Zonne-energie meet je met een opblaasbadje

Foto BanksPhotos

Zomaar wat rekenen vandaag, vooral omdat de suikerbranche zoveel harde cijfers produceerde in de commerciële suikerbijlage bij deze krant (25 november). Cijfers over suikerconsumptie, bietenproductie, bietenareaal - van alles. Zelfs een getal voor de consumptie van ‘verborgen suikers’, hoewel die suikers volgens dezelfde bijlage ‘eigenlijk niet’ bestaan.

Maar dit moet gezegd: de buitenstaander ontdekte geen eclatante onjuistheden in de bijlage, al ging de hoofdconclusie: de Nederlandse suikerconsumptie is sinds 1987 ‘vrij stabiel en zelf iets dalend’ het RIVM nèt iets te ver. Het RIVM leidt de suikerinname sinds 1987 af uit ‘voedselconsumptiepeilingen’. Voor de laatste werden 4000 Nederlanders op twee dagen geïnterviewd over wat ze de vorige dag hadden gegeten en gedronken. Hieruit bleek dat gemiddeld 122 gram suiker per dag wordt geconsumeerd. Het RIVM heeft de methodiek gaandeweg wat aangepast en concludeert daarom liever ‘dat er geen consistente trend in de tijd’ zichtbaar is in suikerconsumptie.

Die 122 gram suiker per dag (44 kilogram per jaar) omvat zowel suikers die van nature in voedsel aanwezig zijn als ‘toegevoegde suikers’. Van toegevoegde suiker wordt jaarlijks 26 kilogram gebruikt. Formeel geldt dit getal alleen voor Nederlanders tussen de 7 en de 70, maar omdat de groep 70-plus wat minder suiker gebruikt en de groep 7-min juist wat meer mag je de 26 kilogram wel als gemiddelde voor àlle Nederlanders gebruiken. Dit betekent dat er hier in Holland jaarlijks 0,44 miljoen ton toegevoegde suiker wordt ingenomen, want we zijn inmiddels met zo’n zeventien miljoen.

Suikerbietenareaal

Dit is waar het rekenen op de achterkant van de sigarendoos begon. Het CBS, dat via de ‘landbouwtelling’ een goed zicht heeft op de omvang van het suikerbietenareaal, schat de suikerbietenoogst van dit jaar op 7,57 miljoen ton bieten. Het suikergehalte van die bieten ligt op zo’n 17 procent. Hieruit volgt dat er jaarlijks 1,29 miljoen ton suiker wordt geproduceerd: drie keer zoveel als er wordt opgegeten. Waar blijft die suiker in hemelsnaam?

Export, zegt Paul Mesters, CEO van de Suiker Unie. „Wij exporteren honderdduizenden tonnen suiker per jaar, zowel naar landen buiten als binnen de Europese Unie, want er zijn EU-landen die helemaal geen suiker produceren. Bovendien exporteert Nederland ook erg veel suikerhoudende levensmiddelen. We zijn één van de grootste foodexporteurs ter wereld.” De open grenzen, daar zit ’m de kneep. De uitvoerwaarde van de post ‘suiker en suikerwerken, honing’ ligt volgens CBS-statistiek boven de miljard euro.

Mesters nuanceert het enorme verschil tussen productie en consumptie nog verder. 8 tot 10 procent van de suiker blijft achter in de melasse. Een deel van de suiker wordt verwerkt in veevoer en non-food producten. Maar grootschalige productie van alcohol uit suiker, bijvoorbeeld als biobrandstof (‘bio-ethanol’), komt in Nederland niet voor.

Dat neemt niet weg dat sommige Wageningse onderzoekers, de tijdgeest negerend, productie van alcohol uit bietsuiker veelbelovend noemen. In de International Journal of Sustainable Development berekenden Hans Langeveld c.s. in 2014 de energie-opbrengst van alcoholproductie uit Hollandse suikerbieten. De alcohol levert 1,3 keer zoveel energie op als voor de productie ervan nodig is. (Vooral de handelingen in de fabriek, zoals concentratie, destillatie en dehydratie, vreten energie.) Is dit veel? Dat rekenen we uit.

Verbrandingswaarde

Langeveld c.s. laten zien dat de suikerproductie tussen 2005 en 2007 in Westmaas (zeeklei) en Valthermond (veen) rond de 12,25 ton per hectare lag. Omdat de verbrandingswaarde van suiker rond de 16,5 megajoule per kg ligt betekent dit dat op de klei en in het veen 20 megajoule per m2 aan suiker was verzameld. Jaarlijks werpt de zon in Nederland ongeveer 1000 kWh per m2 op horizontale bodem (nachten, seizoenen en wolken in rekening gebracht). Dat is 3600 megajoule per m2. De suiker vertegenwoordigt dus nog geen 0,6 procent van het zonne-aanbod. (De opbrengst van zonnepanelen is een orde van grootte hoger.) Wie zich realiseert dat één kg suiker nog geen halve kilogram alcohol oplevert (met een verbrandingswaarde van 28 megajoule per kg) en dat het juist de alcoholfabricage is die zoveel energie verbruikt, die ziet in dat je bij voorkeur de suiker zelf als biobrandstof zou gebruiken. Poedersuikermotor?

Het is zaak bij het exerceren met giga- en megajoules, met tonnen en kilogrammen niet een factor duizend verkeerd uit te komen. Een totale zonne-instraling van 1000 kWh per m2 per jaar komt op continue basis neer op ongeveer 110 watt per m2. Eind juni ontvangt horizontale Hollandse bodem midden overdag bij wolkenloze hemel ongeveer 750 watt per m2. Kan de zelfrekenaar deze waarde verifiëren? Zeker.

Opblaasbadje

Neem een opblaas zwembadje voor ogen dat tot een diepte van 15 cm is gevuld met kraanwater van 20 graden. Isoleer de onderkant. Dek het water af met vliesdun zwart folie (om verdamping te voorkomen) en zet het, in gedachten, eind juni midden overdag in de volle zon. Stel dan de vraag binnen hoeveel uur het water onder de folie handwarm (30 graden) zal zijn. De luchttemperatuur stellen we op 25 graden.

Hoe lang zal het duren? Eén uur is te kort, drie uur lijkt te lang. Neem twee uur. Met middelbare school-fysica (1 watt = 1 joule per seconde) reken je uit dat het badje 875 watt per m2 oppervlak is opgewarmd. De uitwisseling met omgevingslucht was minimaal maar wel zal het badje in die twee uur ook warmte hebben uitgestraald. Dat brengt de totale berekende instraling misschien boven de 1000 watt per m2. Te veel, maar niet veel te veel!