Stadswarmtehuishouding

NOG STEEDS zijn er sceptici die menen dat het broeikaseffect met zijn bijbehorende klimaatverandering een hersenspinsel is. Naarmate zij meer terrein verliezen uiten zij zich luider en feller. De buitenstaander heeft bewondering voor hun energie en uithoudingsvermogen en de snelheid waarmee zij nieuwe argumenten kiezen.

Een deel van de sceptici erkent dat de gemiddele luchttemperatuur op aarde stijgt maar schrijft dit toe aan toenemende zonne-activiteit. De harde kern ontkent zelfs de stijging. Er zit, meent men, gewoon een systematische fout in de temperatuurmetingen en die fout heet `urban heat island'-effect. Het merendeel van de oude meteorologische meetstations is van lieverlee binnen de stedelijke invloedsfeer komen te liggen en het staat vast dat steden gemiddeld warmer zijn dan hun omgeving.

Het gaat er vandaag niet om of zij gelijk hebben (dat hebben zij niet) maar om de vraag waaròm steden warmer zijn dan hun ongeving. Daar worden twee verklaringen voor gegeven. De ene theorie zegt dat steden meer zonnestraling absorberen dan hun doorgaans agrarische omgeving (die ook nog koel blijft doordat er veel water verdampt dat pas op grote afstand weer condenseert). De andere beweert dat het de menselijke activiteiten in de steden zijn die zoveel warmte opwekken. Men verbruikt er elektriciteit, verwarmt er woningen en rijdt er auto.

Just for fun vandaag een poging om vast te stellen welk effect de doorslag moet geven. Het gaat er dan in de eerste plaats om te berekenen hoeveel warmte de mens in de grote stad per vierkante meter produceert. De onvolprezen Aula-pocket `Energie - Een blik in de toekomst' (1982) wees de weg, maar leek wat verouderd. Het Statistisch Jaarboek (2004) bleek veel getallen op een presenteerblaadje te hebben. Het gaat hier, voor alle helderheid, om de orde van grootte. Het is een heel ruwe benadering.

Uitgangspunt is de aanname dat de warmteproductie van de gemiddelde stad vooral door de productie van de huishoudens wordt bepaald. Alle huishoudens bij elkaar verstoken jaarlijks in Nederland voor 82 petajoule aan elektriciteit en 328 petajoule aan aardgas, meldt het CBS. Samen dus 410 petajoule. (Een petajoule is 10 joule, en een joule is 0,24 calorie. Een joule per seconde heet een watt.) Nederland heeft 16,2 miljoen inwoners. Een jaar heeft 31,6 miljoen seconden. Daaruit volgt dat de burger op `continubasis' bijna precies 800 watt aan energie verbruikt en dus ook aan warmte produceert. (Want ook van het licht van de gloeilamp blijft uiteindelijk alleen warmte over.) Dat is een tamelijk bescheiden bedrag. Zó bescheiden dat het de moeite loont er de warmteproductie van het menselijk lichaam zelf aan toe te voegen. De mens zelf is een continu brandende kachel van 100 watt.

Uit een handzame tabel in het CBS-jaarboek valt af te leiden dat de bevolkingsdichtheid in het compacte deel van middelgrote steden ongeveer 5.000 inwoners per km² is. Veel gemeenten komen veel lager uit, maar dat is waarschijnlijk omdat er veel landelijk gebied in is openomen. Met de waarde 5000 en de correctie voor de lichaamswarmte komt men op een warmteproductie (op continubasis) van 4,5 watt per m².

Dat is een ondergrens natuurlijk. Wat ontbreek zijn de kantoren, winkels en instellingen. En de personenauto's en vrachtwagens. Hun warmteproductie is niet eenvoudig te schatten, maar het gevoel zegt dat het uitgesloten is dat zij het getal 4,5 W/m² zouden verdubbelen. Een waarde van 7 of 8 watt/m² lijkt aan de veilige kant. Aangenomen wordt dat zich binnen de begrenzing van middelgrote steden geen fabrieken, raffinaderijen, centrales of groentekassen bevinden.

Gemiddeld over het hele jaar (dag en nacht inbegrepen) ontvangt een horizontaal stuk bodem op onze breedte ongeveer 110 watt/m² aan zonnestraling, het onzichtbare deel daarvan inbegrepen. Ongeveer 50 procent daarvan wordt geabsorbeerd en later weer uitgestraald. En 50 procent wordt dus weerkaatst. Men zegt dat het `albedo' (reflecterend vermogen) ruwweg 0,50 is. De variaties in albedo zijn groot, maar veel steden hebben, dankzij daken, asfaltwegen, enz., een opvallend laag albedo. Zij absorberen wel 15 tot 30 procent méér dan hun omgeving, leest men onder de site www.atmosphere.mpg.de (Max Planck Gesellschaft). Dus bijvoorbeeld niet 55 watt/m² maar 63 of 72 watt/m². Gemiddeld zo'n 12 watt/m² méér dan de omgeving. Dat is meer dan de menselijke productie, maar toch eigenlijk van dezelfde orde van grootte.

En ook dit is op `continubasis' natuurlijk. Maar dat maakt het juis zo aardig, want 's winters ligt de geabsorbeerde zonne-energie natuurlijk erg laag en is het verschil met de landelijke omgeving in absolute zin klein. Anderzijds is dan de menselijke warmteproductie binnenshuis maximaal.

De onontkoombare conclusie is dat het `urban heat island'-effect 's zomers wordt bepaald door de warmte-absorberende wegen, muren en daken en 's winters vooral door de `duizenden vuurhaarden', zoals Minnaert ze beschreef. Minnaert meende toch dat het zomereffect het sterkst was. Later meer.

    • Karel Knip