoorbeeld Amsterdam – in betere leefomstandigheden en vond suburbanisatie meer gebundeld plaats door de bouw van tuinsteden. De opzet om daar ook werkgelegenheid te creëren mislukte grotendeels.

De extreme functiescheiding, de noodzaak van massale verplaatsingen overwegend per auto, het enorme ruimtebeslag en de individualisering van de samenleving hebben de balans tussen de baten en de lasten van concentratie versus spreiding ver doen doorschieten. Spreiding in al zijn facetten geldt steeds meer als de voornaamste oorzaak van de achteruitgang van de leefbaarheid van het stedelijk gebied. De noodzaak van massale verplaatsingen over lange afstanden vooral met de auto is een van de in het oog springende kenmerken daarvan.

Terug naar de stad

Stedelijke ontwikkeling wordt heden ten dage vooral bepaald door het streven om de balans tussen baten en lasten van concentratie te herstellen. Door toedoen van de smart growth en de new urbanismmovement weten we hoe dan kan:

  • Gevarieerde huisvesting van kwalitatief goede aard in voldoende mate beschikbaar voor alle inkomensgroepen.
  • Gebruik van nieuwe technieken, bijvoorbeeld bouwen met hout, die leiden tot lagere bouwkosten en gezondere gebouwen.
  • Voldoende ruimte voor voetgangers en tweewielers en minder ruimte voor de auto.
  • Menging van stedelijke functies (wonen, werken en winkelen) waardoor de noodzaak van (verre) dagelijkse verplaatsingen daalt[4].
  • Mix van hoog- en laagbouw, waarbij vooral voor gezinnen met kinderen een makkelijke toegang tot groenvoorzieningen en speelgelegenheid beschikbaar is[5].
  • Gezonde lucht, veel en gevarieerd groen en water.
  • Voldoende mogelijkheden om buiten te flaneren, spelen en recreëren, deels overdekt.
  • Organisatie van place-making activiteiten door de bewoners.
  • Betrokkenheid van de bewoners bij het bestuur.

TorontoVrijwel al deze kenmerken zijn terug te vinden in het ontwerp dat Sidewalk Labs samen met bewoners aan het maken is voor Quayside, een oud haventerrein in Toronto. De collage hiernaast geeft een aantal impressies van het beoogde straatbeeld[6]. Gezien het klimaat is er een hele reeks voorzieningen bedacht om het aantal dagen per jaar, waarop bewoners aangenaam kunnen toeven in de publieke ruimte, uit te breiden.

Voor Jane Jacobs en velen met haar hebben de bovenstaande principes te maken met het herstel van de menselijke maat. Mensen meten echter met verschillende maten. Het gevolg is dat bewoners de voor- en de nadelen van concentratie versus spreiding op een verschillende wijze afwegen. Niet iedereen wil in Manhattan of binnen de grachtengordel wonen.

Gelaagde concentratie

Dit gegeven laat de wenselijkheid, zo niet de noodzaak, onverlet om de baten van concentratie te versterken. Dat kan door concentratie op verschillende schaalniveaus te bekijken. Voor wie wonen in het centrum van een wereldstad te druk is, zijn de suburbs, de parksteden of de vinexwijken niet zonder meer het gedroomde alternatief. Een centrale plek in een middelgrote stad misschien wel. Het streven naar concentratie geldt dus niet alleen voor grote steden, maar ook voor kleinere gemeenten en dorpen. Bovenstaande kenmerken van smart growth zijn op elk van deze niveaus van toepassing.

Christaller_model_1Het gelaagde karakter van concentratie kennen we in Europa maar al te goed. De geograaf Walter Christaller heeft ooit de centrale plaatsen theorie bedacht als het summum van verantwoorde stedenbouw[7]. Met dit principe is niets mis, wel met de gedachte dat het op de tekentafel gerealiseerd kan worden, zoals dat ooit voor de Noordoostpolder is bedacht en uitgevoerd.

In de VS is inmiddels een grootschalige verdichting van de suburbs op gang gekomen. Dit gebeurt door de gedeeltelijke sloop van de traditionele vrijstaande huizen ten behoeve van de bouw van kantoren en appartementen en ‘schone’ industrie maar ook de bouw van assessor dwellings, wooneenheden die vanaf de straat niet onmiddellijk opvallen, maar wel tot een substantiële verdichting leiden[8]. In hun beroemde boek Retrofitting Suburbia zien Ellen Dunham-Jones en June Williamson de renovatie van de suburbane gebieden in de VS als de grootste stedenbouwkundige opgave voor de eerste helft van de 21steeeuw. Ze bespreken 11 strategieën, die daarbij gehanteerd kunnen worden en die vrijwel alle leiden tot verdichting[9]. Een korte samenvatting van hun ideeën is te zien op de onderstaande TED-talk door Ellen Durham-Jones.

Concentratie van mensen en activiteiten verbetert de leefbaarheid van de bebouwde omgeving en trouwens ook de aantrekkelijkheid van de niet-bebouwde omgeving. Dit geldt voor alle steden en dorpen, ongeacht hun omvang. Hanteren van de principes van smart growth vergroot de baten van concentratie en verkleint de lasten ervan. Het gevolg daarvan is mede een verandering – deels vermindering – van de vraag naar vervoer. Verdichte kernen leiden tot meer interne verplaatsingen over kortere afstanden. Lopen en fietsen spelen daarbij de belangrijkste rol. Voor de langere afstanden is sprake van meer gebundelde vervoersstromen. Deze kunnen beter dan thans met openbaar vervoer worden bediend en – in de toekomst – ligt hier een rol voor autonome deelauto’s. Elders heb ik betoogd ons een groot verkeersinfarct te wachten staat als autonome auto’s het openbaar vervoer kannibaliseren[10].

Het bovenstaande draagt wellicht bij aan een zinvolle discussie over de bijdrage van autonome auto’s aan de leefbaarheid van de omgeving.

[1]Zie mijn recente blogpost over kansen en bedreigingen van autonome auto’s: https://wp.me/p32hqY-1Gv

[2]https://smartgrowth.org/what-is-smart-growth/

[3]https://medium.com/sidewalk-talk/the-first-principles-of-urbanism-part-i-18105c03cdcfen https://medium.com/sidewalk-talk/the-first-principles-of-urbanism-part-ii-53aec76799ff

[4]https://smartgrowth.org/why-cities-should-embrace-slow-mobility/

[5]Toronto breidt aantal appartementen voor gezinnen met kinderen in stedelijke gebieden uit. Deze zijn gesitueerd op de onderste lagen van hoogbouw en geven direct toegang tot speelgelegenheid in de buitenlucht: Tot nu toe waren appartementen in de centrale delen van de stad vooral bedoeld voor een- en tweepersoonshuishoudens. https://smartgrowth.org/quest-make-vertical-living-family-friendly/

[6]Zie het artikel over Quayside Toronto in mijn e-book ‘De smart city idee’, dat hier te loadloaden is: https://www.dropbox.com/s/k03uilw32un3mp0/2018%2008%2025%20De%20smart%20city%20idee.pdf

[7]Walter Christaller:Die zentralen Orte in Süddeutschland. 1933

[8]https://www.cnu.org/publicsquare/2018/08/30/gentle-density-making-neighborhoods-transit-ready

[9]http://buildabetterburb.org/11-urban-design-tactics-for-suburban-retrofitting/

[10]http://smartcityhub.com/mobility/autonomous-vehicles-heaven-nightmare/

 

Autonome auto’s zijn misschien toch niet de toekomst en e-steppen wel

De razendsnelle, onvoorziene, laat staan geplande groei van het aantal elektrische deel-steppen in de VS kan een bijdrage van onschatbare waarde aan mobiliteit blijken te zijn

Electric scooters invaded Santa Monica CA at August 7, 2018 - Photo Madeline Esking on Twitter
Santa Monica 7 augustus 2018 – Foto Madeline Esking op Twitter

In een vorig artikel Autonome voortuigen: Hemel of hel[1]schetste ik dat autonome auto’s kunnen leiden tot meer files, langere reistijd, achteruitgang van de gezondheid en verslechtering van het openbaar vervoer. Ik liet zien dat er ook een veel beter scenario mogelijk is. Mobiliteitsbeleid maakt daarbij het verschil.

Het lijkt erop dat de animo van investeerders om te investeren in autonome voertuigen enigszins taant en dat ze delen van hun investeringskapitaal naar andere mobiliteitsoplossingen verplaatsen. In minder dan een jaar zijn steden van de VS overspoeld door grote hoeveelheden elektrische deel-scooters. Deze hoeven niet opgehaald en teruggebracht te worden van en naar een ‘dock’. Ik spreek in het navolgende over elektrische deel-steppen. Hun populariteit is inmiddels veel groter dan die van deelfietsen, die wel aan een ‘dock’ gebonden zijn.

De revolutie op het gebied van micro-mobiliteit

Elektrische deel-steppen zijn over Amerikaanse steden uitgezwermd voordat stadsbesturen ook maar aan regulering hadden kunnen denken. De reacties van de burgers waren aanvankelijk gemengd. Omdat er geen ‘docks’ zijn, laten veel gebruikers hun step lukraak achter op het trottoir, tot woede van voetgangers en mensen in rolstoelen. In San Francisco resulteerde dit in een tijdelijk verbod. Verhuurders lijken hun leveren te hebben gebeterd en werken nu samen met autoriteiten aan het terugdringen van excessen. Een onderzoek door Populus (juni 2018) – een onderzoeksgroep gericht op gedeelde mobiliteit – beschrijft de komst van gedeelde elektrische deel-steppen als een revolutie op het gebied van micro-mobiliteit. Verwacht wordt dat het aantal steppen snel zal toenemen, vanwege hun populariteit bij veel burgers, rijk of arm, man of vrouw (zie grafiek)[2].Public perception e-scooters - chart by Populus

Op dit moment zijn elektrische deel-steppen uitgerold in 65 Amerikaanse steden en ze doen eveneens hun intrede in Europese steden, waaronder Parijs. In Nederland zijn ze verboden[3].

Hierna sta ik stil bij de logistiek achter elektrische deel-steppen, hun plaats in het verkeer en hun impact op transport in de toekomst[4].

Logistiek

Om van een step gebruik te kunnen maken, download je een app van een van de verhuurders, Bird, Lime, Scoot en dergelijke. Deze laat zien waar de dichtstbijzijnde step te vinden is.  Als dat is gelukt, voer je je creditcard in, scan je de streepjescode van de step om deze te ontgrendelen en rijden maar. Bij aankomst meld je je af met behulp van de app. Sinds kort vragen sommige verhuurders om een ​​foto te maken en te uploaden om te bewijzen dat je de step netjes achterlaat. Alle steppen hebben een gps-systeem en 4G, zodat hun bewegingen exact te traceren zijn.

De verhuurders zetten mobiele teams in om steppen, waarvan de actieradius 45 kilometer is,  te repareren en op te laden

De step in het verkeer

Op verzoek van de autoriteiten adviseren verhuurders hun klanten om het fietspad te gebruiken, maar daar zijn er niet veel van in Amerikaanse steden. Daarom rijden steps ook op de weg en op het trottoir. Dat laatste mag niet, maar er wordt zelden tegen ze opgetreden. Bestuurders lopen geregeld blauwe plekken en soms ook meer ernstige verwondingen op. Dat komt vooral omdat de meesten van hen onervaren zijn en een snelheid van 20 km per uur normaal is. Verhuurders adviseren om een ​​helm te dragen, wat vrijwel niemand doet.

los-angeles-1396606_960_720
Snelweg Los Angeles – Foto Pixabay (Creative Commons)

De ongelijke verdeling van de ruimte

In de meeste steden in de wereld, met name de VS, zijn auto’s (of hun chauffeurs) de absolute heersers over de beschikbare ruimte. Stadsbesturen zouden geen restrictief beleid moeten voeren en elektrische deel-steps naar de straat verbannen. In plaats daarvan zouden ze de ruimte moeten herverdelen op een manier die recht doet aan de veranderende mobiliteitsvoorkeuren van burgers en die tevens in lijn is met doelstellingen op het gebied van duurzaamheid en leefbaarheid[5].

Impact op het milieu

Het is te vroeg om de milieu-impact van elektrische deel-steppen te beoordelen. Ook omdat de huidige omstandigheden voor gebruikers ervan allesbehalve optimaal zijn. Potentieel is hun impact aanzienlijk. Steppen worden doorgaans gebruikt voor ritten van maximaal 3,5 km. 40% van alle autoritten in de VS korter is eveneens korter dan 3,5 km. Daarom liggen er veel mogelijkheden om de auto te verruilen voor een step of een fiets. Deel-steps kunnen ook leiden tot meer gebruik van het openbaar vervoer, omdat ze een redelijk comfortabele oplossing bieden voor de eerste en de laatste kilometers. In dit opzicht hebben fietsen of zelfs niet-elektrische steppen in Nederland hun waarde al bewezen.

Regie is vereist

Gebruik van elektrische deel-steppen en fietsen zou een essentieel onderdeel van het mobiliteitsbeleid moeten zijn. In het bijzonder als preferent transportmiddel voor de eerste en de laatste kilometers in stedelijk en voorstedelijk gebied. Het preferentie transportmiddel voor woon-werkverkeer is dan openbaar vervoer, ervan uitgaande dat het veilig, frequent, betaalbaar en comfortabel is. In beide gevallen zijn autonome deelauto’s en minibussen aanvullend. Aan de andere kant zullen autonome auto’s domineren in minder bevolkte gebieden en op langere afstanden, waar treinen en snelle bussen aanvullend zullen zijn.

Lokale en nationale autoriteiten zullen het juiste gedrag moeten stimuleren met behulp van prijsbeleid en, zoals reeds vermeld, herverdeling van beschikbare ruimte. Er zijn veel voorbeelden – bijvoorbeeld Sevilla en Parijs – waar het verminderen van de ruimte voor auto’s onmiddellijk leidde tot een afname van het gebruik van hun gebruik.

Ondertussen in Nederland

In de korte video hieronder heeft een Nederlandse gebruiker van een elektrische step woorden tekort om zijn enthousiasme voor zijn – illegale – elektrische step te tonen.

Het zal niet lang duren voordat elektrische deel-steppen vertrouwd onderdeel worden van het straatbeeld in Nederland. Ze zijn nu nog verboden, maar hun introductie zal veel soepeler verlopen dan in de VS. In de eerste plaats vanwege het grote aantal fietspaden, al zijn deze inmiddels ook druk tijdens de spits. In de tweede plaats omdat het mobiliteitsbeleid minder gericht is op de auto dan in de VS. Maar ook in Nederland is herverdeling van de ruimte tussen gebruikersgroepen aan de orde. Amsterdam heeft bijvoorbeeld al de ruimte voor voetgangers, fietsers en openbaar vervoer in de centrale delen van de stad geprioriteerd. Het vervangen van het huidige autopark door autonome deelauto’s moet worden toegejuicht, met als voornaamste doel om het aantal auto’s en het gebruik ervan in stedelijke en voorstedelijke gebieden te verminderen. In dit beleid past de elektrische deel-step perfect.

[1]https://t.co/2pxIl4tago

[2]https://research.populus.ai/reports/Populus_MicroMobility_2018_Jul.pdf

[3]https://www.rtlnieuws.nl/editienl/artikel/4333721/elektrische-step-komt-er-aan-maar-mag-de-weg-niet-op-china-mag-alles-hier

[4]https://www.vox.com/2018/8/27/17676670/electric-scooter-rental-bird-lime-skip-spin-cities

[5]https://medium.com/s/story/the-future-of-mobility-belongs-to-people-not-self-driving-cars-625c05b29692

 

Energietransitie: 10 zware wissels op de toekomst

Nederland is voortvarend gestart met de voorbereiding van de energietransitie. Het rapport Nijmegen aardgasvrijmaakt tastbaar wat dat gaat betekenen. Maar op 10 punten wordt daarbij een zware wissel op de toekomst getrokken

Buizen voor warmtenet - foto Mike 1024 (CC)
Buizen voor warmtenet – Foto Mike 1024 (Creative Commons)

Deze blogpost gaat over onzekerheden in de energietransitie. Het transitieplan van de gemeente Nijmegen is daarbij het uitgangspunt[1]. Een van de eerste in zijn soort, waarvoor de gemeente alle lof toekomt. Lof ook voor de manier waarop de burgers bij de plannen betrokken worden. Maar de te bespreken onzekerheden gaan op voor alle gemeenten.

Energietransitie: een enorme opgave

Dat de transitie een enorme opgave is, was al duidelijk uit het klimaatakkoord[2]. Alleen al vóór 2030 zouden 2 miljoen woningen van het gas af moeten. In 2050 geldt dat voor alle 7,7 Nederlandse woningen. Nog afgezien van alle gebouwen. Om dit mogelijk te maken moeten we de komende 10 jaar de productie van duurzame energie opvoeren van 17 naar 84 of misschien wel 120 terawattuur. Verder moeten een groot deel van alle Nederlandse woningen beter worden geïsoleerd.

Terecht rept het energieakkoord van de noodzaak om per wijk te bekijken hoe de transitie het best vorm kan krijgen. Voor dichte bebouwing met huizen gebouwd voor 1995 zijn warmtenetten de beste oplossing en huizen die gebouwd zijn na 1995 kunnen het beste all-electric worden.

Nijmegen voortvarend aan de slag

Nijmegen beschikt over 78.000 woningen (gemiddeld oppervlak 110 m2) en gebouwen met een omvang van 50.000 woningequivalenten, die thans op aardgas zijn aangesloten. Sinds kort zijn 6000 woningen aangesloten op een warmtenet.

De gemeente Nijmegen gaat ervan uit dat ongeveer 30.000 – 50.000 woningen op een klein- of grootschalig warmtenet kunnen worden aangesloten en dat 25.000 – 35.000 woningen all-electric worden. Voor de overige woningen wordt gezocht naar andere oplossingen, zoals groen gas. Het betreft vooral huizen in de binnenstad waar de bouwkundige aanpassingen die voor de andere oplossingen vereist zijn, lastig zijn uit te voeren.

De gemeente heeft een gefaseerd plan opgesteld, waarbij al vóór 2020 concrete resultaten geboekt moeten worden in een aantal wijken (zie kaart). In deze gebieden zijn de voorbereidende maatregelen al in volle gang, inclusief bijeenkomsten met bewoners.

Wijkgerichte aanpak Nijmegen
Bron: Warmtevisie Nijmegen 2018

Tien zware wissels op de toekomst

Het Nijmeegse transitieplan laat door zijn gedetailleerde karakter tevens zien dat zijn welslagen afhangt van een hele reeks vooralsnog onzekere factoren. De energietransitie trekt zware wissels op de toekomst. Maar dit kan ook niet anders bij een dergelijke complexe operatie.

  1. Bereidheid van huiseigenaren om de kosten van de isolatie van woningen te financieren

Er staat een gigantische isolatieopgave te wachten, in het bijzonder voor huizen die all-electric moeten worden. Bureau Berenschot heeft deze kosten berekend, uitgaande van de eisen die energielabel B stelt. Het gaat in dit geval om zogenaamde basisisolatie. Deze omvat isolatie binnenkant dak, vloer- en spouwmuurisolatie, HR+++ glas en mechanische ventilatie. Hun warmtevraag is 45 – 70 kilowattuur/m2, wat een watertemperatuur vereist van 55 – 70oC).

De meeste huizen hebben thans een label C of hoger. Onderstaande afbeelding geeft de kosten aan van isolatie naar energielabel B, uitgaande van verschillende huistypen en energielabels[3]. Deze kosten zijn inclusief de verwarmingsapparatuur en 10 zonnepanelen.

Kosten energietransitie
Bron: Eigen Huis Magazine, juni 2018

Om draagvlak bij de bevolking te krijgen zijn allerlei voorstellen in ontwikkeling (!) om de kosten van de energietransitie te beperken. Een daarvan is het aangaan van huis-gebonden leningen voor de aanschaf van nieuwe apparatuur en de uitvoering van isolatie. De rente zou mede uit het de lagere energiekosten betaald worden, maar omdat de kosten hoog kunnen oplopen zal er sprake zijn van een aanzienlijke onrendabele top. Om deze reden is het zeer waarschijnlijk dat veel huiseigenaren een dergelijke investering tot op het laatst zullen uitstellen totdat een verwachte(!) daling van de kosten voor isolatie zal inzetten. Als de prijs van aardgas substantieel stijgt en die van elektriciteit evenredig daalt zullen ze waarschijnlijk geneigd zijn op grote schaal elektrisch gaan bijverwarmen.

Zoals uit onderstaand schema blijkt wil de gemeente Nijmegen waar dat mogelijk is aansluiting op een warmwaternet niet van isolatie laten afhangen. Huiseigenaren van matig geïsoleerde woningen zouden dan al gebruik kunnen maken van een hoge-temperatuur warmtenet (1a) en huiseigenaren met een huis met een basisisolatie op een warmtenet met een middelhoge temperatuur (1b). Zo kan worden voorkomen dat de kosten van isolatie bij voorbaat al niet te nemen hindernis zijn.

Transitiepaden
Bron: Warmtevisie Nijmegen 2018
  1. Een doorbraak van all-electric is sterk afhankelijk van innovaties in warmtepompen

Mijns inziens heeft Bureau Berenschot de kosten van isolatie van all-electric huizen  onderschat door uit te gaan van basisisolatie (energielabel B). Voor huizen die zijn voorbestemd om volledig te worden verwarmd met warmtepompen is thans maximale isolatie vereist (BENG1, energielabel A++). Deze omvat vloer- en spouwmuurisolatie, HR+++ glas, isolatie aan binnen- en buitenkant van het dak en ventilatie met warmteterugwinning. Hun warmtevraag wordt daardoor teruggebracht naar 25 kilowattuur/men daardoor kan worden volstaan met water van 35 – 50oC. Dit kan een bestaande warmtepomp aan zonder excessief elektriciteitsverbruik in de winter.

De verwachting(!) is echter dat warmtepompen de komende jaren een ontwikkeling zullen doormaken waardoor ze warm water van 55 – 70oC kunnen produceren, zodat ook huizen met basis-isolatie all-electric kunnen worden.

  1. Invoering op grote schaal van warmtenetten vereist de beschikbaarheid van voldoende warm water.

Nijmegen heeft thans een bescheiden warmtenet waarop 6000 huizen zijn aangesloten. Ook in de meeste andere gemeenten in Nederland spelen warmtenetten een bescheiden rol. Het warmtenet in Nijmegen wordt gevoed door de afval-energiecentrale ARN. Om meer dan de helft van alle Nijmeegse huizen en gebouwen van warm water te voorzien, zijn op grote schaal andere bronnen nodig. De verwachting (!) is om hiervoor gebruik te kunnen maken van ultradiepe warmwaterlagen (5 km), waar zich water van 160oC  bevindt. Het onderzoek naar dergelijke watervoorraden moet nog grotendeels beginnen. In aanvulling hierop zijn er ook plannen voor kleinschalige warmtenetten die – voorlopig – met biomassa worden gestookt. Op lange termijn is ook gebruik van oppervlaktewater mogelijk, maar ook hiervoor zijn waterpompen met een hoog rendement nodig.

power-plant-67538_960_720
Winning geothermische energie – Pixabay (Creative Commons)
  1. De vereiste toename van de productie van duurzame elektriciteit staat bij lange na niet vast.

Nederland gaat niet alleen aanzienlijk meer elektriciteit gebruiken dan nu, maar deze elektriciteit moet ook van duurzame bronnen komen. De afgelopen jaren is het aantal zonnepanelen en windparken aanzienlijk gegroeid, wat in het geval van windenergie vaak met weerstand vanuit de bevolking gepaard ging. In de komend 10 jaar moet de hoeveelheid duurzame energie minstens vervijfvoudigen en daarna nog eens enkele malen groter worden. Hoeveel elektriciteit in 2050 nodig is, is onbekend. Ik heb elders  een schatting gemaakt [4].  Technisch is dit mogelijk om aan deze vraag te voldoen, maar de daarvoor vereiste ingrepen de ruimtelijke ordening zijn gigantisch en kunnen tot ellelange bezwaarprocedures en vertraging leiden.

  1. Het is onzeker of aan verzwaring van het elektriciteitsnet valt te ontkomen.

Bij een aanzienlijke stijging van het elektriciteitsgebruik, zeker als de nieuwe generatie warmtepompen op zich laat wachten, is een verzwaring van het elektriciteitsnet onvermijdelijk. Ook dit is een mega-operatie.

Thans worden verschillende manieren onderzocht om aan verzwaring van het elektriciteitsnet te ontkomen. De eerste is om lokaal opgewekte elektriciteit ook lokaal op te slaan en eventueel te verhandelen. In plaats van zwaardere kabels hebben we dan een ‘smart grid’ nodig dat zelfstandig de belasting van het net én de beschikbaarheid van voldoende elektriciteit voor de gebruikers kan regelen.

Maar er zijn ook meer grootschalige buffers nodig om. Daarover is afgezien van batterijen, die slechts voor enkele dagen reserve bevatten, nog weinig nagedacht. Voorbeelden van buffers zijn energieopslag in zoutlagen, omzetten van overtollige energie in waterstof of ammoniak, maar ook de aanleg van immense ondergrondse warmwaterreservoirs[5].

  1. Aan biomassa wordt een belangrijke rol toegedicht, maar biomassa zal slechts beperkt beschikbaar zijn.

Biomassa (afval, gekweekt hout, snoeihout) wordt thans op tamelijke grote schaal ingezet bij het stoken van elektriciteitscentrales en voor toepassingen in de chemische industrie. Ook in de toekomst wordt een biomassa een belangrijke rol toegedicht, bijvoorbeeld als grondstof voor kleinschalige warmwaternetten en als bron voor biogas. Er is veel discussie over de vraag wat duurzame biomassa is. Bovendien willen we naar minder afval toe en zo veel mogelijk afval hergebruiken. Voor ‘schone’ chemische industrie is biomassa een noodzakelijke vervanging van olie en steenkool. Om al deze redenen zal biomassa slechts in beperkte mate beschikbaar zal zijn voor verwarmingsdoeleinden.

  1. Opslag van CO2 moet, maar hoe is onzeker.

Het is volgens het Planbureau voor de leefomgeving vrijwel onmogelijk om de uitsloot van COin 2030 te halveren en in 2050 terug te brengen naar nul, zonder CO2 (tijdelijk) op te slaan[6]. De industrie heeft tijd nodig om te schakelen naar bio-based productie en er is vooralsnog onvoldoende duurzame elektriciteit om van waterstof voldoende ‘groen gas’ te kunnen maken. In al deze gevallen geldt dat er mogelijkheden moeten zijn om COtijdelijk op te slaan, in afwachting van zijn hergebruik. Naar methoden voor grootschalige CO2-opslag wordt onderzoek gedaan, maar de resultaten daarvan zijn vooralsnog ongewis en controversieel.

Alstom_Coradia_iLint_-_innoTrans_2016
Trein op waterstof – Foto: Alstom (Creative Commons)
  1. Waterstof als brandstof en als opslagmedium leidt tot een groot rendementsverlies.

Waterstof is een onbetwiste energiebron voor de industrie en een potentiële energiedrager, bijvoorbeeld als autobrandstof of om waterstofgas te maken. Waterstof wordt ook gezien als een middel om energie op te slaan. Elektriciteitsoverschotten worden dan gebruikt om van water waterstof (of ammoniak) te maken en deze later worden deze via brandstofcellen weer om te zetten in elektriciteit. Het rendement van dit proces is echter laag[7].

  1. De kosten van de energietransitie en alle bijkomende kosten zijn onbekend en de financiering ervan onzeker.

De financiering van de energietransitie zal voor een deel ten laste van overheden komen, al worden energiebedrijven steeds meer geprikkeld om voor eigen rekening duurzame energie te produceren. In de praktijk zullen ook burgers aanzienlijk meebetalen, met name aan apparatuur, isolatie en uiteraard via belastingen. De kosten voor alle betrokken partijen zijn vooralsnog niet te overzien, zoals onlangs is gebleken, ook niet door het Planbureau voor de leefomgeving. Deze onduidelijkheid werkt ten nadele van een brede ervaring van de energietransitie

  1. Een business case met veel onbekende elementen

Nijmegen kiest, blijkens de nota Warmtevisie: Op weg naar een aardgasvrij Nijmegen voor een ‘open’ warmtenet waarop verschillende aanbieders van warm water kunnen aansluiten en burgers zelf kunnen besluiten ‘aan te haken’. De nota geeft zelf al aan dat onduidelijkheid over het aantal afnemers het nemen van investeringsbeslissingen lastig maakt. Dat geldt uiteraard ook voor degenen die centrales voor de productie van warm water moeten gaan exploiteren.  Aan de andere kant valt het ook lastig in te zien welke alternatieven bewoners hebben anders dan tot het allerlaatste moment gebruik te blijven maken van aardgas.

Complexiteitsdenken

De energietransitie is een noodzakelijke ‘reis’ naar koolstofvrije samenleving langs een deels onbekende weg en niet in te schatten risico’s.

De grootste fout die overheden kunnen maken is om te suggereren dat hier sprake is van een project dat vooraf in calculeerbare activiteiten uiteengelegd kan worden. Veel belangrijker is om een kwalitatief goed transitietraject te doorlopen en daarbij zo veel mogelijk burgers meeneemt. Dit kan gebeuren om steeds vanuit het gestelde doel terug te redeneren naar activiteiten op de korte termijn. In dit proces zullen zich nieuwe kansen en bedreigingen voordoen. Deze kunnen ertoe leiden dat het gestelde doel moet worden aangepast. Dit geldt ook voor het magische jaartal 2050.

[1]Warmtevisie: Op weg naar een aardgasvrij Nijmegen. Juni 2018. Hier te downloaden: https://www.nijmegen.nl/fileadmin/bestanden/bestuur/bestuursdossiers/Nijmegen-aardgasvrij/Warmtevisie-Nijmegen-2018-180626.pdf

[2]Hier downloaden: https://www.klimaatakkoord.nl/documenten/publicaties/2018/07/10/hoofdlijnen-compleet

[3]https://d18b3k73pw7q78.cloudfront.net/app/uploads/2018/06/EHM-artikel-Stoppen-met-aardgas-juni-18.pdf

[4]https://wp.me/p32hqY-1FL

[5]In het artikel Energieopslag. De missing link in de doorbraak van duurzame energie  behandel ik een reeks opslagmethoden. Je vindt dit artikel in mijn e-boek De smart city idee, dat je hier gratis kunt downloaden:  https://www.dropbox.com/s/k03uilw32un3mp0/2018%2008%2025%20De%20smart%20city%20idee.pdf

[6]http://www.pbl.nl/sites/default/files/cms/publicaties/pbl-2017-verkenning-van-klimaatdoelen-van-lange-termijnbeelden-naar-korte-termijn-actie-2966.pdf

[7]http://www.wattisduurzaam.nl/15443/energie-beleid/tien-peperdure-misverstanden-over-wondermiddel-waterstof/

Autonome voertuigen: droom of nachtmerrie. Beleid maakt het verschil

Zonder gericht beleid kan de komst van autonome auto’s op een ramp voor het verkeer en de leefbaarheid uitlopen

 

Autonome auto
Autonome auto – Foto: Grendelkhan (Creative Commons)

De meeste burgers zijn zo gewend geraakt aan de alomtegenwoordigheid van auto’s dat zij zich nog maar amper bewust zijn van hun enorme impact. In de Verenigde Staten kost een auto ongeveer 20% van het gemiddelde gezinsinkomen. In 2017 kwamen in de VS 38.000 mensen in het verkeer om en 4,4 miljoen mensen raakten ernstig gewond. Zonder beleidsmatig ingrijpen zal het aantal gemotoriseerde voertuigen de komende 30 jaar wereldwijd exponentieel groeien en voor een ongekende verkeerschaos zorgen. Toch is elke auto afzonderlijk maar gedurende 4% van zijn levensduur actief.

Toen de eerste autonome auto’s opdoken, begon menigeen te geloven in een nieuwe stedelijke utopie. Zoals Dan Sperling schrijft: The dream scenario could bring huge public and private benefits, including more transportation choices, greater affordability and accessibility, and healthier, more livable cities, along with reduced greenhouse gas emissions. The nightmare scenario could bring more urban sprawl, energy use, greenhouse gas emissions, and unhealthy cities and individuals[1]. Of zoals Robin Chase, medeoprichter van Zipcar het verwoordt: Instead of improving our cities, autonomous cars have the potential to ruin them[2].

Het nachtmerriescenario

Laten we beginnen met het beleidsarme scenario. Veruit alle technologie bedrijven en autofabrikanten investeren miljarden in ontwikkeling en testen van autonome auto’s. Dit proces gaat veel sneller dan we ons kunnen voorstellen. Google’s autonome auto’s hebben alleen al meer dan 3 miljoen kilometer op de openbare weg gereden zonder enig letsel of erger te vooroorzaken. Het beleid van autofabrikanten is duidelijk: Ze willen dat we zoveel mogelijk particuliere zelfsturende en later autonome auto’s kopen, in plaats van gewend te raken aan gedeeld gebruik ervan. Bedrijven als Uber staan te trappelen om autonome auto’s in te zetten en alle bestuurders te ontslaan. De chauffeurs van de 3,5 miljoen vracht- en bestelwagens en de 665.000 buschauffeurs in de VS alleen al, wacht hetzelfde lot.

Uitkomsten van onderzoek

Zowel het nachtmerriescenario als het droomscenario zijn gebaseerd op verwachtingen en extrapolaties. Gelukkig komt er ook steeds meer wetenschappelijk onderzoek beschikbaar. Dit onderzoek is gebaseerd op projecties van feitelijk gedrag, enquêtes waarin burgers naar hun verwachting en voorkeur wordt gevraagd en modelbouw, waarmee uiteenlopende scenario’s kunnen worden gesimuleerd.

Lissabon

Een eerste van de hier te vermelden studies is van de OESO en is een simulatie op basis van vervoersgegevens uit Lissabon[3]. De onderzoekers wilden onder andere weten wat er zou gebeuren als alle auto’s die nu in de stad rondrijden worden vervangen door autonome deelauto’s, in combinatie met de bestaande metro. Onder de triviale veronderstelling dat geen enkele gebruiker van de metro zal overstappen naar een auto, leidt het onderzoek tot de uitkomst dat 90% van de auto’s die nu in Lissabon rondrijden kan verdwijnen. Zelfs tijdens piekuren zou slechts een derde (35%) van het huidige aantal automobielen op de weg zijn.

De korte video hieronder geeft een meer gedetailleerd overzicht van de resultaten van deze studie.

Deze resultaten zien er veelbelovend uit: Het droomscenario lijkt uit te komen. Het weglaten van het substitutie-effect tussen metro en autonome auto’s doet echter afbreuk aan de betrouwbaarheid van deze studie.

Boston

Een meerjarig onderzoek door de Boston Consultancy-groep, geïnitieerd door het World Economic Forum op basis van verkeersgegevens van Groot-Boston en enquêtes onder inwoners, resulteerde in minder optimistische resultaten[4].

  • 30% van alle verplaatsingen zal plaats vinden in autonome deelauto’s op afroep.
  • Bewoners van Boston hebben echter moeite met het delen van ritten. Het delen van een auto betekent daarom in de eerste plaats dat deze verschillende personen achter elkaar vervoert, wat voor 15% extra reistijd zorgt en minimaal voor een verdubbeling van het aantal benodigde auto’s.
  • Gebruik van particuliere auto’s en openbaar vervoer zal afnemen.
  • Het autogebruik zal met 16% toenemen, voornamelijk als gevolg van de vervanging van het openbaar vervoer voor korte ritten een autonome auto.
  • De vraag naar parkeerplaatsen in het stedelijke gebied zal aanzienlijk dalen.
  • De gemiddelde reistijd neemt af met 4%.

Het meest interessante resultaat is echter het voorkomen van aanzienlijke verschillen tussen de meer en minder verstedelijkte gebieden van Groot-Boston (zie onderstaande grafiek).

screenshot 3 23.23.43

In de minder verstedelijkte delen van Groot Boston zal het gebruik van autonome deelauto’s op afroep voornamelijk het gebruik van de eigen auto vervangen. Het openbaar vervoer zal licht groeien. In de meest verstedelijkte delen zal mobiliteit op afroep deels de eigen auto en het openbaar vervoer vervangen. Hier zal de gemiddelde reistijd toenemen met 5,5% met als gevolg toenemende congestie.

Beleidsmatig gezien is gelet op de uitkomsten van deze studie de beste manier om congestie in stedelijke gebieden tegen te gaan het delen van ritten[5]– zelfs met particuliere auto’s – openbaar vervoer, lopen en fietsen[6].

Autonome minibus
Autonome minibus: Foto Kristain Baty (Creative Commons)

Bouwstenen voor het droomscenario

Omdat de transportrevolutie nog maar aan het begin staat, is er nog ruimte voor beleid om haar koers te beïnvloeden. Zonder zo’n beleid zal er sprake zijn van toenemende congestie in de meest verstedelijkte gebieden en aanzienlijke achteruitgang van het openbaar vervoer. De ruimte voor voetgangers en fietsers zal sterk onder druk staan met als gevolg verdere achteruitgang van de leefbaarheid.

Beleid maakt dus het verschil tussen het droom- en nachtmerriescenario. In het navolgende worden de bouwsteden voor zo’n beleid verder uitgewerkt[7].

 

  1. Het belangrijkste is om te beginnen met de formulering van een zienswijze op de leefbaarheid van de stad. De overgang van particuliere auto’s naar autonome deel-auto’s opent de weg naar beëindiging van de hegemonie van de auto en de mogelijkheid om leefbaarheid en aantrekkelijkheid van de stad in het middelpunt te plaatsen.
  2. Uitgaande van dit algemene beeld, moet het transportsysteem als een geheel worden beschouwd. Daarin moeten samenhangende keuzen worden gemaakt over de verhouding tussen openbaar vervoer en autonome auto’s, autonome versus particuliere auto’s, autonome voertuigen voor een dan wel voor meer passagiers, transport van goederen versus vervoer van personen en gemotoriseerd verkeer versus voetgangers en fietsers.
  3. In essentie is een transportsysteem op basis van autonome voertuigen niet compatibel met dat voor particuliere voertuigen. Op enig moment moet daarom het besturen van een auto verboden worden. Dit zal een significante bijdrage zijn aan de veiligheid van het totale verkeer.
  4. In de binnenstad beschikken voetgangers en fietsers over het grootste deel van het niet-bebouwde oppervlak, aangevuld voor stroken voor autonome auto’s, inclusief drop-off en pick-up zones. Langzaam rijdende autonome voertuigen mogen in bijzondere gevallen de ruimte voor voetgangers en fietsers gebruiken. Hiermee wordt de toegankelijkheid van sommige voorzieningen, bijvoorbeeld voor hotelgasten en mensen met een beperking verzekerd, wat essentieel is voor de leefbaarheid.
  5. In de meest verstedelijkte gebieden moet prijsbeleid het gebruik van autonome auto’s voor het afleggen van korte afstanden beperken ten gunste van voetgangers en fietsers (bij voorkeur tevens deelfietsen). Buiten de kernen zullen autonome minibussen met dynamische routingsystemen zorgen voor een snelle verbinding met metro- bus- en treinstations. Autonome deelauto’s kunnen passagiers thuis ophalen en naar elke gewenste bestemming brengen.
  6. Het prijsbeleid met betrekking tot autonome (deel)auto’s is altijd gebaseerd op de bezettingsgraad, waarbij het gebruik van het openbaar vervoer en ook het reizen buiten de spits ook prijstechnisch wordt gestimuleerd.
  7. Het aanpassen van tarieven aan de bezettingsgraad en de duur van de rit zijn het belangrijkste instrument voor de overheid om het aantal autonome voertuigen beheersbaar te houden.
  8. Met name in stedelijke gebieden en tussen stedelijke en voorstedelijke gebieden zal het openbaar vervoer onmisbaarder zijn dan ooit. In gebieden met lage dichtheid kunnen autonome voertuigen op afroep zorgen voor al het noodzakelijke transport.

Autonome deelauto’s maken de grootste verandering in het stedelijk leven mogelijk sinds de introductie van de auto. Overheden op lokaal en nationaal niveau moeten zorgen voor regelgeving die de weg naar het droomscenario opent en die naar het nachtmerriescenario afsluit.

[1]Dan Sperling in zijn boek: Three Revolutions: Steering Automated, Shared, and Electric Vehicles to a Better Future.Island press 2018 https://islandpress.org/book/three-revolutions.

[2]https://www.wired.com/2016/08/self-driving-cars-will-improve-our-cities-if-they-dont-ruin-them/

[3]http://oecdinsights.org/2015/05/13/the-sharing-economy-how-shared-self-driving-cars-could-change-city-traffic/

[4]http://www3.weforum.org/docs/WEF_Reshaping_Urban_Mobility_with_Autonomous_Vehicles_2018.pdf

[5]https://medium.com/s/story/the-future-of-mobility-belongs-to-people-not-self-driving-cars-625c05b29692

[6]https://medium.com/@johnzimmer/the-end-of-traffic-6d255c03207d

[7] Twee inspirerende bronnen: In de eerste plaats het al genoemde boek van Dan Sperling book: Three Revolutions: Steering Automated, Shared, and Electric Vehicles to a Better Future. In de tweede plaats:  Autonomous Vehicles and Cities: Expectations, Uncertainties, and Policy Choices, by Rohit Aggerwala in: Digital Decarbonization: Promoting Digital Innovations to Advance Clean Energy Systems, Maurice R. Greenberg Center for Geoeconomic Studies, Edited by Varun Sivaram, June 2018. Dit boek kan hier gratis worden gedownload:  https://cfrd8-files.cfr.org/sites/default/files/report_pdf/Essay%20Collection_Sivaram_Digital%20Decarbonization_FINAL_with%20cover_0.pdf