Vergeet peakoil, het draait om peak-EROEI

Ik heb al vaak geblogd over peakoil.
Peakoil is het moment waarop de maximale produktie van aardolie wordt bereikt. In 1970 bereikte de Verenigde Staten hun maximale olieproduktie. In 1998 piekte de olieproduktie van het Verenigd Koninkrijk.
Het is nog onduidelijk of de mondiale aardolieproduktie al over het maximum heen is. Sommige deskundigen denken dat het mondiale peakoil-moment in 2006 gepasseerd werd. Anderen denken dat het nog moet komen, tussen nu en 2020.

Ik blogde ook al eerder over EROEI (Energy Return on Energy Invested), het netto-energie-rendement.
Om steenkool te kunnen verbranden moet je eerst energie verbruiken om het op te graven en om de kolen naar de kachel of oven te brengen. Om aardolie te kunnen gebruiken moet het eerst opgepompt, getransporteerd en geraffineerd worden.
Het verbranden van steenkool, aardgas en aardolie levert zoveel energie, dat de verhouding tussen de opbrengst en de investering kan oplopen tot 40:1. Anders gezegd: investeren van één kilowattuur levert 40 kilowattuur op.

Aan het begin van het aardolietijdperk was oliewinning heel eenvoudig. Je hoefde maar een gat te boren op de juiste plaats en de olie spoot omhoog. De opbrengst aan energie was soms 100 keer zo groot als de energie, die geïnvesteerd moest worden (de EROEI was 100:1). Dat was de tijd van het hoogste energierendement: peak-EROEI.
Tegenwoordig vergt de oliewinning gigantische investeringen aan mankracht en materiaal. Er moet erg veel energie geïnvesteerd worden om de olie uit het gesteente te halen.

Robert Rapier (van Energy Trends Insider) onderzocht de EROEI (het energie-rendement) van de teerzandoliewinning in Canada. Rapier keek naar de in-situ-produktietechniek, waarbij stoom in het teerzand wordt geïnjecteerd om de olie vloeibaar te maken. In een eerder artikel beschrijft Rapier dat proces.

Op basis van gegevens van Cenovus Energy, het bedrijf dat olie uit teerzand wint, berekende Rapier het energierendement (EROEI) voor een aantal projecten.
In het meest gunstige geval komt Rapier tot een EROEI van 6,8:1. Van elk vat nieuw gewonnen olie moet 15% worden verbruikt om het volgende vat olie te winnen.
Maar voor een ander project berekent Rapier een EROEI van 1,8:1. En dat wil zeggen dat van elk vat teerzandolie meer dan de helft opgestookt moet worden om het volgende vat te winnen.
(Lees hier het uitgebreide artikel van Robert Rapier)

De consumptiemaatschappij, waar wij in leven, is opgebouwd in een tijd waarin het energierendement EROEI voor de belangrijkste energiebronnen 20:1 was of hoger.
De makkelijk winbare fossiele brandstoffen leverden een overschot aan energie, waardoor we met de auto of de trein konden gaan reizen en niet meer hoefden te lopen en fietsen. De afstand tussen woonplaats en werk kon groter worden.
Er werden grote en hoge gebouwen neergezet, die makkelijk verwarmd en onderhouden konden worden met het energie-overschot.
Door het surplus aan energie kon de voedselproduktie worden gemechaniseerd en geoptimaliseerd, de opbrengsten in de landbouw verveelvoudigden.
Het surplus aan energie maakte sociale voorzieningen mogelijk en de uitgebreide medische zorg, die wij in Nederland vanzelfsprekend vinden.

Nu de makkelijk winbare fossiele brandstoffen opraken, daalt het netto-energierendement ofwel EROEI.
Een paar weken geleden schreef ik op dit blog dat energiedeskundige David Murphy het mondiale energierendement schat op 17:1.
Professor Charles Hall denkt dat onze huidige (consumptie)maatschappij een minimaal energierendement nodig heeft van 13:1 of 14:1.
Bij een lager rendement (EROEI) zullen we steeds meer van onze luxe-voorzieningen moeten gaan missen. In sommige landen wordt er al bezuinigd op sociale voorzieningen en op gezondheidszorg.

Misschien kan de mondiale aardolieproduktie met schalie-olie en teerzandolie-projecten nog jaren op hetzelfde peil gehouden worden: zo stellen we peakoil nog een paar jaar uit.
Maar het mondiale energierendement zal onstuitbaar blijven dalen… peak-EROEI ligt al ver achterons.

De Verenigde Staten produceren meer olie, maar gebruiken juist minder olie

De Verenigde Staten werken met man en macht aan het verhogen van de olieproduktie. Er worden miljarden geïnvesteerd en nieuwe technieken gebruikt om olie, die tot dusver niet economisch exploiteerbaar was, te winnen. Het gevolg is dat er langzamerhand steeds meer aardolie op de Amerikaanse markt komt.

In januari 2011 produceerde de VS 8,6 miljoen vaten olie per dag. In augustus 2013 was dat bijna 30% meer: 11,0 miljoen vaten per dag.

Maar ondanks de hogere olieproduktie kan de VS nog altijd niet voorzien in de eigen oliebehoefte. Het binnenlands olieverbruik van de VS ligt ver boven de binnenlandse produktie.
In de periode 2004 – 2007 verbruikte de VS dagelijks 20,7 miljoen vaten aardolie. In de laatste 5 jaar is het verbruik flink gedaald.

In september 2013 bedroeg het aardolieverbruik 18,5 miljoen vaten per dag, dat is gelijk aan het gemiddelde verbruik over 2012.

Het dalende aardolieverbruik komt vooral tot uitdrukking in het dalend aantal autokilometers, dat de Amerikanen afleggen. In het verleden heb ik hier regelmatig over geblogd. Maar nu is er ook een wetenschappelijke publicatie verschenen, over de afname van het autogebruik in de VS.
In juli van dit jaar publiceerde Michael Sivak van het Transportation Research Institute van de University of Michigan een artikel getiteld: ‘Has motorization in the US peaked?‘ (Is de automobiliteit in de VS over het hoogtepunt heen?).

Om de Amerikaanse olieproduktie te kunnen laten stijgen wordt er in de oliewinning meer brandstof gebruikt. Er wordt meer geboord, er is meer personeel nodig en er moet meer apparatuur verplaatst worden naar de nieuwe oliewingebieden. De oliewinning in de VS stijgt wel, maar waarschijnlijk stijgt het olieverbruik van de oliewinning sterker.
De netto-opbrengst aan aardolie, energy-return-on-energy-invested (EROEI), is waarschijnlijk nog altijd aan het afnemen. Dat betekent dat er ondanks de stijgende olieproduktie, netto steeds minder energie overblijft om vrijelijk te besteden in de samenleving.

De olie-industrie kan erg makkelijk geld lenen van investeerders en banken voor de exploitatie van moeilijk winbare koolwaterstoffen. De investeerders hebben voldoende vertrouwen in de mooie prognoses van de oliemaatschappijen.
Consumenten kunnen steeds moeilijker geld lenen voor een nieuwe auto of om hun stookkosten te betalen. De Amerikaanse vraag naar aardolie en aardolieprodukten zal verder afnemen. Dat de aardolieproduktie verder blijft stijgen is een paradox.

Energie-rendement van teerzandolie blijkt mee te vallen

Olie uit teerzand halen, zoals dat in Alberta in Canada gebeurt, kost veel energie. Teerzandolie is moeilijk winbare olie.
In de afgelopen jaren hebben onderzoekers berekend dat de netto-energie-opbrengst EROEI (Energy Return on Energy Invested) ligt tussen de 2,5:1 en 7:1. Simpeler gezegd: om één liter teerzandolie te winnen moet er 0,14 tot 0,4 liter olie opgestookt worden.

Op theoildrum.com staat een samenvatting van nieuw onderzoek naar het energierendement van teerzandolie door Adam Brandt, energieonderzoeker aan de Stanford University.
Brandt vergeleek de totale energie-input van de teerzand-industrie met de opbrengst aan ruwe olie voor de periode 1970-2010.
De energie-input bestaat hoofdzakelijk uit aardgas, diesel en elektriciteit. Het eindproduct is ruwe, ongeraffineerde teerzandolie.

Uit Brandts berekeningen blijkt dat de teerzandolie-industrie netto 5,23 GJ aan energie oplevert voor elke GigaJoule die men uit de teerzandolie kan winnen. Voor de winning van 1 liter teerzandolie is 0,2 liter olie nodig.
Hierbij moet wel worden aangetekend dat de olie nog geraffineerd moet worden en nog getransporteerd moet worden naar de plaats waar het gebruikt wordt.

Brandt laat zien dat de efficiëntie van de oliewinning de afgelopen jaren is verbeterd. Er wordt minder energie verspild.
En hij concludeert dat de EROEI van 5,2 : 1 voorlopig geen reden is om de winning van teerzandolie te beperken. Het levert netto genoeg energie op.
Als het aardgas in Canada opraakt kan een deel van de teerzandolie worden gebruikt als energie-input, zonder dat dit het rendement sterk verandert.

Of het berekende energierendement van 5,2:1 voldoende is om de Amerikaanse economie te kunnen laten groeien of in zijn huidige vorm draaiend te kunnen houden is een heel andere discussie.

Het hele verhaal met grafieken op theoildrum

Netto-energierendement EROEI, de basis van ons bestaan

Alle dieren moeten meer energie halen uit hun voedsel dan ze besteden om dat voedsel te vergaren. Als een jachtluipaard 1000 kcal besteed aan de jacht en daarmee slechts 900 kcal aan voedsel vergaart, dan zal het dier uiteindelijk sterven door energiegebrek, verhongeren. In dit voorbeeld is het netto-energierendement EROEI 1:0,9. Om te overleven hebben dieren een minimale EROEI nodig van 1:1. En om zich te kunnen voortplanten moet de EROEI zelfs hoger zijn dan 1:1

Mensen willen veel meer doen dan overleven.
Dan heb je ook veel meer energie nodig. Voor de huidige menselijke samenleving met uitgebreide ziekenzorg, onderwijs en cultureel vermaak is een netto-energierendement nodig van 1:10 of zelf 1:14.

In het filmpje hieronder legt professor Charles Hall uit dat het energierendement EROEI van cruciaal belang is voor onze samenleving en al de voorzieningen waar we aan gewend zijn geraakt.

We denken dat we veel slimmer zijn dan de dieren, die elke dag genoeg energie moeten vinden om te kunnen overleven. Maar we moeten nog altijd gehoorzamen aan dezelfde natuurwetten. We kunnen niet meer energie besteden aan het vergaren van energie, dan we uiteindelijk nuttig kunnen besteden. Biobrandstoffen, teerzandolie, diepzee-olie en schalie-olie leveren een te laag energierendement (EROEI) om onze huidige maatschappij te kunnen ondersteunen.

Lagere rente, lagere rendementen, lagere EROEI

De rente staat overal ter wereld op recordlaagte. Het was nog nooit zo goedkoop om geld te lenen. Centrale banken (de FED, de ECB, de Bank of Japan) lenen geld bijna renteloos uit om de economie te stimuleren. Landen met hoge schulden en een krimpende economie, zoals Griekenland betalen veel minder rente op hun leningen dan 2 jaar geleden. Italië betaalt slechts 0,5% rente op een staatslening met een looptijd van 6 maanden. De Nederlandse overheid leent zelfs tegen negatieve rente.

Diminishing Returns
Het gevolg van die lage rente is dat de rendementen op investeringen ook steeds lager worden. Je kunt zonder grote risico’s veel geld lenen voor investeringen, die nauwelijks rendement opleveren. Speculatie met grondstoffen, edelmetalen of bitcoins bijvoorbeeld. Zolang het rendement maar ietsje groter is dan de rente, die de bank rekent.
Oliemaatschappijen kunnen zonder al te veel rente te betalen geld lenen voor projecten om moeilijk winbare olie en gasvoorraden te ontginnen. Het hoeft geen groot rendement op te leveren. Zolang de olieprijs maar net iets hoger is dan de produktiekosten.
Ondertussen maakt het midden- en kleinbedrijf kennis met “diminishing returns”. Winkels die op zondag opengaan, verhogen hun omzet met een paar procent. Maar daar staan ook hogere (loon)kosten tegenover. Het netto-rendement van koopzondagen is waarschijnlijk negatief.
Ook andere sectoren (bouw, toerisme en entertainment) zien de winst (het rendement van investeringen) teruglopen door de economische recessie en lagere koopkracht.

Dalende Energy Return On Energy Invested (EROEI)
De rentedaling en de daling van rendementen treden op in een tijd waarin het netto-rendement van energie-opwekking ook afneemt. Dertig jaar geleden leverde eeninvestering van 1 vat aardolie nog een 20-voudig rendement op: de Energy Return On Energy Invested (EROEI) bedroeg toen 20:1.
Tegenwoordig levert investeren van één vat aardolie in de exploitatie van teerzand nog maar 3 vaten aardolie op. De EROEI van teerzandolie bedraagt slechts 3:1.
Voor de winning van diepzee-olie en de winning van schaliegas is het netto-energie-rendement waarschijnlijk ook dik onder de 10:1. Precieze berekeningen zijn moeilijk te maken.

In mijn ogen is het geen toeval dat de rente op leningen en het rendement van investeringen door het bedrijfsleven tegelijkertijd dalen met het gemiddelde rendement van energie-opwekking. Dalende rente en rendementen zijn een direct gevolg van de lagere energierendementen waar we het tegenwoordig mee moeten doen.
Aangezien de Energy Return On Energy Invested (EROEI) steeds verder zal dalen, verwacht ik niet dat de rente en het gemiddelde rendement van het bedrijfsleven veel zullen stijgen. Er is geen reden tot optimistische economische voorspellingen.

Vliegen op biobrandstof onbetaalbaar volgens US Airforce

De US Navy, de Amerikaanse marine, heeft zelf vliegtuigen en helikopters. Het is eigenlijk een tweede luchtmacht, naast de US Airforce. De afgelopen jaren heeft de US Navy geprobeerd om goede sier te maken met proefvluchten op biobrandstof. Men kocht daarvoor miljoenen liters biobrandstof van bedrijven zoals Solazyme.
Hieronder een overzichtje van een aantal biobrandstof-aankopen:

In de laatste kolom van de tabel kun je lezen hoe duur één gallon biobrandstof is. Vaak 10 tot 20 keer zoveel als normale jetfuel.

Deze proefvluchten op biobrandstof wekken verwachtingen bij het bedrijfsleven: sommigen voorzien een gouden toekomst voor biobrandstof. Aan de andere kant suggereert de US Navy dat produktie van biobrandstof strategisch erg belangrijk is”: de regering zou het moeten subsidiëren.

Afgelopen week verscheen een kritisch rapport over de biobrandstof-experimenten van captain T.A. ‘Ike’ Kiefer van de US Airforce. Misschien is het artikel ingegeven door de rivaliteit tussen de Amerikaanse Marine-luchtvaartdienst (Navy) en de Amerikaanse Luchtmacht (Airforce). Maar Kiefer laat geen spaan heel van de biobrandstof-strategie van de US Navy.
Kiefer schrijft o.a.:

“Het contract met de leverancier van biobrandstof valt onder het Research & Development-budget, terwijl het duidelijk gaat om levering van brandstof: het zou moeten vallen onder brandstof-uitgaven.”

Volgens Robert Rapier is het hele rapport van Kiefer de moeite waard.

Ik wil uit het rapport nog één figuur laten zien: over de EROEI, het netto-energierendement van biobrandstoffen. In het plaatje hieronder zie je dat de minimale EROEI (Energy Return on Energy Invested) voor economische groei geschat wordt op 1:6. Met geel heb ik de EROEI voor biobrandstoffen gemarkeerd.
Bij sommige biobrandstoffen is de EROEI die kleiner is dan 1:1. In dat geval kost de brandstof meer energie, dan die oplevert.

Helemaal rechts in het plaatje zie je dat de totale energievoorziening van de VS in 2010 nog maar net boven het minimale rendement van 1:6 uitkomt. Als dit rendement verder verslechtert, dan wordt economische groei onmogelijk.

In Nederland heeft de luchtmacht ook een bescheiden experimentje gedaan met biorandstof. Het was waarschijnlijk heel duur en ik hoop dat Defensie inmiddels inziet dat biobrandstof geen zinnig alternatief is.