|
|
| (12 tussenliggende versies door dezelfde gebruiker niet weergegeven) |
| Regel 1: |
Regel 1: |
| [[Bestand:Mark Z. Jacobson.jpg|{{largethumb}}|Mark Jacobson]] | | Zie [[Mark Z. Jacobson]], nieuwe versie. |
| '''Mark Zachary Jacobson''' ([[26 september]] [[1965]]) is hoogleraar ''civil and environmental engineering'' aan de Stanford University (VS) en directeur van het ''Atmosphere en Energy Program'' daar.
| |
| | |
| ==Opleiding==
| |
| Jacobson studeerde burgerlijke bouwkunde (civil engineering; civiele techniek) en economie aan de Stanford Universiteit, en behaalde hiervoor in 1988 een bachelordiploma. Na het behalen van zijn master in milieuingenieurswetenschappen (environmental engineering), zette hij zijn studies verder aan de universiteit van Californië, waar hij in 1991 een master in de atmosferische wetenschappen (atmospheric sciences) behaalde en in 1994 zijn doctoraatsdiploma behaalde. Daarna keerde hij terug naar de Stanford Universiteit. Van 1994 tot 2001 werkte hij daar als Assistant Professor (universitair docent) burgerlijke en milieutechniek en van 2001 tot 2007 als Associate Professor (universitair hoofddocent). Sinds 2007 bekleedt hij de leerstoel van deze afdeling (gewoon [[hoogleraar]]).
| |
| | |
| ==Onderzoek==
| |
| | |
| Jacobson ontwikkelt computermodellen over de effecten van de verschillende energietechnologieën en hun uitstoot op luchtvervuiling en klimaatverandering. Hij is de auteur van boeken en tientallen artikelen die zeer veel geciteerd worden en waarvoor hij prijzen ontving van de American Meteorological Society en de American Geophysical Union.<ref>[http://stanford.edu/group/efmh/jacobson/ Zijn website.]</ref>
| |
| | |
| Volgens Jacobson is een snelle overgang naar schone hernieuwbare energie vereist om de mogelijke versnelling van de opwarming van de aarde, met gevolgen zoals het verdwijnen van het Noordpoolijs, te verminderen. Deze overgang zal per jaar wereldwijd ook 2,5 à 3 miljoen sterfgevallen elimineren die verband houden met luchtvervuiling, en de verstoring in verband met fossiele brandstoftekorten verminderen.
| |
| | |
| Jacobson stelt dat wind, water en zonne-energie kosteneffectief kan worden opgeschaald om te voldoen aan onze energiebehoefte en om de menselijke samenleving te bevrijden van de afhankelijkheid van zowel fossiele brandstoffen als kernenergie. In 2009 hebben Jacobson en Mark A. Delucchi een plan in ''Scientific American'' gepubliceerd om de hele planeet te voorzien van schone duurzame energie.<ref name=wws>{{Cite journal |first1=Mark Z. |last1=Jacobson |first2=M.A. |last2=Delucchi |url=http://www.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/sad1109Jaco5p.indd.pdf |format=PDF |title= A Path to Sustainable Energy by 2030 |journal=Scientific American |volume=301 |issue=5 |pages=58–65}}</ref> Het artikel is gericht op een aantal zaken, zoals de wereldwijd nodige ruimte voor windparken, de beschikbaarheid van schaarse materialen voor de productie van nieuwe systemen, het vermogen om betrouwbare energie te produceren op aanvraag, en de gemiddelde kosten per kilowattuur. Een meer technisch artikel is in 2011 gepubliceerd in twee delen in het tijdschrift ''Energy Policy''.<ref>[http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/JDEnPolicyPt1.pdf Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials.]</ref><ref>[http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/DJEnPolicyPt2.pdf Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies.]</ref>
| |
| | |
| === Klimaatonderzoek ===
| |
| | |
| Jacobson begon in 1990 algoritmen te bouwen voor wat nu GATOR-GCMOM wordt genoemd (Gas, Aerosol, Transport, Radiation, General Circulation, Mesoscale and Ocean Model). Dit model, dat is ontwikkeld gedurende tientallen jaren, simuleert luchtvervuiling, weer en klimaat van lokale tot wereldwijde schaal. Het was het eerste volledig gekoppelde online-model dat alle belangrijke terugkoppelingen van belangrijke atmosferische processen op basis van eerste beginselen verklaart.<ref>{{Cite web|url=https://www.atmos-chem-phys.net/8/2895/2008/acp-8-2895-2008.pdf|title=Online-coupled meteorology and chemistry models: history, current status, and outlook|last=Zhang, Y.|first=|date=2008|website=|access-date=}}</ref>
| |
| Aanvankelijk berekende het programma hoe de concentraties van tientallen stoffen veranderen door honderden processen (chemische reacties en emissie en absorbtie van licht en warmte) op tienduizenden plaatsen in de atmosfeer. Dat kostte erg veel rekentijd. De algoritmen van Jacobson zijn codes die veel sneller de [[differentiaalvergelijkingen]] oplossen die al die processen beschrijven, omdat de codes geschikt zijn voor [[array processor]]s. In latere jaren zijn nog veel meer atmosfeer (windsnelheid, zonlicht, luchtvervuiling enz) en oceaan processen toegevoegd aan het programma, grotendeels door Jacobson.<ref>{{Cite web|url=https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/GATOR/GATOR-GCMOMHist.pdf|title=History of, Processes in, and Numerical Techniques in GATOR-GCMOM|last=Jacobson|first=M.Z.|date=|website=|access-date=}}</ref>
| |
| | |
| Een van de belangrijkste onderzoeksgebieden waar Jacobson aan heeft bijgedragen met GATOR-GCMOM is de preciese bepaling van hoeveel diffuse troposferische zwarte koolstof (roet) het klimaat beïnvloedt. De geabsorbeerde zonnestraling wordt omgezet in warmte, die weer wordt uitgestraald naar de atmosfeer. Onder andere omstandigheden reflecteert het zonlicht mogelijk weer de ruimte in. Daarom heeft roet als geheel invloed op de [[albedo]] van de planeet. Terwijl de meer bekende broeikasgassen de atmosfeer verwarmen door infrarode warmtestraling te vangen die wordt uitgezonden door het aardoppervlak, verwarmt zwarte koolstof de atmosfeer door zonlicht te absorberen en daarmee de lucht eromheen te verwarmen.
| |
| Jacobson en anderen concludeerden uit deze modellen dat roet van dieselmotoren, kolencentrales en brandend hout een belangrijke oorzaak is van het snel smelten van het zee-ijs van de Noordpool. Jacobson's conclusie dat zwarte koolstof mogelijk de tweede belangrijkste oorzaak is van klimaatopwarming werd bevestigd in het uitgebreide overzicht van T. C. Bond et al (2013).<ref>Bond et al: ''Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 118, Issue 11, (2013), 5380–5552, {{DOI|10.1002/jgrd.50171}}.</ref>
| |
| | |
| Jacobson heeft ook onafhankelijk het werk van [[Wereldgezondheidsorganisatie]] onderzoekers bevestigd, die eveneens schatten dat roet, dat ademhalingsziektes, hartaandoeningen en astma veroorzaakt, van fossiele brandstoffen en biobrandstoffen, jaarlijks minstens 1,5 miljoen vroegtijdige sterfgevallen veroorzaakt, vooral in ontwikkelingslanden waar hout en dierlijke mest worden gebruikt om te koken.<ref>{{Cite web|url=https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/VIII/BCClimRespJGR0710.pdf|title=Short-term effects of controlling fossil-fuel soot, biofuel soot and gases, and methane on climate, Arctic ice, and air pollution health|last=Jacobson, M.Z.|first=|date=2010|website=|access-date=}}</ref>
| |
| | |
| === Duurzame-energieplan ===
| |
| | |
| Jacobson en Delucchi betogen dat wanneer er in 2050 geen kolen, olie en gas meer gebruikt worden, de hele energievoorziening zoveel mogelijk afhankelijk wordt van elektriciteit, die dan grotendeels kan worden opgewekt met windturbines en zonnepanelen. [[Brandstofmotor]]en en [[verwarmingsketel]]s kunnen vervangen worden door [[elektromotor]]en en [[warmtepomp]]en en koken kan met [[Inductiekookplaat]] in plaats van gas. Deze elektrische apparaten hebben een beter rendement. Wat niet elektrisch kan, bijv. vliegen over afstanden van meer dan 1000 km, gaat met waterstof dat gemaakt wordt door [[elektrolyse]] van water, zie [[Waterstofvliegtuig]].
| |
| | |
| Bovendien worden volgens het plan geografisch verspreide variabele energiebronnen onderling verbonden met het elektriciteitsnet zodat, als er ergens niet genoeg wind en zonlicht is, dat tekort aangevuld wordt uit een ander gebied waar wel zon en/of wind is, of uit een regelbare energiebron zoals waterkracht. Verder wordt elektrische energie opgeslagen voor later gebruik in waterkracht-[[pompcentrale]]s, als warmte in [[Thermische zonne-energie|geconcentreerd zonlicht centrale]]s, in [[oplaadbare batterij|accu]]'s, als waterstof, of als [[Energieopslagtechniek#Gecomprimeerde_lucht|samengeperste lucht]] ondergronds. Ook ''slim'' vraag-aanbod management ([[smart grid]]) helpt om de flexibele vraag te verschuiven zodat die beter overeenkomt met de beschikbaarheid van duurzaam vermogen.
| |
| | |
| De auteurs concluderen dat het plan technisch en economisch uitvoerbaar is met wind, water en zon, aangevuld met kleine bronnen als [[aardwarmte]], [[getijde-energie|getijde-]] en [[golfenergie]]. Barrières zijn van sociale en politieke aard.<ref>[https://economix.blogs.nytimes.com/2011/03/28/renewing-support-for-renewables/] Renewing Support for Renewables, Nancy Folbre, econ. professor University of Massachusetts, 2011</ref> Zonnepanelen die niet op daken liggen en windturbines zullen ongeveer 1% van het landoppervlak innemen en kunnen ook in ondiep water geplaatst worden.
| |
| | |
| In 2015 hebben Jacobson en Delucchi met Mary Cameron en Bethany Frew computersimulaties (LOADMATCH) meer in detail gepubliceerd hoe een duurzaam systeem de energievraag van minuut tot minuut kan volgen.
| |
| | |
| Het programma krijgt als invoer geschatte reeksen, per halve minuut gedurende 2050-2055, van
| |
| * de energievraag
| |
| * het intermitterende wind- en zonne-energie aanbod voorspeld met een 3D wereldwijd klimaat/weer model GATOR-GCMOM (zie Klimaatonderzoek)
| |
| * de waterkracht-, aardwarmte-, getijden- en golf-energie
| |
| en specificaties van
| |
| * de capaciteiten en maximale laad/ontlaad snelheden van de verschillende soorten opslag
| |
| * de verliezen als gevolg van opslag, transport, distributie en onderhoud
| |
| * een vraag-aanbod management systeem.
| |
| Het programma wordt 10-15 keer uitgevoerd met steeds aangepaste invoer voor de opslag capaciteiten, tot een oplossing is gevonden waarin de energievraag gevolgd werd, per halve minuut gedurende 5 jaar, met lage kosten.
| |
| | |
| ==== Discussie ====
| |
| | |
| Christopher T.M. Clack en twintig co-auteurs evalueerden dit artikel.<ref>Christopher T.M Clack et al, ''Evaluation of a proposal for reliable low-cost grid power with 100% wind, water, and solar'', In: ''Proc Natl Acad Sci USA'', '''114'''(26)6722-6727, https://doi.org/10.1073/pnas.1610381114</ref> en stelden dat plan een model is, dat nog onvoldoende empirisch geverifieerd is. De uitsluiting van kern-, bio-energie en fossiele brandstof met [[CO2-afvang en -opslag]] (CCS) is volgens hen onterecht. Ook zouden er fouten zitten In de berekeningen, o.a. in het vermogen van waterkracht.
| |
| | |
| In hun reactie stellen Jacobson, Delucci en hun co-auteurs<ref>Mark Z. Jacobson et al, ''The United States can keep the grid stable at low cost with 100% clean, renewable energy in all sectors despite inaccurate claims''. In: ''PNAS'' '''114'''(26)E5021-E5023, https://doi.org/10.1073/pnas.1708069114</ref><ref>Mark Jacobson, ''4 Reasons Nuclear and Fossil Fuel Supporters Criticizing 100% Renewable Energy Plan Are Wrong'', In: ''EcoWatch'', https://www.ecowatch.com/pnas-jacobson-renewable-energy-2444465393.html</ref>
| |
| dat duurzame energievoorziening zonder kernenergie of CCS mogelijk is tegen lage kosten; dat is bevestigd door ander onderzoek.<ref>[https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=2722880] The Economic and Institutional Foundations of the Paris Agreement on Climate Change - Mark Cooper - Institute for Energy and Environment, Vermont & University of Colorado (2016), blz. 18-28; Geraadpleegd 29 april 2018</ref>
| |
| Bovendien beweren zij dat er met betrekking tot waterkracht geen sprake is van een fout, maar dat het piekvermogen veel groter is dan het gemiddeld vermogen. Wel gaven ze toe dat de kosten van extra turbines en generatoren voor meer piekvermogen uit waterkracht, niet was meegenomen waardoor de totale kosten ca 3% hoger uitvallen.
| |
| | |
| Jacobson voelde zich door het kritische artikel aangetast in zijn reputatie en begon een rechtszaak tegen Clack en tegen het journal waarin het artikel van Clack gepubliceerd was. Deze actie kwam hem op veel kritiek te staan van wetenschappers en juristen.<ref>Christa Marshall, [http://www.sciencemag.org/news/2017/11/10-million-lawsuit-over-disputed-energy-study-sparks-twitter-war $10 million lawsuit over disputed energy study sparks Twitter war], E&E News, 3 november 2017.</ref> Toen begin 2018 duidelijk werd dat het niet tot een schikking zou komen, trok Jacobson de aanklacht in. Bij-effect van het gebeuren was wel dat het plan van Jacobson en Delucci hierdoor meer bekendheid kreeg bij het bredere publiek.<ref>[https://www.huffingtonpost.com/entry/denying-the-truth-doesnt-change-the-facts_us_5a20ef21e4b05072e8b567da Huffpost Jan 2017, ''Denying the truth'']</ref>
| |
| | |
| ==== Recent onderzoek ====
| |
| In 2017 is het plan door een team van 27 onderzoekers verder uitgewerkt voor 139 landen. En in 2018 hebben Jacobson en Delucchi met Mary Cameron en Brian Mathiesen de LOADMATCH-resultaten gepubliceerd voor 20 regio's waarin 139 landen van de wereld verdeeld zijn. Een duurzaam systeem kan volgens dit onderzoek de vraag volgen in alle regio's.
| |
| | |
| De tabel toont het duurzaam vermogen in gigawatt (GW) om 7 grote regio's in 2050 van energie te voorzien. De totaalkolom geeft het ''jaargemiddelde'' vermogen dat de bronnen in de volgende 7 kolommen leveren. In deze 7 kolommen staan ''maximale'' vermogens.
| |
| Aardwarmte, golf- en getijdevermogen geven ook een kleine bijdrage.
| |
| | |
| {| class="wikitable"
| |
| ! rowspan="2"|Regio ||rowspan="2"|Totaal ||colspan="2"|Windturbines || rowspan="2"|Water-kracht || colspan="3"|Zonnepanelen || rowspan="2"|CSP
| |
| |-
| |
| | op land || op zee || op woningen || op andere gebouwen || in zonne-parken
| |
| |-
| |
| | China ||align="right"|2600 ||align="right"|4750 ||align="right"|489 ||align="right"|301 ||align="right"|729 ||align="right"|507 ||align="right"|4200 ||align="right"|603
| |
| |-
| |
| | VS en Canada ||align="right"|1117 ||align="right"|1158 ||align="right"|612 ||align="right"|158 ||align="right"|452 ||align="right"|449 ||align="right"|1089 ||align="right"|448
| |
| |-
| |
| | Europa ||align="right"|910 ||align="right"|1518 ||align="right"|444 ||align="right"|160 ||align="right"|238 ||align="right"|199 ||align="right"|2141 ||align="right"|63
| |
| |-
| |
| | India ||align="right"|739 ||align="right"|1844 ||align="right"|32 ||align="right"|49 ||align="right"|744 ||align="right"|450 ||align="right"|669 ||align="right"|254
| |
| |-
| |
| | Z-Amerika ||align="right"|487 ||align="right"|635 ||align="right"|261 ||align="right"|152 ||align="right"|407 ||align="right"|417 ||align="right"|163 ||align="right"|118
| |
| |-
| |
| | Afrika ||align="right"|465 ||align="right"|679 ||align="right"|33 ||align="right"|26 ||align="right"|351 ||align="right"|326 ||align="right"|581 ||align="right"|177
| |
| |-
| |
| | Rusland ||align="right"|323 ||align="right"|538 ||align="right"|229 ||align="right"|52 ||align="right"|77 ||align="right"|101 ||align="right"|172 ||align="right"|15
| |
| |}
| |
| | |
| CSP is concentrated solar power, zie [[Thermische zonne-energie]].
| |
| | |
| In deze regio's bestaat de nodige energie-opslag grotendeels uit stuwmeren bij waterkracht centrales, met een capaciteit gelijk aan het waterkracht vermogen vermenigvuldigd met ca 4000 uur.
| |
| | |
| In 2017 stond 188 GW windturbinevermogen in China, 169 GW in de Europese Unie en 89 GW in de Verenigde Staten.<ref>http://gwec.net/wp-content/uploads/2018/04/Global-Installed-Wind-Power-Capacity-MW-%E2%80%93-Regional-Distribution-1.jpg</ref>
| |
| Het wereldwijd vermogen van zonnepanelen (PV) was in 2017 400 GW, grotendeels in China, Japan, Duitsland en de Verenigde Staten.<ref>[http://www.iea-pvps.org/fileadmin/dam/public/report/statistics/IEA-PVPS_-_A_Snapshot_of_Global_PV_-_1992-2017.pdf IEA Global PV]</ref> Het grootste deel van het wind- en PV vermogen moet dus nog opgesteld worden.
| |
| | |
| == Publicaties ==
| |
| === Boeken ===
| |
| * Jacobson, M. Z., ''Fundamentals of Atmospheric Modeling''. Cambridge University Press, New York, 656 pp., 1999.
| |
| * Jacobson, M. Z., ''Fundamentals of Atmospheric Modeling'', Second Edition, Cambridge University Press, New York, 813 pp., 2005.
| |
| * Jacobson, M. Z., ''Atmospheric Pollution: History, Science, and Regulation'', Cambridge University Press, New York, 399 pp., 2002.
| |
| * Jacobson, M. Z., ''Air Pollution and Global Warming: History, Science, and Solutions'', Cambridge University Press, New York, 2011.
| |
| | |
| === Tijdschriften (selectie) ===
| |
| * ''Strong radiative heating due to the mixing state of black carbon in atmospheric aerosols''. In: ''Nature '' 409, (2001) 695-697.
| |
| * Streets et al: ''Recent Reductions in China’s Greenhouse Gas Emissions''. In: ''Science'' 294, (2001), 1835–1837.
| |
| * ''Global direct radiative forcing due to multicomponent anthropogenic and natural aerosols''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 106, Issue D2, (2001), 1551–1568.
| |
| * ''Control of fossil-fuel particulate black carbon and organic matter, possibly the most effective method of slowing global warming''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 107, Issue D19, (2002), 16-22.
| |
| * with W. G. Colella and D. M. Golden: ''Cleaning the Air and Improving Health with Hydrogen Fuel-Cell Vehicles''. In: ''Science'' 308, No. 5730, (2005), 1901–1905.
| |
| * with Christina L. Archer: ''Evaluation of global wind power''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 110, Issue D12, (2005), 16-22.
| |
| * ''Review of solutions to global warming, air pollution, and energy security''. In: ''Energy and Environmental Science'' 2, (2009), 148–173, S. 155.
| |
| * with Mark A. Delucchi: ''Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part I: Technologies, energy resources, quantities and areas of infrastructure, and materials''. In: ''Energy Policy'' 39, Vol. 3, (2011), 1154–1169.
| |
| * with Mark A. Delucchi: ''Providing all global energy with wind, water, and solar power, Part II: Reliability, system and transmission costs, and policies''. In: ''Energy Policy'' 39, Vol. 3, (2011), 1170–1190.
| |
| * with Christina L. Archer: ''Saturation wind power potential and its implications for wind energy''. In: ''Proceedings of the National Academy of Sciences'' 109, No. 39, (2012), 15679–15684.
| |
| * Bond et al: ''Bounding the role of black carbon in the climate system: A scientific assessment''. In: ''Journal of Geophysical Research'' 118, Issue 11, (2013), 5380–5552.
| |
| * Jacobson et al: ''100% clean and renewable wind, water, and sunlight (WWS) all-sector energy roadmaps for the 50 United States''. In: ''Energy and Environmental Science'' 8 (2015) 2093-2117.
| |
| * Jacobson et al., ''100% Clean and Renewable Wind, Water, and Sunlight All-Sector Energy Roadmaps for 139 Countries of the World''. In: ''Joule'' 1 (2017) 1-14.
| |
| * with Mark A. Delucchi, Mary A. Cameron, Brian V. Mathiesen: ''Matching demand with supply at low cost in 139 countries among 20 world regions with 100% intermittent wind, water, and sunlight (WWS) for all purposes''. In: ''Renewable Energy'' 123 (2018) 236-248.
| |
| | |
| == Zie ook ==
| |
| [[Wereldenergievoorziening met wind, water en zon]]
| |
| == Externe links ==
| |
| * [https://energy.stanford.edu/people/mark-z-jacobson Website van de Stanford-universiteit]
| |
| * [https://profiles.stanford.edu/mark-jacobson Biografie]
| |
| * [https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/vita/index.html Levensloop]
| |
| {{Bron|bronvermelding= {{References}} }}
| |
| {{authority control|TYPE=p|Wikidata=Q6770480}}
| |
| {{DEFAULTSORT:Jacobson, Mark}}
| |
| [[Categorie:Amerikaans ingenieur]]
| |
| [[Categorie:Amerikaans hoogleraar]]
| |
| [[Categorie:Duurzame energie]]
| |
| [[Categorie:Milieuwetenschap]]
| |
| [[Categorie: Geboren in 1965]]
| |
| [[Categorie:Klimatoloog]]
| |
| [[en:Mark Jacobson]]
| |
