Alle berichten van Erwin Van den Brink

Ik ben bladenmaker. Bedenker van redactionele formats, concepten, zowel on- als off line en daarbij draait alles om hoe je mensen blijft boeien. Mijn werk begint waar dat van de communicatieadviseur ophoudt. Met 35 jaar ervaring als journalist en bijna 20 jaar ervaring als hoofdredacteur van special interesttitels in high end markten kennen story telling en branded content voor mij geen geheimen. Ik spreek de kennis binnen een bedrijf graag aan door samen een oplossing te bedenken voor een concreet maatschappelijk vraagstuk en vervat die in een meeslepend verhaal voor een breed publiek. Door maatschappelijk engagement krijgt een bedrijf authentieke free publicity en versterkt het zijn reputatie en merknaam. Voor elk communicatieprobleem bestaat een oplossing als je het maar op een originele manier benadert. Dat vraagt journalistieke inventiviteit. Dan wordt alles interessant. Saaie onderwerpen bestaan niet, hooguit gebrek aan inspiratie. Van alles valt nieuws te maken mits je er maar een verrassend licht op weet te werpen. Heb je een goed idee, dan heb je het verhaal al half af. Een brede belangstelling en goede algemene ontwikkeling geven mij het vermogen om verbanden te leggen die anderen over het hoofd zien en weet daar een pakkend verhaal van te maken. Verhalen, vertellen met passie en gedrevenheid zodat zij mensen raken, dat is wat journalistiek toevoegt aan communicatie. Mijn opiniestukken gaan over maatschappelijke kwesties waarin wetenschap en technologie een grote rol spelen. Die wereld ken ik door en door. Mijn schrijfwerk brengt strategische denkprocessen op gang die nodig zijn voor het ontwikkelen van focus, missie en visie. Dankzij mijn dagbladachtergrond en nadien door lange ervaring met titels op het gebied van wetenschap en technologie weet ik hoe je complexe thema's toegankelijk maakt zonder te verzanden in oppervlakkigheid.
Artikelen

Benchmarking

AT-Turbine-Engine-Prep-3_2

 

1997-02

 

OMSLAGARTIKEL

 

BENCHMARK IS IJKPUNT VOOR PRESTATIEVERBETERING + VERGELIJKEND ONDERZOEK NAAR HONDERD EUROPESE PRODUCTIEBEDRIJVEN + 80 % PRODUC­TIEKOSTEN WORDT VASTGELEGD IN ONTWERPPROCES

 

Ingenieurs brengen goeroedom naar de werkvloer

 

Managementhypes vertaald

in bruikbaar gereedschap

 

Het vertalen van goeroewijsheid over trends zoals lean produc­tion en business process redesign (BPR) is vaak net een stap te ver voor managers in de industriële productieomgeving, vooral in het midden- en kleinbedrijf. Dagelijkse beslom­me­ringen eisen alle aandacht op. Grote adviesbureaus hebben echter methoden ontwikkeld om de nieuwe organisatieconcepten te concretiseren voor specifieke productiesituaties.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

De tijd van de grote managementhypes van de jaren tachtig en negentig is aan het overwaaien. Terwijl de orakeltaal van goeroes zoals Tom Peters en Michael Hammer nog nagalmt, zijn de ingenieurs Mat de Vaan en Maurits Verweij (Beren­schot), Rufus Udo en Remco Overwater (Andersen Consul­ting) met het down to earth-monnikenwerk begonnen om de verlichte ideeën te enginee­ren tot gevali­deerde, gestandaar­diseerde methoden die direct in de bedrijfspraktijk toepasbaar zijn.

Het adviseren heeft zich daarmee verplaatst van ons nachtkast­je – waar de boeken van Drucker, Peters, Hammer en Jones al dan niet gelezen liggen – naar de werkvloer. Trends zoals lean produc­tion (Jones) en business proces rede­sign (Hammer) hebben inmiddels hun sporen nagela­ten in grote be­drijven in de auto-industrie en de (zake­lijke) dienstver­le­ning. Hiervan afgeleide methoden sijpelen nu door in kleine indus­triële onder­nemin­gen en beogen de prestaties te verbeteren van be­paalde bedrijfs­functies zoals de product­ontwik­ke­ling. Wat deze methoden gemeen hebben is hun praktische toe­pasbaar­heid.

 

Onderzoeksschool Beta

De adviessector boort steeds meer specifieke marktsegmenten aan. De Twe­nts-Eindho­vense onder­zoeks­school Beta stelt infor­matica cen­traal bij het herzien van bedrijfsprocessen, terwijl TNO in het programma ‘Modern produceren in het MKB’ een hele reeks aan (bestaande) technolo­gieën en methodologieën (vari­rend van cadcam tot just in time) heeft aangepast aan de prak­tijk van kleine bedrij­ven.

Dit jaar hoopt ir. Maurits Verweij van adviesbureau Berenschot uit Utrecht te promo­ve­ren op een proefschrift waarin hij de mogelijkheden onderzoekt om de kennis van de grote onder­zoeks­instituten zoals TNO en de universiteiten toegankelijker te maken voor het MKB. Tot het MKB behoren volgens de Europese Unie alle bedrij­ven met minder dan 250 medewerkers, een omzet van minder dan veertig miljoen ecu (f 86 miljoen) die voor minder dan een kwart eigendom zijn van een groot bedrijf. Doorgaans komt nieuwe kennis voor dergelijke bedrijven van de klanten en toeleve­ranciers. Waar moeten zij beginnen om hun kennishorizon te verbreden?

Verweij: ‘Nodig is een eenvou­di­ge, goedkope methode om een snelle diagnose te stellen van de eigen produc­tieorgani­sa­tie.’ Kleine onderne­mers kunnen het zich immers niet veroor­lo­ven om met hun perso­neel een week op de hei te gaan zitten: wie neemt dan de telefoon aan?

Daarom heeft ­Berenschot samen met het de TU-Eind­hoven, de universi­teit van Hannover en het Duitse adviesbureau Kien­baum in het kader van het Europe­se onderzoeks­pro­gramma Brite Euram II een metho­de ontwikkeld voor het heront­werpen van het pro­ductiepro­ces bij kleine en middel­grote bedrij­ven die actief zijn in enkelstuks- of klein­serie­fabricage. Een vorm van BPR die praktisch te hanteren is voor kleine industriëlen. Reorga­niseren met beide benen op de werkvloer.

‘We wilden de drempel verlagen voor middelgrote en kleine bedrij­ven’, zegt prof.ir. Mat de Vaan van Berenschot. ‘De algemene methodiek BPR is eigenlijk helemaal toegesneden op de dienstverlenende, informatieverwer­kende bedrijven en niet op de industriële productie, laat staan op de kleinschalige pro­duc­tie.’

 

Vaan
prof.ir. Mat de Vaan van Berenschot (2010)

Centraal in de Berenschotmethode die HOPE heet (Human Orien­ted Produc­tion Enginee­ring), staat de zogenoemde Producti­on De­scription Langu­age (PDL). Deze taal (zie kader) beschrijft de optimale productieorganisa­tie voor een bepaald werkstuk of product in termen van bekende basis­typen zoals de assemblage­lijn, statio­naire samen­bouw (in een dok of op een platform), een mobiel assemblage­platform en de productiecel of taakgroep.

PDL wordt niet alleen gebruikt om de optimale organisatie van de productie te bepalen, maar is tevens een instrument voor benchmarking. In vervolg op het HOPE-project neemt Beren­schot momenteel deel aan benchmarking van honderd productiebe­drij­ven in Duits­land, Zweden, Groot-Brit­tan­nië, Spanje en Italië. Dat gebeurt in het kader van het Europese Betti-pro­ject (B­enchmark Tool To Improve The Production Performance), on­der­deel van het nieuwe Europese technologieprogramma Inno­vation. Doel hiervan is het creëren van een database met Euro­pese productiegege­vens. De prestaties van de onderzochte bedrijven worden bij benchmarking ten op­zichte van elkaar geijkt. Daarmee kunnen bedrijven snel meten hoe zij het doen ten opzichte van verge­lijk­bare bedrij­ven in Europa.

 

Productontwikkeling

Ook Andersen Consulting uit Eindhoven heeft recentelijk het nodige gedaan aan bench­marking. Dit wereldwijd opererende bureau richt­te zich daarbij niet op een bepaalde categorie bedrijven maar op een bepaalde bedrijfsfunctie, namelijk de productont­wikke­ling of engineering. ‘Na de hausse van verbete­ringen in het logis­tieke proces wordt langzaam duidelijk dat de weg naar verdere verbe­te­ring van de concurrentie­positie loopt via het ontwerp­pro­ces’, stellen dr. ir. Remco Overwater en ir. Rufus Udo in een publicatie van Andersen Consulting. Dit bureau deed in de VS een benchmar­k-onder­zoe­k naar het enginee­ring-pro­ces­ van tien grote indus­triële pro­duc­tiebe­drij­ven, recent gevolgd door een bench­mar­k-onderzoek in vijf Neder­landse pro­duc­tiebe­drijven. Uit dat onderzoek komt naar voren dat de situa­tie in grote indus­triële bedrijven in de VS en in Neder­land niet dramatisch verschilt: in beide landen valt nog een hoop te verbete­ren. In de VS is men over het algemeen verder met interne gegevensuitwis­seling (bedrijfs-automa­tise­ring) en wordt eerder gekozen voor technische oplos­sin­gen, terwijl Europese ondernemingen eerst kijken naar de organi­satie: dat geeft snel resultaat en hoeft niet veel geld te kosten. Toch zijn goed beheer van product- en procesgege­vens en effi­ci­nte uitwisse­ling van zulke gegevens binnen bedrijven en tussen samenwer­kende bedrijven de grote proble­men die in Europa de komende jaren moeten worden opgelost. In toepas­sing van infor­matica hebben wij een achterstand op de Amerika­nen.

In dit verband adviseerde Andersen Consulting de laatste tijd een aantal bedrijven in de machinebouw over een verkorting van de door­looptijd van hun ontwerpproces (‘enginee­ring’).

Re-engineering, het herontwerpen van bedrijfsprocessen, nam in de pro­ductieom­geving al snel de gedaante aan van lean produc­tion: zonder voorraden (just in time leveren van onderdelen) en zonder wachttijden produceren. Dat had veel te maken met het verbeteren van de logistiek. Nu sijpelt het herontwerpen van processen steeds meer door naar de enginee­ring-afdelingen.

‘Engineering is erg traditioneel en van oudsher een machtig bolwerk binnen het bedrijf’, zegt ir. Remco Overwater die voor Andersen Consulting een aantal re-engineering-projecten deed. ‘De inge­nieur die daar zit is zeer gehecht aan hetgeen hij nodig heeft om creatief en goed bezig te zijn. Hij hanteert vaak zijn eigen doelstellingen. Ontwerpers zijn bijvoorbeeld geneigd de kwaliteit van het ontwerp te verbeteren ten koste van de tijd die nodig is om het product te vervaardigen.’

‘Tachtig procent van de productiekosten wordt bepaald in het ontwerpproces’, licht zijn collega ir. Rufus Udo toe. Hij noemt als voorbeeld een machinefa­briek waar Andersen Consul­ting over de vloer is geweest. ‘Een machine die voor negentig procent uit eerder ontworpen of stan­daardonderdelen bestaat, werd toch telkens voor honderd procent ge-engineerd. We hebben daar modu­laire ontwerpen ingevoerd, waarbij je met een vaste set van verschillen­de modules machines kunt bouwen die aan alle specificaties van de klant voldoen zonder dat de con­structie-afdeling er nog aan te pas komt. Dat werkt zo funda­menteel anders dat het veel tijd kostte ingenieurs te overtui­gen. Op dit moment zijn ongeveer tien van de dertig machine-ontwer­pen gemodulariseerd. De mentale barrière is echter overwonnen zodat we moge verwachten dat de modularisatie van de overige ontwerpen in een fractie van de tijd wordt gereali­seerd die het tot nu toe heeft gekost.’

 

Nieuwe generatie

‘Doordat ingenieurs zich veelal richten op het engineeren van or­ders, in feite het aanpas­sen van bestaande ontwerpen voor nieuwe klanten, schiet de ontwikkeling van geheel nieuwe producten er bij in en terwijl de ingenieur daar juist waarde aan kan toevoe­gen. Nu zie je alleen maar zeer incrementele pro­ductontwikke­ling; een machine blijft in grote lijnen twin­tig jaar hetzelf­de, er is geen tijd om een nieuwe genera­tie te ontwikke­len.’

Wat geldt voor engineering geldt vooral in kleine indus­triële bedrijven. Zoals de constructie-afdeling van be­drijven in enkelstuks- en kleinseriefabricage is gespitst op het ‘engi­neeren van orders’ zo is ook de productie gericht op het ‘op tijd de deur uit krijgen’. Bedrijven hebben het druk met het hoofd boven water te houden.

De Vaan: ‘We leven in hoge-loonlanden. Om te kunnen blijven concurreren moet je alles uit de productieorganisatie halen wat er uit te halen is. Moderne apparatuur, automatise­ring, is wel een voor­waarde, maar biedt niet voldoende soelaas. Automa­tisering en produc­tieorganisa­tie waren toch twee aparte werel­den. Daarom wilden wij een alomvattende methodiek maken die de technische én de mense­lijke aspec­ten be­schrijft.’

‘Stel: een bedrijf twijfelt tussen opti­maliseren van de pro­ductie en verhuizen naar een lage-loonland. De eerste stap een in onze visie is dan: doe een benchmark. We zijn nu in staat op een works­hopachtige manier tot een zeer snelle analyse te komen. We kunnen de productie binnen ver­schillende bedrijfs­onderdelen snel typeren en de totale performance van een bedrijf in kaart brengen. Er zijn internati­o­naal kengetal­len beschikbaar over bij­voorbeeld assemblagebe­drijven die betrek­king hebben op de bewer­kings- en doorlooptijd. Als kenge­tal­len dan niet worden gehaald, weet je vaak dat het ligt aan een subop­timale produc­tieorganisatie van bepaalde be­drijfsonderde­len.’

 

Concurrent engineering

‘Benchmarking is een inderdaad een vertrekpunt’, bevestigt Overwater. ‘Vervolgens kun je zover gaan dat je niet alleen je bedrijfspro­cessen heront­werpt, maar dat je de hele business herdefi­nieert, abstra­heert, waardoor je bijvoor­beeld overeen­komsten ziet ontstaan tussen het ontwikke­len van een zaktele­foon en een auto. Zo kun je daar als auto­maker ook wat van opsteken.’

Een goede consultant spaart daarbij ook zichzelf niet. Udo: ‘Ook wij zijn voortdu­rend bezig te zoeken naar mogelijkheden de doorlooptijd te verkorten van onze eigen projec­ten bij klanten. We ontwikkelen daarvoor methodologieën waarin aspec­ten zijn verwerkt van concurrent engi­neering. Een van de initiatieven in dit verband noemen we re-inventing sys­tems­buil­ding.’

‘Concurrent engineering, waarbij je tegelijkertijd met een product samen met alle betrokkenen – klant, Marketing & Ver­koop, Inkoop, leveranciers, engineering – de daarvoor benodig­de processen ontwerpt, komt uit een heel andere wereld. Ook dát is een vorm van bench­mar­king, het verge­lij­ken en ijken van pro­ces­sen. En dan krijg je wat re-inven­ting the business wordt genoemd: soms ontkom je er niet aan de kernactiviteit te herdefi­niëren, te greenfiel­den, om hele­maal out of the box, los van alle bedrijfsbe­slomme­rin­gen, buiten de gebaande paden, je af te vragen wat je compe­tence is waarin je bedrijf zich in essentie onderscheidt van andere bedrij­ven.’

 

Harley Davidson

Zo herdefinieerde motorfietsenfabrikant Harley Davidson onder de hoede van Andersen Consulting zijn business als een be­paal­de, vrijgevochten levensstijl. Je hebt motor­rijders en Harley Davidson-­rij­ders. Eerst moest natuurlijk de Japanse concurren­tie worden geëvenaard door de grote hoeveel­heid foutpro­ducten uit te bannen. Dat betekent reworking en terugdringen van de ineffi­ciëntie in de pro­ductie (grote voorraden, laag produc­tietem­po, lange wacht­tijden, veel onder­handen werk en dus een groot kapitaal­be­slag). Door lean te gaan produ­ceren dus.

Maar vervolgens werd om Harley Davidson een nieuw imago opge­tuigd. Bij de HD-dealers in de VS vindt de klant een kiosk met een pc waar je á la carte je eigen motor­fiets kunt samenstel­len: van kleur tot en met het motorgeluid. Udo: ‘Als een machine wordt samengesteld uit door engineering vrij­gege­ven, gevalideerde modules, is het niet meer nodig om met die order langs enginee­ring te gaan.’

Ontwerpers zijn geneigd zich daar tegen te verzetten. Bij DAF-trucks is sprake van client driven engineering, waar een configurator, een computerprogramma, klanten in staat stelt een vrachtwagen volgens eigen wensen en eisen samen te stel­len. De configurator geeft aan welke combi­naties van modules wel en niet kunnen. Een configurator is het front end van het logistiek systeem; de productie en de inkoop van onderdelen wordt er mee aange­stuurd. De configurator moet worden onder­houden vanuit engi­neering.

Met zulke methodologie en technologie hebben bekende producen­ten zoals Harley Davidson dus het Aziatische tij weten te keren. Hetzelfde geldt volgens Mat de Vaan voor kleine bedrij­ven die nu aan zet zijn: ‘Een Taiwanese fietsenfabrikant gaat hier in Nederland een fietsenfabriek opzetten, omdat hij dichter bij de markt wil zitten en zo sneller kan leveren. Tegenwoordig wordt de pro­ductiviteit meestal bepaald door de mens-machine-combina­tie: als de bediener van een dergelijke machine een beetje doel­treffender gaat werken, verhoogt dat de produc­tiviteit zodanig dat het loon­kos­ten­voordeel van een lage-loonland in het niet valt.’

 

(FOTO 1

 

(BIJSCHRIFT )

 

Klanten van DAF kunnen, als zij een nieuwe vrachtwagen kopen, deze met behulp van een zogenoemde configurator geheel naar eigen wens samenstellen. (Foto: DAF)

 

 

(FOTO 2)

 

(BIJSCHRIFT )

 

Prof.dr.ir. Mat de Vaan (links) en ir. Maurits Verweij: …met een een­voudige metho­de de drempel verlagen voor kleine en middelgrote bedrijven die hun processen willen verbeteren… (Foto: Michel Wielick).

 

 

(FOTO 3)

 

(BIJSCHRIFT)

 

Dr.ir. Remco Overwater (links) en ir. Rufus Udo: ‘Na de hausse van verbete­ringen in het logistieke proces wordt lang­zaam duidelijk dat de weg naar verdere verbete­ring van de concur­rentie­positie loopt via het ontwerppro­ces.’

 

(Foto: Michel Wielick)

 

 

(KADER)

 

Er is HOPE voor het MKB

 

De HOPE-methode van Berenschot beoogt niet zoals de aanpak van Andersen Con­sulting om in laatste instantie de eigen be­drijfsactiviteit, de business, te herdefin­iëren en aan de hand daarvan het bedrijfsproces fundamenteel te heront­werpen. Bij fundamenteel herontwerp is het aangrijpingspunt al gauw de productontwikkeling, de ontwerpafdeling, omdat meestal daar het bedrijfs­proces begint.

Het aangrijpingspunt van de HOPE-metho­de is het productiepro­ces. Door het productieproces te herontwerpen aan de hand van (slechts) zes basisty­pen, wordt tijd en dus geld bespaard. Lean produc­tion en BPR veronderstellen vaak inzet van automa­tise­ring; informati­ca en robotica zijn dan dus duur en tijdro­vend.

Ir. Maurits Verweij: ‘Voor het beschrijven van een productie­omgeving kun je een aantal basisvormen onder­scheiden. De proble­men waar een bepaald be­drijf tegen aanloopt, zijn mis­schien te wijten aan een ver­keerde grondvorm. Het gaat er daarbij om hoe ingewikkeld een product is, hoeveel exempla­ren er van moeten worden ge­maakt en welke eisen aan flexibi­li­teit worden gesteld. Daarbij moet je kengetallen waarderen in hun context: een serie van tien vliegtuigen is al heel wat, een serie van tien auto’s is nie­ts.’

‘De autonome groep, manufacturing cell of Produc­tions Insel, is een van die grond­vor­men ofwel basic types: een team maakt geheel zelfstandig een afgerond (onderdeel van een) produc­t. Aan het andere uiterste van het spectrum bevindt zich de functio­nele afde­ling, waar slechts een taak van een order wordt verwerkt waarna de order doorschuift naar een volgende afdeling. Daartussen ligt bijvoor­beeld het Flexibel Manufactu­ring System (FMS), de geau­tomati­seerde versie van de produc­tie­cel. Verder onder­scheiden we de multi­productie­lijn en het stroomdok. Hierbij verplaatst het product zich nog wel serieel langs een assembla­ge­lijn, maar op elk station werkt een groep­je mensen aan parallel­le taken. Ten slotte is er statio­naire productie waarbij men voor uit­eenlo­pende handelin­gen specia­listen naar de ‘bouw­plaats’ stuurt.’

‘Met suit­abi­lity profiles, een waarderingsmatrix van verschil­lende productieaspecten zoals seriegrootte, product­variëteit, hoeveelheid onderdelen, aantal montagehande­lingen e.d., geven we aan hoe in verschillende situa­ties ver­schillen­de grondvor­men meer of minder geschikt zijn.’

 

Kort cyclische arbeid

HOPE neemt niet zozeer de technische mogelijkheden als uit­gangspunt maar het aanwezige menselijke kapitaal en zoekt daarbij de beste technologische mogelijk­heden. Een bedrijf kan voor een productieproces kiezen uit een taakgroep of een pro­ductie­lijn. Een dergelijke keuze hangt af van het opleidings­niveau of zelfs van persoon­lijke voorkeuren.

De Vaan: ‘Niet alle mensen hebben dezelfde verwachtingen ten aanzien van hun werk. Je kunt dus niet zonder meer zeggen dat kort cy­clische arbeid aan een assemblagelijn altijd voor ieder­een vervreemdend werkt – alhoewel arbeid met extreem korte cycli, dus met een hoge mate van eentonigheid, voor niemand leuk is. Maar je zit uiteindelijk met economische randvoor­waarden.’

‘De productiesituatie is bepalend. Daarbij gaat het niet alleen om de aard van het product en hoe het geproduceerd moet worden, maar ook met het soort personeel. Voor een lijnpro­ductie zijn andere mensen nodig dan voor produc­tiecellen. In sommige situaties zijn pro­ductiecel­achtige structuren en een assemblagelijn gelijk­waar­dige alternatie­ven.’

Het Duitse bedrijf Windhoff AG (machinebouwer van met name industriële transport­middelen, 450 personeelsleden) was een van de drie bedrijven in het HOPE-project, samen met het Eindhovense bedrijf Frencken (onderdelen voor onder meer lucht- en ruimtevaartindustrie) en het Belgische bedrijf Verhaegen (fabrikant van bedden en lattenbo­dems).

De trend bij Windhoff is dat het productenpalet steeds groter wordt en de series kleiner. Dat leidde tot voorraadbe­heer, interne logistiek, planning en besturing.

Toen HOPE bij Windhoff werd ingevoerd, waren net twee assem­blagelijnen op elkaar aangesloten en optimaal ge­schikt voor het produ­ceren van een groot aantal uni­forme pro­ducten. Op een van deze lijnen werden twee verschillende soorten bouwma­chines gemaakt: een met veel klantspecifieke onderdelen en een met minder klantspeficieke onderdelen. Omdat grote aantallen nodig waren van beide typen, werd de lijn beurtelings drie weken voor het ene en drie weken voor het andere type ge­bruikt. Dat betekende lange levertijden voor exemplaren van de afzonder­lijke typen.

Besloten is de producten met speciale eisen voor de klant niet langer tussen het standaardpro­duct door op een lijn samen te bouwen, maar pas te monteren nadat het product de assem­blage­lijn heeft verlaten. Heeft een pro­duct heel veel klant­speci­fieke onderde­len dan wordt het stationair in een bouw­dok geassem­bleerd. Kwaliteitsborging wordt gedaan door de produc­tiemede­werkers zelf om zo de doorlooptijd te verkorten. Er kwam een nieuwe lakplaats, die voldoet aan de laatste milieu-eisen en tegelijkertijd ver­schil­lende machines in andere kleuren kan spuiten. Gemiddeld is de lever­tijd verkort met 40 %, zijn de voorraden gehalveerd terwijl de hoeveelheid manke­menten is verminderd met 25 %.

 

(FOTO 4)

 

(BIJSCHRIFT)

 

Een assemblagelijn bij Windhof AG. (Foto: M. Verweij)

 

(TEKENING)

 

(BIJSCHRIFT)

 

De zes basistypen die verschillende wijzen van produceren weergeven.

Geen onderdeel van een categorie

Canada: Bouw brug Prince Edward Island Bay (1996)

 

 

Hier klikken voor de PDF van het artikel:     CanadaCombined(1)CB4

OMSLAGARTIKEL

 

HIJSLASTEN VAN 8200 TON + WERKEN BIJ -50 °C + BRUG­PIJLERS BESTAND TEGEN 4000 TON IJSDRUK + PROJECT VERGT 400 000 M3 BETON + BRUG IS HISTORISCH GRONDRECHT

 

Bal­last Nedam exporteert kennis van Deltawerken

 

Canadees kleinkind van de Zeelandbrug

 

Nederlandse waterbouwers helpen de inwoners van een Canadese deelstaat na 123 jaar aan een grondwette­lijk recht. In 1873 sloot Prince Edward Island zich aan bij de Canadese confederatie in ruil voor het recht op een vaste oeververbinding. Sindsdien strandden talloze plannen voor bruggen en tunnels op onoverko­melijke technische complexiteit en financiële onhaalbaarheid. Voor de brug over de Northumberland Strait die in 1997 gereed komt, heeft Ballast Nedam de bewezen technologie van de Zeelandbrug (1965) en de Westbrug over de Storebaelt in Denemarken opgeschaald.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

De bruggenbouwerij heeft zo haar eigen logica: de verliezer is de winnaar. Ballast Nedam zat aanvankelijk in het consortium dat de op­dracht misliep voor de bouw van de brug over de Northumberland Strait, die Prince Edward Island moet gaan verbinden met het vasteland van Canada: New Brunswick en Nova Scotia. Omdat het winnende consortium echter niet over de volledige uitrus­ting en de kennis bleek te beschikken om onder de vijandige klimaatcondi­ties een brug in zee te bouwen, besloot het Bal­last Nedam voor deelname te benaderen.

Niet dat het bedrijf van meet af aan heeft gespeculeerd op de eigen onmisbaarheid, bezweert be­stuursvoorzitter Rein Schermer, maar met het groot­ste hefschip ter Wereld, de Svanen (Deens voor ‘zwaan’) heeft Ballast Nedam bij derge­lijke projecten natuurlijk wel een troef in handen. Na het afhaken van het Amerikaanse aannemingsbe­drijf Morrison-Knudsen wegens bijna-faillis­sement bestaat het con­sortium nu uit het Canadese Strait Crossing Inc. (15 %), het Franse GTM (49 %), dat eveneens meebouwde aan de Enge­land-Walesbrug, en de Nederlanders met een aandeel van 36 %.

In elk geval hoopt Ballast Nedam nu in Canada op vervolgopdrach­ten. De premier van de deelstaat PEI (zoals de Canadezen Prince Edward Island afkorten), Catherine Callbeck, houdt zich op de vlakte als we haar vragen of op termijn ook de tweede veerdienst naar het vasteland wellicht wordt vervangen door een permanente oeververbinding. ‘Maar dat in Canada de komende jaren meer bruggen zullen worden gebouwd, is zeer waarschijnlijk’, aldus Callbeck.

De minister van Economie en Toerisme van PEI, Robert Morrisey, ziet bovendien voor de enorme bouwplaats aan een haven (60 ha, inclu­sief beton­mortel­fa­briek met een capaciteit van 150…210 m3/h) waar brugdelen worden geprefa­briceerd een grote toekom­stige rol wegge­legd in de reconstructie van de Trans-Canada Highway, een van de grootste infrastructurele projecten in Canada de komende jaren. Daarbij is dan vervoer over zee nodig en dat betekent haast vanzelfsprekend Nederlandse inbreng.

Met behulp van de Svanen bouwde Ballast Nedam mee aan de Westbrug over de Store­baelt in Denemarken, die ir. Theo Mostert (voor het Nederlandse bedrijf p­ro­jectleider voor de kwali­teitszorg in het consortium Strait Crossing) be­schouwt als het techno­logische kind van de Zee­landbrug. De Strait Crossing is een brug van de derde genera­tie, een ‘klein­kind van de Zeeland­brug’.

 

400 000 m3 beton

Kleinkin­deren steken doorgaans met kop en schouders boven hun ouders en grootouders uit. Zo ook hier. De gewichten die moesten worden gehesen bij de bouw van de Zeelandbrug waren 600 ton. Bij de bouw van de King Fahd Causeway van Saoedi Arabië naar het eiland Bahrein werd tot 1400 ton gehe­sen. Bij de bouw van de Westbrug in Denemarken werd tot 7000 ton getorst en in Canada is dat 8200 ton. De Westbrug heeft overspanningen van 110 m, de brug over de Northumberland Strait heeft bogen van 250 m.

De pijlervoeten hebben een diameter van 22 m en variëren in hoogte van 20 m tot 42 m (maximaal 5500 ton). Daar boven­op komt een pijler­schacht die in hoogte eveneens varieert van 20 m tot 42 m (maximaal 5000 ton). Daar weer bovenop komt de ligger van 15 m hoog en 190 m lang, die in de breedte ruimte biedt aan een tweebaans­weg (8200 ton). Het gat tussen twee op pijlers geplaatste lig­gers wordt opgevuld met een inhanglig­ger (1300 ton). Voor de bouw van de 12,7 km lange brug is 400 000 m3 beton nodig. Er zijn zes produktielij­nen: drie voor pijlervoeten, en één voor pijlerschachten, voor hoofdliggers en voor inhangliggers.

Elke hoofd- of pijlerligger bestaat uit achttien delen. Het gedeelte dat op de pijler komt te staan wordt als eerste gestort en heet hamerstuk. Zodra dat gereed, is wordt dit werkstuk verschoven naar een volgend werkstation.

Na baggerwerkzaamheden en het zeer nauwkeurig plaatsen van drie oplegpunten op de zeebodem (die worden ingebed in onderwa­terbeton) kan de pijlervoet worden geplaatst. Daar overheen wordt de pijlerschacht geschoven. Op de schacht wordt eerst een betonnen plaat op hoogte afgesteld en ondergrout. Deze plaat is een contramodel van de onderkant van het hamerstuk van de hoofdligger. Die wordt met epoxyhars aan de schacht gelijmd en is tevens gekoppeld met voorspankabels.

Mostert: ‘Wij hebben als geen ander de technologische kennis en erva­ring, opgedaan bij de bouw van de Deltawerken (het bouwen in zee-engten met hun stromingsverschijnselen, EvdB) als export­artikel opgepak­t en daarna steeds verder ontwikkeld.’

 

Priksleetjes

Behalve de Svanen is dus ook al het andere op de bouwplaats vol­strekt megalomaan. Of zoals Mostert zegt: ‘We bouwen hier elke maand vier Domtorens.’ Behalve die Domto­rens – brugpijlers tot zo’n 100 m hoog – tref je op de bouw­plaats ook het vernuft aan dat zo typerend is voor de Neder­landse civiel­e techniek. Twee bijzondere voertuigen (zie Kader) worden door de jongens van de gestamp­te pot ter plaatse lief­kozend ‘onze priksleetjes’ genoemd, maar officieel hebben de twee voertuigen die de gepre­fabriceerde brugdelen vervoeren naar de laadkade van de Svanen, namen van dieren. Ze heten Lobster (Kreeft) en Turtle (­Schildpad).

Hoewel het beeld op de bouwplaats wordt bepaald door mannen met vuile handen, was het tijdens de rondleiding die Ballast Nedam voor de Nederlandse pers verzorgde een vrouw die met behulp van radiografische besturing de slede bediende; de kop boven dit verhaal had dus ook kunnen luiden: ‘Vrouw tilt 8000 ton op.’

En inderdaad is techniek soms bijna poëzie. Marsman parafraserend zie ik ‘denkend aan Prince Edward Island oneindig krui-ijs traag door de Northumberland Strait schuiven’ – elke winter vier maanden lang, van half december tot half april. Weliswaar is dat niet het geval tij­dens ons bezoek, maar ‘half december wordt het water hier opeens dik en dan moet je maken dat je wegkomt’, aldus Mostert. Tijdens de wintermaanden ligt de Svanen dan ook vier maanden stil aan de wal. Door isoleren­de kisten te plaatsen om de bouw­werken en de mortel aan te maken met heet water wordt be­vriezing voorko­men zolang de reactie­temperatuur nog onvoldoen­de is om de vorst buiten het har­dende beton te hou­den (de reactietemperatuur loopt op tot 60 °C tot 70 °C). Zo kan het bouwen van brugde­len aan de wal ’s winters zo veel mogelijk door­gaan. Buiten heerst door­gaans een chill factor (gevoels­tempe­ratuur) van -40 °C tot -50 °C.

 

IJsbrekers

Op een videofilm laat Mostert zien hoe het kruiende ijs afgelo­pen winter een van de reeds geplaatste pijlers bewerkt. Het is werken aan de grenzen van de betontechniek. Waar de 3…4 m dikke ijsvloer in aanvaring komt met de pijler, heeft deze – ter hoogte van de waterlijn – een conische vorm, waardoor hij als een ijsbreker werkt. De maximaal toelaatbare belasting is opgeschroefd tot 80 kg/cm2. De pijlers zijn berekend op een druk van 3000…4000 ton. Om de afvoer van het ijs – met het oog op de hervatting van de visserij in het voorjaar – zo min mogelijk te belemmeren, moest de brug zo weinig mogelijk pijlers hebben. De overspanningen hebben dan ook voor een betonnen brug een recordlengte van 250 m. Daarvoor is de hoeveelheid cement in het betonmor­tel zo veel mogelijk opgevoerd tot de grens waarbij de capil­laire structuur in het beton nog intact blijft. Die structuur van met elkaar in verbinding staande microscopisch kleine holten is essentieel omdat op die manier in het uitgeharde beton achtergebleven water bij bevriezing kan uitzetten. Kan dat niet, dan zou het beton van binnen stuk springen.

Voor de bouw was echter niet alleen tech­nisch vernuft nodig maar ook financiële vindingrijkheid. Of zoals dat tegenwoordig heet: financial engineering.

 

Private financiering

De financieringsconstructie heet Design-Finance-Build-Operate and Transfer, kortom BOT, omdat de laatste drie termen het meest typerend zijn. Het consortium financiert de bouw door uitgifte van real rate bonds, inflatievaste obligaties met vaste rente (4,75 %), uitgezet bij pensioenfondsen en andere institutionele beleg­gers. De opbrengst van de uitgifte is gestort in een bouwfonds: 740 miljoen Canadese dollar (888 miljoen gulden; een Canadese dollar is f 1,20­). Het aflossen van de obligaties doet het consor­tium uit de inkomsten van de exploi­tatie (Operate) van de brug geduren­de 35 jaar. Die inkomsten komen enerzijds uit de tol die de exploi­tant mag heffen (gesc­hatte inkomsten ongeveer 30 miljoen Canadese dollar per jaar) en anderzijds uit een overheidsbijdrage die gelijk is aan het bedrag waarmee de overheid nu de veerdienst subsi­dieert, 42 miljoen Canadese dollar per jaar (prijspeil 1992). Na 35 jaar draagt het consortium de brug om niet over aan de overheid (Trans­fer). Het ontwerp van de brug is geba­seerd op een le­vensduur van minimaal 100 jaar. De Canadese overheid vermijdt hiermee een vervangingsinvestering voor nieuwe veerboten, die was begroot op 300 miljoen Canadese dollar.

Onzekere factoren tijdens de bouw zijn het barre klimaat en de lokale arbeidsproduktiviteit. Beide vallen tegen, waardoor de brug niet kan worden gebouwd voor de 740 miljoen dollar die was voorzien, maar waarschijnlijk tegen de miljard dollar gaat kosten. Volgens Schermer wordt de hele onderneming zeker geen ‘killing’. Weliswaar is de geprognosticeerde toename van het autoverkeer als de brug er eenmaal ligt formeel een onzekere factor, maar iedereen weet dat historisch gezien autoverkeer overal ter Wereld altijd sneller is toegenomen dan voorspellers zeiden. In 1995 bezochten 780 000 toeristen (het meren­deel Amerikanen die per auto komen) het eiland, 25 % meer dan in 1991. De komende twee jaar verwacht KPMG een groei van nog eens 25 %. De brug waarvan de bouwvoorbereiding startte in 1993, wordt volgend jaar opgeleverd.

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

(CREDIT BIJ OPENINGSBEELD, COMBINATIE VAN FOTO 1 + KAARTJES 2 EN 3)

(Foto’s: Ballast Nedam, Amstelveen)

 

(BIJ FOTO 4)

De bouwplaats op het eiland met de brugdelen in verschillende stadia van wording.

 

(BIJ TEKENING 5)

Dwarsdoorsnede met een aantal afmetingen van de Northumberland Strait Bridge.

 

(QUOTE BIJ PORTRETFOTO 6)

‘We bouwen elke maand vier Domtorens’, ir. Theo Mostert

 

(BIJ FOTO 7 en 8)

Ter hoogte van de waterlijn hebben de pijlers een conische vorm, zodat ze dienst doen als ijsbreker; de pijlers zijn berekend op een druk van 3000…4000 ton.

 

 

 

 

 

(KADER)

Lobster en Turtle

 

De voertuigen Lobster en Turtle maken gebruik van de lage wrijvings­coëfficiënt (gemiddeld 0,02, variërend van 0,01…0,03) van teflon op roestvast­staal. De twee machines wegen elk 240 ton, wat licht is in vergelijking met de maximale belading van 8200 ton.

De machines lopen op twee banden ongeveer zoals dat ook gaat bij bandschuurma­chines. In tegenstelling tot rupsvoer­tuigen maken zij niet gebruik van wielen om over de binnenkant van de band te rij­den, maar schuift de machine met een stalen slee over de binnen­kant die bekleed is met 1 mm dik teflon. De band zelf is niet gescha­keld, maar bestaat uit één geheel; hij is van 3 mm dik roest­vaststaal. De buitenkant, het loopvlak, is be­kleed met 2 cm dik rub­ber.

De twee sledes aan weers­zijden hebben elk een glijvlak van 4 mm dik roestvaststaal. De slede zelf is een tordeerba­re stalen balk die vanwege de afvoer van wrij­vingshitte over de lengte­richting is ingefreesd met zes sleu­ven. Op die balk staan aan elke zijde negen hydrauli­sche stempels die de machine, als die onder het te vervoeren brug­deel is gekomen, zo ver omhoog brengen dat het brugdeel loskomt van zijn steunpunten.

Waar zich bij een gevechtstank de geschutskoepel bevindt, zit op de machine van Huisman-Itrec een laadtafel op teflon die in het horizontale vlak in alle richtingen kan bewegen. De overspan­ningen worden name­lijk niet statio­nair gebouwd, maar op een assemblagelijn waar­bij op elk volgend station vanuit een standaardbekisting een volgend segment aan de overspanning wordt gebouwd. Dat scheelt een enorm heen en weer gesleep met bekistingen. Het positione­ren van het gerede deel van de overspanning bij aankomst op een nieuw station ten opzichte van de bekisting is millimeterwerk en daarom moet de laadtafel in het horizontale vlak in alle richtingen kunnen bewegen.

‘Het laden op een tafel van slechts enkele vierkante meter van een last van 8200 ton geeft een enorme puntbelasting’, legt directeur ir. Joop Roodenburg van Huisman-Itrec uit. Welis­waar bestaat de machine uit een torsiedoos van vuistdik Zweeds plaatstaal (STE 690), maar die zou onder de last toch in het midden gaan knikken aangezien de beton­nen looprail slechts een ondiepe fundering heeft en dus bij het passeren van het transport ter plaatse van de puntbelasting een paar centimeter wordt inge­drukt. In plaats van te probe­ren een torsie­doos te maken die vol­doende stijf is om de puntlast gelijkma­tig te distribu­eren en een looprail die voldoende rigide is om die krachten ge­lijkma­tig op te nemen, koos Huisman-Itrec ervoor om de 18 stempels afzonderlijk bestuurbaar te maken. Roodenburg: ‘De stempels in het midden – ter hoogte van de laadtafel – staan bij belasting enkele centimeter verder uit dan die aan de voor- en achter­zijde van de machine om zo te com­penseren voor het anders doorknikken van de torsiedoos.’ Waar de machine met last zich bevindt, wordt dus de betonnen looprail en de zandstenen ondergrond ter hoogte van de laadtafel/puntlast een paar centimeter inge­drukt. Dit is elastici­teit; als het transport is gepas­seerd, veert de ondergrond weer terug. Dank zij deze ‘derde weg’-oplossing konden de torsie­doos en de betonnen looprail betrek­kelijk licht (en dus goedkoop) worden uitgevoerd.

Blijft de vraag waarom niet voor wielen is gekozen. Roodenburg: ‘De sterk­ste wielen kunnen een asdruk hebben van onge­veer 10 ton. Omdat er meer voertuigconstructie nodig is, blijft een nettolaadver­mogen over van ongeveer 7,5 ton per wiel. Omgere­kend zouden voor een brugdeel zo’n duizend wielen nodig zijn. Het voertuig zou daarmee onhanteerbaar groot zijn gewor­den.’

De Fransen in het consortium opteerden aanvankelijk voor (Amerikaanse) crawlertechnologie, de zeer zware rupsvoertui­gen waarmee bijvoorbeeld de Spaceshuttle naar zijn lanceer­plaats wordt gebracht. Crawlers zijn iets sneller, maar kunnen geen korte haakse bochten maken. Dat zou hebben betekend dat de verschillende produktiestra­ten (voor pijlervoeten, jackets en overspannin­gen) allemaal hadden moeten samenkomen bij de laadkade van de Svanen zoals spaken in een wiel samenkomen bij de naaf. Dat zou enorm veel loze ruimte hebben betekend op het bouwterrein.

De Lobster en Turtle hebben (recht onder de laadtafel) een gigan­tische hydraulische cilinder. De zuiger in deze cilinder drukt de machine inclusief een last van maximaal 2000 ton op en kan dan draaien in zijn cilinder. Daarmee is de draai­cirkel gelijk aan de diagonaal van het platform van de machine, iets meer dan 12 m! Bij lasten van meer dan 2000 ton wordt de last op het kruispunt eerst op pijlers geplaatst, waarna de machine onbelast 90 graden om zijn staande as draait alvorens de last weer op te pakken en zijn weg te vervolgen.

Vanwege de afwezigheid van wielen is het vraagstuk van de voortbeweging opgelost door toepassing van hydraulische uitschuifbare ‘prik­stokken’ waarmee het voertuig zich als een priksleetje vooruit steekt. De rails zijn daartoe aan de binnen­zijde voorzien van beton­nen tanden, afgeknotte dwarsliggers waartegen de vier prikstok­ken zich afzetten. De twee voorste stokken en de twee ach­terste stokken prikken de slede beurte­lings vooruit in een vloeiende beweging, waardoor een constante snelheid wordt bereikt. De hydrau­lische pompen worden aangedre­ven door een motor (Caterpillar) van ‘slechts’ 250 pk.

De machines die Huisman leverde voor het transport op de bouwplaats van de Westbrug over de Storebaelt in Denemarken haal­den slechts 15 m/h. Zij gleden over uitgelegde teflon matten. Door toepassing van de eindeloze band is die snelheid nu 180 m/h. Rijden doen de machines alleen als zij leeg teruggaan, op wieltjes aan de uiteinden die worden neergelaten. De snelheid is dan 5 km/h.

Nu is het moge­lijk parallelle assemblagelijnen te maken die allemaal lood­recht uitkomen op een hoofdstraat die naar de laadkade leidt. Zowel in de produktielogistiek (een lijn met stations) als in de lay-out van het bouwterrein (haakse bochten zonder boogstraal) speelt de transport­technologie van Huisman-Itrec dus een essentiële rol. Daarmee zijn de Nederlanders niet alleen in het natte gedeel­te van de bouw de tech­nologi­sche leider, maar ook in het droge gedeelte.

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

 

(LEGENDA BIJ TEKENING 9)

  1. motor
  2. cilinder onder laadtafel
  3. lasttafel
  4. stuurhuis
  5. wieltjes
  6. betonnen looprail bekleed met staalplaat
  7. ‘prikstok’ = hydraulische cilinder
  8. tanden
  9. hydraulische stempels (aan elke kant 9)
  10. slede = stalen balk

 

 

(BIJ FOTO 10)

Een van de machines tijdens het laden op een ponton voor vervoer naar Canada. Hier is aan de onderzijde de band te zien waarop het voertuig loopt.

(Foto’s: Huisman-Itrec, Rotterdam)

 

(BIJ FOTO 11)

De machine wordt onder een hoofdligger gebracht om deze een bouwstation verder te brengen. Rechts op de foto is de bekisting te zien waarin een nieuw segment tegen de ligger-in-wording is aangestort. In het beton is de afscheiding van de verschillende segmenten te zien.

recensies

Klimaatdebat (1996, nr 12)

BEDRIJFSLEVEN MIST VEEL WETENSCHAPPELIJKE INFORMATIE OVER WERELDMILIEU + FORA NODIG WAAR BEDRIJVEN EN WETENSCHAP ELKAAR ONTMOETEN

 

KIvI presenteert internationale publikatie

 

Het Systeem Aarde onder de loep

 

Het klimaatdebat verhit vooral de gemoederen van politi­ci, wetenschappers en milieubeschermers. Het boek Policy Making in an Era of Global Environmen­tal Change, dat deze week is verschenen, is dan ook vooral bedoeld om beslis­sers in het bedrijf­sle­ven actie­ver te betrekken bij de poli­tieke en wetenschap­pelijke discus­sie.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Milieuvervuiling is niet alleen een technologisch probleem, maar evenzeer een collectief gedragsprobleem en daarnaast op besluitvormingsniveau ook nog eens een communicatie- en informatieprobleem. Veel wetenschappelijke informatie bereikt beslissers in de politiek en in de industrie sterk vervormd – om niet te zeggen misvormd – via de kanalen van de moderne massa­communicatie. Het boek Policy Making in an Era of Global Environmental Change geeft een uitputtend overzicht van de lopende onderzoekprogramma’s en de inmiddels vergaar­de kennis en laat daarmee zien dat het vooral gaat om de interac­tie tussen atmosfeer, oceanen en continenten – het Systeem Aarde. Dat systeem, concludeert het boek, moet integraal worden onderzocht.

Het boek is daarom niet alleen een handvat voor managers om mee te praten over de gevolgen van industrialisatie en verstedelijking, zoals mogelijke klimaatverandering, erosie, vervui­ling, vermindering van de biodiversiteit en dergelijke, maar het beoogt tevens de samenwerking tussen politie­ke beleid­ma­kers en weten­schappers te verbete­ren. Het KIvI had een belang­rijke inbreng bij de tot­standko­ming van de publika­tie. De aanleiding was de zevende Scheperslezing van het KIvI in 1989 ‘Mondiale milieuveranderingen, wetenschap en techniek’ door twee van de samenstellers van het boek, prof.dr.ir. J.W.M. la Rivière en dr.ir. N. van Lookeren Campagne. Naar aanleiding daarvan hield het KIvI samen met zes andere institu­ten in 1992 het congres Global Change, dat werd bijgewoond door onder andere koningin Beatrix.

Het nu gepubliceerde boek is uniek omdat het als eerste de complete­ program­mering be­schrijft van het onder­zoek naar de werking van het Aardsys­teem én de maat­schap­pelijke reacties die dat onder­zoek oproept. Het in kaart brengen van het Aardsys­teem is mis­schien wel de grootste doelge­richte onderzoek­in­span­ning die de mensheid ooit heeft ondernomen.

 

Onderzoekprogramma’s

Volgens medesamensteller dr.ir. N. van Look­eren Campagne is de afstand tussen ‘wetenschap’ en ‘bedr­ijfs­leven’ groot: ‘Als het be­drijfsleven betere banden zou hebben met de primaire bronnen van weten­schap­pelijke informa­tie, zou het de weten­schappelijke en politieke discussie beter begrij­pen en er zelfs aan deelnemen.’ Want Global Environmen­tal Change is behalve wetenschap ook ‘business’. Verze­ke­rings­be­drijven zijn bijvoorbeeld hevig geïnteresseerd in extreme klimaatveranderingen en het effect daarvan op het optreden van stormen, droog­te, overstroming en nachtvorst – dit om risico’s te kunnen calcule­ren.

De stand van het Aarde-onderzoek wordt in voor leken begrijpelijke termen beschreven aan de hand van twee grote onder­zoekpro­gramma’s: het International Geosphere-Biosphere Pro­gramme (IGBP), dat is gestart door de International Council of Scien­tific Unions (ICSU) waarbij ook de Koninklijke Nederlandse Akademie van Weten­schappen is aangesloten, en het World Clima­te Research Pro­gramma (WCRP), dat wordt gesponsord door de ICSU, de World Meteorological Organization (WMO) en de Inter­go­vernmental Oceanographic Commission (IOC).

Het WCRP, dat is gestart in 1970, is onderver­deeld in zes projec­ten, waarvan de Tropical Ocean and Global Atmosp­here study (TOGA) al opmerke­lijke resultaten heeft opgeleverd bij het voorspellen van jaarlijkse klimaatva­riaties verband houdend met het zogenoemde El Niño-effect (een jaarlijks terugkerende tijdelijke verho­ging van de zeewater­temperatuur in de Stille Oceaan rond de evenaar bij Ecuador en Peru die wereldwijd effect heeft op het klimaat), waar­door boeren kunnen bepa­len welk gewas zij het beste kunnen zaaien. Het IGBP is het breedst opgezette programma. Verder zijn er de programma’s Human Dimensions of Global Envi­ronmental Change, de drie grote Observation Systems (oceanen, atmosfeer en de landsystemen) en het onderzoek naar de dreigen­de afname van de diversi­teit van levensvormen. Deze activitei­ten zijn gestart in het begin van de jaren negentig.

 

Zes interviews

Het tweede deel van het boek schetst de acties die de laatste 25 jaar op vooral intergouvernementeel niveau zijn geno­men naar aanlei­ding van de onderzoekresultaten (van de VN-conferentie in Stockholm in 1972 tot de ‘Rio’-conferentie van de VN in 1992). Tot slot geven zes (ex-)cap­tains of indus­try hun zienswijze op het een en ander. In die interviews zit een aantal gemeenschappelijke waarnemingen.

Een kostenverhogende ecotax is in aanleg nade­lig voor de export, maar de geschiedenis toont aan dat derge­lijke maatregelen dwingen tot het ontwikkelen van nieuwe technologie. Een strenge milieupolitiek heeft Japan in de internatio­nale con­currentie geen windeieren gelegd, signa­leert bijvoorbeeld ir. Niek Ketting, voorzitter van de Samen­werkende Elek­trici­teits Produ­centen (Sep) en lid van de Eerste Kamer. Daarbij behoort de opbrengst van een ecotax te worden ’terugge­ploegd’ in de economie, meent Emile van Lennep, voormalig secretaris-gene­raal van de Oeso en Minister van Staat.

Vooralsnog echter hebben regeringen juist de neiging om te snijden in hun uitga­ven voor onderzoek. ‘Ik zou niet tegen een belasting op ener­gie zijn als de opbreng­sten daarvan maar gebruikt zouden worden voor onderzoek naar en ontwikkeling van nieuwe energie­bronnen’, stelt ir. Olivier van Royen, voormalig bestuurs­voorziter van Hoogovens. ‘Maar het probleem is dat er zo weinig ingenieurs in de politiek zitten. Niet dat je de same­nleving als een machine zou kunnen besturen, maar het ontbreekt politici aan inzicht in de moge­lijkheden van technolo­gie.’

Een besparing op het energiever­bruik van 75 % is haal­baar, aldus ir. Huub van Engelshoven, president van het KIvI. ‘Als overheid en bedrijfsleven inves­teren in technologie die het energieverbruik met 2 % per jaar verlaagt, zullen we 70 % hebben bespaard in 2030’ – mits regeringen niet langer bezuinigen op hun onderzoekbud­getten.

De uitgestrekte plattelandsgebieden in de Wereld kunnen veel beter op huiselij­ke schaal fotovoltaïsch worden geëlektrificeerd dan via een grootschalig net dat wordt gevoed door centrales. In Indonesië gebeurt dat al, China is nog groten­deels onontgonnen gebied. ECN-directeur prof.dr.ir. Harry van den Kroonenberg heeft grote verwachtingen van de fotovol­taïsche elektrificatie van de Derde Wereld.

Wat technologisch geen zoden aan de dijk zet maar juist wel veel meer direct effect sorteert, is bijvoorbeeld het planten van bomen ergens anders in de Wereld om bij te dragen aan de CO2-reductie. De Sep en Shell hebben dat gedaan.

 

Gedragsverandering

De wat tegendraadse samenvatting van deze zienswijzen komt van dr. Pieter Winsemius, directeur bij McKinsey, voorzitter van Natuurmonumenten en voormalig minister van VROM. Met zijn bijdrage wordt de serie interviews afgeslo­ten. Vrij vertaald zegt hij: iedereen is het met elkaar eens dat iets moet worden onderno­men tegen de toenemende uitstoot van broei­kasgassen en de uitputting van delfstoffen en ener­gievoorra­den, maar van feitelijke verandering is maar heel weinig te merken. Winsemius diept een aspect uit dat ook door de overige geïnterviewden al is aangekaart, namelijk dat vooral wordt gehamerd op het belang van alsmaar meer nieuwe technologie, terwijl de werke­lijke oplossing misschien juist wel uit de hoek van de sociale wetenschappen moet komen – waar men zich tot nu toe tamelijk gedeisd houdt als het gaat om het klimaatdebat.

Om gedragsverandering te versnellen moeten we inzicht hebben in de menselijke drijfveren. Winsemius grijpt daarbij terug op de hiërarchie der menselijke behoeften zoals die is geformuleerd door de Amerikaanse psycholoog Abraham Maslow. De eerste behoefte is fysiek: voeding, huisvesting en dergelijke. De tweede is veiligheid en zekerheid. De derde is erkenning door anderen. De vierde is zelfrespect en de vijfde is zelfverwerkelijking. Een volgende trede in Maslow’s hiërarchie kan pas worden genomen wanneer de voorgaande behoeften zijn bevre­digd.

Winsemius meent dat deze individuele drijfveren ook gelden voor de samenleving. De samenleving als geheel is nog te veel gepreoccupeerd met vervulling van basale behoeften om zich al te druk te maken om milieu zoals wij dat definiëren, onder meer in onze bezorgdheid over het broeikaseffect. In grote delen van de Wereld is milieuzorg: zorgen dat je schoon drinkwater hebt zodat je niet ziek wordt. Door die strijd om het bestaan zijn grote delen van de mensheid nog niet toe aan zaken zoals duurza­me energie.

Daarmee brengt Winsemius de kwestie van de klimaatverandering weer onder in het Noord-zuid-debat over de ongelijke verde­ling in de Wereld van natuurlijke hulpbronnen. De auteurs schrijven in hun inleiding dat zij die dimensie in het boek verder doelbewust buiten beschouwing laten, omdat het onder­werp anders te veelomvat­tend zou worden.

 

 

 

klimaatverandering-IPCC

(BIJSCHRIFTEN)

(BIJ DIA ZONNEPANELEN)

Zonne-energie, maar dan fotovoltaïsch op huiselijke schaal, is de beste optie om de plattelandsgebieden in de Derde Wereld te elektrificeren.

(Foto’s: Sunshine, Almere)

 

(BIJ DIA BOMEN)

Een direct positief effect op het mondiale klimaatsysteem heeft het planten van bomen om bij te dragen aan CO2-reductie; op de foto ontbossing in het Amazone-gebied.

 

(BIJ DIA DAME IN KROTTENWIJK)

Voor het grootste deel van de wereldbevolking is zorg om het milieu geen prioriteit; Pieter Winsemius brengt het klimaatdebat in verband met de ongelijke welvaartsverdeling in de Wereld.

 

 

 

 

(KADER)

Bestellen boek

 

Policy Making in an Era of Global Environmental Change (door: R.E. Munn, J.W.M. la Rivière en N. van Lookeren Campagne m.m.v. ir. Joost van Kasteren en met bijdragen van specialisten uit binnen- en buitenland) is uitgege­ven door Kluwer Acade­mic Publishers (ISBN 0 7923 4072 8). Het boek is gesponsord door Shell, Hoogovens, TNO, ECN, DSM, Akzo Nobel, Rabobank, Avebe, BSO/Origin, Vredestein, KNP BT, Nedll­oyd, Hoechst, General Electric Plastics, de Stich­ting Centraal Instituut voor de Industrie (CIVI) en de Sep. Medewerking verleenden de Stich­ting Maat­schappij en Onder­neming (SMO), De Hol­landsche Maat­schappij der Wetenschap­pen (HMN), het Koninklijk Genoot­schap voor Landbouw­wetenschap (KGvL), het KIvI, de KNAW en de Neder­land­sche Maatschappij voor Nijverheid en Handel.

Het boek is verkrijgbaar door storting van 86 gulden per exemplaar op postbankrek.nr. 2982355 van KIvI-publikaties te Den Haag onder vermelding van ‘Policy making’. Geef het gewenste aantal exemplaren op, uw KIvI- of NIRIA-lidmaatschapsnummer en naam, adres en woonplaats. Het is ook tegen contante betaling af te halen bij het KIvI, Prinsessegracht 23, Den Haag (9.00-17.00 uur).

Geen onderdeel van een categorie

Vage logica onzichtbaar overal aanwezig (1996, nr. 9) FUZZY LOGICS IN CONSUMENTEN-ELEKTRONICA + TOEPASSINGEN IN INDUSTRIËLE PROCESBESTURING + OOK IN: VERKEERSMANAGEMENT, BEVEI­LIGING STROOMNET, (FINANCIËLE) BESLUITVORMING

FuzzyLogic vagelogicakaderOMSLAGARTIKEL

 

FUZZY LOGICS IN CONSUMENTEN-ELEKTRONICA + TOEPASSINGEN IN INDUSTRIËLE PROCESBESTURING + OOK IN: VERKEERSMANAGEMENT, BEVEI­LIGING STROOMNET, (FINANCIËLE) BESLUITVORMING

 

Nederland dreigt achterop te raken

 

Vage logica onzichtbaar overal aanwezig

 

Het deze maand opgerichte DICI (Delft Institute for Computational Intelligence) moet helpen voorkomen dat Nederland achterop raakt in de vage logica, de wiskundige aanpak die tegenwoordig een sterke invloed heeft in de meet- en regel­tech­niek, maar inmiddels ook zijn invloed doet gelden op veel andere gebieden van wetenschap en technologie, zoals de ontwikkeling van ken­nissys­te­men.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Nederland heeft volgens prof.ir. H.B. Verbruggen van de faculteit Elektrotechniek van de TU Delft ten opzichte van Japan, de VS en Europese landen waaronder vooral Duitsland een achter­stand in de toepas­sing van vage logica of fuzzy logics. In Duitsland zijn grote bedrijven actief op dit gebied zoals Siemens en Klöckner-Müller, maar ook veel kleine bedrijven.

In Nederland valt vooral bij de produkt­ont­wikke­ling in het midden- en kleinbe­drijf nog een hoop zendings­werk te verrichten ondanks inspan­ningen van instellin­gen zoals het Centrum voor Micro-Elektro­nica (CME). DICI beoogt voor bedrijven de weg te effenen naar toepasbare kennis (bij de TU en TNO) over vage logica en meer in het algemeen over computational intelligence.

Wat is vage logica? De wiskundige methode is het eerst toegepast in de regeltechniek. Waarom? Mensen regelen eigenlijk alles vaag, dat wil zeggen niet met exacte waarden. De proces­opera­tor die ’s morgens onder de douche staat regelt volgens de ‘als-dan’-regel die zo kenmerkend is voor vage regeling: ‘Als het water me te heet is, dan meng ik een beetje koud bij’, maar vraag hem niet wat ’te heet’ is en wat ‘een beetje koud’. Als hij om negen uur plaats neemt achter zijn controle­paneel in de zeeppoeder­fa­briek doet hij vaak onbewust iets soortge­lijks. Boven in een droogkolom zit een sproeikop die zeepsus­pensie in druppels verspreidt die onderin moeten neerdalen als vlokken van ongeveer gelijke grootte; derhalve een proces met vage (namelijk ‘ongeveer’) regelaspecten. Weliswaar is het proces voorzien van een aantal conventionele PID-regelaars ­(zie Kader), maar een aantal regelkringen wordt door de proces­opera­tor bestuurd.

‘De operators hebben in de loop der jaren zo veel ervaring opgebouwd, dat het proces redelijk in de hand te houden is’, legt Verbruggen uit. ‘Toch gaat het wel eens mis. Er doen zich onvoor­zie­ne omstandigheden voor, een operator heeft zijn dag niet, zijn inschatting is onjuist geweest. Als je hem vraagt wat voor regels hij hanteert, dan weet hij dat niet eens precies. Door de operator gade te slaan kunnen we verban­den ontdekken tussen de te regelen grootheden en bepaalde externe omstandig­heden zoals temperatuur en voch­tigheid. Die verbanden hebben een ‘als-dan’-karakter. Dat is een andere beschrijving dan een fysisch of mathematisch model waaraan technici doorgaans gewend zijn.’

 

‘Short cut’

De verbanden zijn niet lineair, maar ‘vaag’, rekkelijk, elastisch als het ware, net als in de alledaagse werkelijkheid waar we verbanden aangeven in taal en niet in wiskunde. Verbruggen: ‘Zo’n linguïstisch model kan daarom de werkelijkheid van een proces heel goed beschrijven. Soms is het zelfs de enige mogelijkheid om een systeem te beschrijven. Of het zou volgens de klassieke methode een enorme exercitie zijn. Ver­taald in hard­ware zou dat enorme rekencapaciteit vergen. Vage logica is in die zin een short cut die even goede resul­taten oplevert met gebruik­making van bescheiden modellering en idem dito reken­kracht.’

Voor de moderne industriële procesbesturing is vage logica dan ook bijzonder geschikt. ‘Dank zij toepassing van vage logica kunnen menselijke ervaring en geleidelijkheid van overgangen tussen verschillende regelacties goed in een besturingssysteem worden verwerkt’, aldus Verbruggen.

Elektronische circuits, kleppen, ventielen en motoren kunnen echter niet met deze ‘als-dan’-regels en vage infor­matie uit de voeten. Zij zijn afhankelijk van harde waarden.

Exacte meetwaarden worden daarom eerst omgezet in vage grootheden zoals ‘heet’, ‘warm’ of ‘koud’. Een besturingssysteem dat werkt met ‘als-dan’-regels gebaseerd op vage logica, neemt dan een ‘vage’ beslissing zoals ‘voeg een beetje koud water toe’. Voor de aansturing van kleppen en ventielen moet die vage beslissing worden vertaald in een hard, crisp, getal: dit heet defuzzificatie, ‘ontvaging’.

Het mooie van vage logica is dat die omzetting van menselijke waarneming en besturing naar kunstmatige besturing veel natuurlijker is, veel meer aansluit bij de wijze waarop wij zelf met kennis omgaan, dan andere vormen van transforma­tie die voornamelijk zijn gebaseerd op ‘klassieke’ mathematische modellen zoals diffentiaalvergelijkingen .

 

Soepeler regelgedrag

Fuzzificatie is nodig om de transformatie te verzorgen van het crispe domein (bijvoorbeeld 35 °C) naar het vage domein (warm, heet of aangenaam). Verliezen we dan niet enorm veel informatie? Wel als onze indeling star is, harde grenzen heeft zoals 25…35 °C is aangenaam, 35…50 °C is warm en hoger dan 50 °C is heet. Maar dat is niet zo: vage verzamelingen overlappen elkaar namelijk gedeeltelijk, waardoor een temperatuur zowel aangenaam, warm als heet kan zijn, zij het in verschillende mate. Die mate waarin een temperatuur behoort tot een vage verzameling is een ander kenmerk. In de vage logica heet dat de ‘lidmaatschapsfunctie’ en zij wordt uitgedrukt in een fracti­oneel getal van 0 tot en met 1. De functie heeft vaak een trapezi­um- of piramidevorm. Waar de trapezia, dan wel pyrami­den, elkaar overlappen, zie je dat oplopen­de waarden in afne­mende mate behoren tot de ene verzameling en in toenemende mate tot de andere: de overgang is geleidelijk, vaag.

Door te rekenen met zulke vage verzamelingen krijg je een over het algemeen soepel regelgedrag. De regeling is rustiger­ omdat de instel­waarden veel geleidelijker veran­deren. Een buschauffeur rijdt ook niet exact midden op de rijbaan, die nooit zuiver kaarsrecht is. Zou hij dat wel doen, dan werden zijn passagiers waar­schijnlijk wagen­ziek van het ge­slinger. Derge­lijk stuurgedrag zien we terug bij handmatige procesbestu­ring, maar ook in met fuzzy logics geregelde autofo­cussystemen van (Japanse) video­- en fotocamera’s.

 

Kennissystemen

Japanners waren de eer­sten die fuzzy logics – ‘foezai’ in Anglo­japans – op grote schaal toepas­ten in (draagbare) consumenten-elektronica. Europeanen pasten eerder al fuzzy logics toe in regelsystemen in de cementindustrie.

Vage logica vergt aanzienlijk minder rekencapaci­teit. De benodigde micro-elektronica is daardoor compacter te houden. Verbruggen: ‘Samen met mijnbouwkunde hebben we de slijtage van een tren­cher, een sleuvengraver, beschreven. Hoe snel de tanden op de graafketting verslijten is afhankelijk van de bodemgesteld­heid; die is niet exact te omschrijven, maar duidelijk is wel het causale verband tussen bijvoorbeeld de grootte van de te ontgraven rotsblokken en de slijtagesnelheid: if blocksize is small then bitconsumption is small, waarbij bitconsumption staat voor de slijtage van de graaftan­den. Zo hebben we een model gemaakt met zestig regels die heel goed de slij­tage beschrij­ven, zodat je weet hoeveel reserveon­derdelen er nodig zijn.’

Ook is vage logica bruikbaar voor expert- en decision support-­systemen die redeneren op basis van kennis die gerepre­senteerd kan worden in ‘als-dan’-regels. In verzekerings­bedrijven kunnen kennissystemen worden gebruikt voor het berekenen van de risico’s en dus van de premies (zie De Inge­nieur, nr. 15 van 27 september 1995, blz. 26-29). Daarnaast is vage logica geschikt voor systemen die vage contouren en patronen moeten herkennen, bijvoor­beeld een systeem dat hand­ge­schre­ven tekst kan ‘lezen’ of een systeem dat in staat is om op een satellietop­name bewolking van een bepaald type te herkennen.­

Een dergelijk patroonherkenningssysteem zou weer onder­deel kunnen zijn van een veel groter kennissysteem dat uiteindelijk in staat zal zijn weersverwachtingen te maken, legt dr.ir. J.C.A. van der Lubbe uit. Hij is verbon­den aan de vakgroep Informa­tietheorie van de faculteit Elek­trotechniek TU Delft en een van de initia­tiefne­mers van DICI. Meteo­rologi­sche ken­nis, vooral het interpreteren van satelliet­beelden, heeft vage aspecten; wanneer is sprake van een wolk, van sluierbewolking en wanneer van heiig weer?

In zo’n kennissysteem wordt, anders dan bij procesbesturing, geen output teruggekop­peld. Het weer valt immers niet te regelen. Er kan wel een terugkoppe­ling achteraf in worden opgeno­men waarbij het systeem kijkt in hoeverre de opgegeven weersverwachting is uitgekomen en waar dat aan ligt. Dit leren kan met bijvoorbeeld neurale netwerken (zie De Inge­nieur nr. 20 van 6 december 1994, blz. 6-10), in dit geval fuzzyneurale net­wer­ken (omdat zij niet altijd op vage logica gebaseerd hoeven te zijn).

 

Achterstand

Van der Lubbe werkt samen met het KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Insti­tuut) en het NLR (Nationaal Lucht- en Ruimtevaart­laboratorium) aan een systeem voor meteorologen dat automatisch weersatel­liet­beelden interpreteert.

Van der Lubbe: ‘Om te zeggen dat Nederland hopeloos achterloopt is te sterk uitgedrukt, maar in het bui­tenland is men veel verder. In Duitsland bijvoorbeeld bestaan al veel grote door de overheid gesteunde samenwer­kingsverbanden. Daar wordt alles ingezet op vage logica. Het is verbazingwekkend dat wij in Nederland niet voortva­render zijn.’

‘We zijn in Nederland vrij goed in fundamenteel onderzoek, maar vage logica wordt niet als zodanig gezien; als zuiver wiskun­dige behoor je je er niet mee bezig te houden’, zo verklaart Ver­bruggen het gebrek aan belangstelling voor vage logica. ‘In Duitsland is men toch pragmati­scher. Dat is een land waar spullen gemaakt moeten worden. Vage logica komt daarbij van pas. Wij zijn geen maak­land.’ Van der Lubbe denkt dat de Duitse cultuur, waarin men wat filosofischer is ingesteld, een vrucht­baarder bodem is voor vage logi­ca.

Vage logica bete­kent niet alleen een fundamenteel andere benadering van het oplos­sen van meet-, regel- en besturingsproblemen, maar is volgens Van der Lubbe ook een breuk in het Westerse Cartesiaanse denken: de tegenstelling tussen ener­zijds de werkelijkheid en anderzijds het beeld dat wij hebben van de werkelijkheid; een typische vorm van bipolair denken: iets is waar of niet waar. In het Oosterse denken heeft nooit zoiets bestaan als de klassie­ke logica. Mogelijk verklaart dat waarom vage logica daar zo’n hoge vlucht heeft genomen.

De fractionele getallen, waarin vage logica uitdrukt in welke mate iets behoort tot een bepaalde verzameling, interpre­teren wij westerlingen al gauw als kansgetallen, statistiek: in ons wiskundig denken is gewoon geen plaats voor nuanceringen in termen van ‘een beetje waar’.

Van der Lubbe: ‘Mensen zijn in het dagelijkse leven meesters in het omgaan met vaagheid, maar we leren het af in de wiskunde.’

Toch werd al in de Europese klassieke oud­heid behalve aan klassieke logica ook veel gewerkt aan vage logica, door Plato en Aristoteles; Plato onderscheidde gradaties tussen waar en on­waar. Van der Lubbe: ‘Nu langzamerhand het Cartesiaanse denken op de helling wordt gezet, ontstaat ook hier meer ruimte voor vage logica. Alleen binnen de technische universiteiten hebben we daar nog moeite mee. Buiten de TU’s tref je nauwe­lijks nog Cartesianen aan. Daar is men al lang af van het bipolaire denken in begrippen zoals waar en onwaar.’

 

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

 

(BIJ OPENINGSBEELD DIA HOLLANDSE HOOGTE + OPENGEWERKTE CAMERA)

Op grote schaal werd fuzzy logics voor het eerst toegepast door de Japanners in consumenten-elektronica.

(Foto’s: Roberto Rizzo/HH, Amsterdam; Canon, Hoofddorp)

 

 

 

 

(QUOTE BIJ PORTRETFOTO)

‘Mensen zijn in het dagelijkse leven meesters in het omgaan met vaagheid, maar we leren het af in de wiskunde’, prof.ir. H.B. Verbruggen (links) en dr.ir. J.C.A. van der Lubbe

(Foto: Michel Wielick, Amsterdam)

 

 

(BIJ FOTO 1 EN 2)

Bij TNO en de TU Delft is een robotarm ontwikkeld die wordt bestuurd met vage logica; de arm is een hulpmiddel voor gehandicapten.

(Foto’s: TNO TPD, Delft)

 

 

(BIJ FOTO 3)

Met behulp van fuzzy logics is de slijtage van een sleuvengraver beschreven; aan de hand van een model met zestig regels kan worden bekeken hoeveel reserveonderdelen er nodig zijn.

(Foto: Vermeer International, Goes)

 

 

 

 

 

(KADER)

Onderzoek

 

DICI houdt zich bezig met afstemming van onder­zoek en onderwijs op het gebied van vage logica, neurale netwerken, neurofuzzy algoritmen, approximate reasoning, fuzzy expertsystemen, genetische en evolutionaire algoritmen en chaotische systemen. DICI richt zich behalve op meet- en regeltech­niek en patroon­herkenning ook op nieuwe toepassingsgebieden zoals foutdetec­tie en -diagnose, maatschappelijke problemen, onder­steuning van besluitvorming, financiële be­slisproblemen en planning- en schedulingproblemen.

Informatie: prof.ir. H.B. Verbruggen (E-mail: verbruggen@et.tu­delft.nl) of dr.ir. J.C.A. van der Lubbe (E-mail: vdlub­be@et.tudelft.nl), TU Delft, faculteit der Elektrotechniek, postbus 5031, 2600 GA Delft, fax (015) 278 66 79.

 

 

 

 

 

(KADER)

Fuzzy regelaar

 

Bij een PID-regelaar staat ‘P’ voor het stuursignaal dat evenredig, proportioneel, is met het foutsignaal. De ‘I’ staat voor de regelactie ‘integreren’: de regelaar kijkt terug in de tijd naar het verloop in het verschilsignaal door dit te integre­re­n. Op den duur zorgt deze regelactie ervoor dat het foutsignaal nul wordt. De ‘D’-regelac­tie differen­tieert het verschil­signaal: het meet de komende verandering en stemt daar de sturing op af.

In een PID-regelaar kunnen echter geen vage causaliteiten tussen subjectieve noties worden opgenomen zoals ‘als water te heet, dan een beetje koud bijmengen’. Daarvoor is vage logica nodig.

Op 19 april 1996 had in Leeuwarden een symposium plaats, georgani­seerd door de Noordelijke Hogeschool Leeuwarden, waar prof.ir. H.R. van Nauta Lemke, oud-hoogle­raar regeltechniek in Delft en in Nederland sinds begin jaren zeventig pleitbezorger van vage logica, de werking van een (willekeu­rige) vage regelaar uiteenzette.

Het voorbeeld heeft betrekking op een eenvoudig proces met een enkele in- en uitgang, geregeld door een fuzzy regelaar (afbeel­ding 1) die gebruik maakt van een proportione­le en een differenti­ërende regelactie. Van belang zijn het verschilsignaal E en de afgeleide dE. E is het verschil tussen de gemeten en gewenste waarde terwijl dE de verandering weergeeft van E. Beide worden gemeten en als ingangssignaal voor de regel­aar ge­bruikt, terwijl de uitgang U van de regelaar de (bij)sturing is van het proces.

Aangezien de meetwaarden E en dE in geval van een technisch proces niet vaag zijn maar hard, of crisp, moeten de grootheden eerst worden geclas­sificeerd, dat wil zeggen worden onder­gebracht in vage verzame­lingen. Die verzamelingen komen over­een met subjectieve noties zoals ‘groot’ en ‘klein’. Een meetwaarde is dan zowel groot als klein, maar in een verschillen­de mate die varieert van 0 tot 1 (of 0 % tot 100 %). De waarde is bijvoor­beeld met een mate van 0,4 ‘groot’ en een mate van 0,8 ‘klein’; de verschillende lidmaatschapsfuncties zijn niet elkaars complement, hun som hoeft niet atijd 1 te zijn.

We gaan er in dit voorbeeld vanuit dat vijf vage verzamelingen worden gedefi­nieerd voor zowel het signaal E als de afgeleide dE (afbeelding 2). De namen van die verzamelingen zijn negatief groot (NB), negatief klein (NS), ongeveer nul (Z), positief klein (PS) en positief groot (PB).

De sturing U wordt geclassificeerd in zeven vage verzamelin­gen (afbeelding 3): negatief groot (NB), negatief gewoon (NM), negatief klein (NS), ongeveer nul (Z), positief klein (PS), positief gewoon (PM) en positief groot (PB).

Het kennissysteem bevat de logische kennis over de besturing van het proces, in de vorm van kennisregels die vertellen wat er moet gebeuren in termen van ‘al­s-dan’-regels: ‘Als A, dan B’ Een voor­beeld van een dergelijke kennisregel is: als de fout E positief klein (PS) is en de veran­dering van de fout, dE, is onge­veer nul (Z), dan moet de sturing U positief klein (PS) zijn.

Tegelijkertijd kan op de gemeten waarde E echter ook een andere kwali­ficatie van toepassing zijn, zij het doorgaans in een andere mate of met een andere lidmaatschapsfunctie. Bijvoorbeeld: E is positief groot. Zoiets geldt ook voor dE: die waarde kan tege­lijker­tijd posi­tief klein zijn. Er zijn derhalve ook gelijk­tijdi­g meer kennisregels van kracht, zij het in verschil­lende mate. De geldigheid van de gelijktijdige regels, in casu de stuurwaarde U die uit elke regel voortvloeit, wordt eveneens gewogen in ‘waarheidsgraden’ van 0 tot 1. Uit die weging wordt uitein­delijk een definitieve ‘harde’ stuurwaar­de herleid.

Zowel E als dE behoren elk tot vijf vage verzame­lin­gen en dus zijn 25 kennisregels mogelijk, gerangschikt in een matrix (afbeelding 4). Meer informatie bevat het toe­standsvlak (afbeelding 5) waarin E en dE tegen elkaar zijn afgezet. De gear­ceerde stroken zijn de geleidelijke overgangen tussen de vage verzamelingen. De romeinse en arabische cijfers duiden de vage verzamelingen aan van E respectievelijk dE, de letters die van U.

Het zogenoemde ‘inferentiesysteem’ bepaalt welke van deze 25 regels in een bepaalde situa­tie van belang zijn. Voor de waarden van E en dE op tijdstip 1, E1 en dE1 zijn twee regels relevant waar­bij de lidmaatschap­s­functie tussen haakjes staat:

-als E is positief klein (0,75) en dE is positief klein (1), dan is U positief medium;

-als E is positief groot (0,25) en dE is positief klein (1), dan is U positief groot.

De geldigheid van de regel, in casu van de voorgeschreven stuuractie U, is uit oogpunt van voorzichtigheid doorgaans gelijk aan de laagste waarde van de twee lidmaatschapsfuncties die horen bij E en dE. Hoe de waarden van E en dE worden getransponeerd naar U is te lezen in afbeelding 6.

Een tweede taak van het kennissysteem is: uit de geldigheid van de relevante kennisregels de resulterende sturing berekenen. U wordt als het ware bepaald uit een gewogen gemiddelde van de sturing die door de actieve regels wordt voorge­schre­ven. Een manier is de zwaartepuntmethode. We nemen de omtrek­ken van de twee grafieken die de verzamelingen U is positief klein en U is positief medium weergeven. Deze grafieken toppen we af op achtereenvolgens 0,75 en 0,25. Van de samengevoegde figuur die zo ontstaat nemen we het zwaartepunt; dát nu komt overeen met een harde, specifie­ke, stuurwaarde U.

 

 

(BIJSCHRIFTEN TEKENINGEN KADER)

 

Afb. 1

 

Afb. 2

 

Afb. 3

 

Afb. 4

 

Afb. 5

 

Afb. 6

Artikelen

Het klimaatdebat bij het KIVI in 1996 (deel 2, de beraadslagingen van de deskundigen)

klimaatdebat1996_1

klimaatdebatComb3

OOK VÓÓR 1860 VERANDERIN­GEN IN TEMPERA­TUUR + SINDS­DIEN 0,5 °C WARMER + INFRAROODAB­SORPTIEBAND CO2 NOG NIET VERZA­DIGD + OF TOENAME CO2 ANTROPOGEEN IS, STAAT ABSOLUUT NIET VAST + SAMENLEVING KWETSBAAR VOOR SNELLE KLIMAATVERANDERINGEN

 

Groot CO2-debat aan vooravond verschijning Klimaatnota

 

Broeikaseffect geen probleem maar uitdaging

 

Fundamentalisme in de discussie over het broeikaseffect vertroebelt het uitzicht op technologische vernieuwing. Of het nu 1 °C of 2 °C warmer wordt en of de zeespiegel nu 10 cm of 20 cm stijgt, maakt in wezen niet zo veel uit. De Wereld heeft behoefte aan nieuwe duurzame energiebronnen en nieuwe technieken om de energie-efficiëntie te verhogen.

– Ir. Joost van Kasteren –

 

De auteur is free-lance journalist.

 

 

Met de conclusie dat het in wezen gaat om de noodzaak van ‘schone energie’, konden de deelnemers aan het CO2-debat van De Ingenieur zich in grote lijnen verenigen. Niet eens was men het over de vraag of Nederland vergaande ­doelen moet nastre­ven voor het terugdringen van de CO2-uit­stoot. Wel over de aanbeveling dat het kabi­net beter in kan zetten op een innovatie-scenario dan op een doem-scenario.

Het was een bijzonder debat op die steenkoude middag van 26 maart 1996 in de Presidentskamer van het KIvI-gebouw in Den Haag. Anders dan bij eerdere gelegenheden kenmerk­te dit broeikasdebat zich door een even­wich­tige uitwisseling van argumenten, zoals dr. Egbert van Spiegel treffend opmerk­te. Van Spiegel, voorma­lig direc­teur-generaal van het Weten­schaps­beleid, zat erbij als ‘geïn­trigeerd buiten­staander’.

Argumenten gingen over en weer, maar het bleven argumenten en werden zelden of nooit emoties. Alleen in het begin even, toen de geloofwaardigheid van het International Panel on Climate Change (IPCC) ter discussie werd gesteld. Het IPCC heeft in januari 1996 laten weten dat de mens een waarneembare (discernable) invloed uitoefent op de gemid­delde temperatuur op Aarde.

Volgens prof.dr. Frits Böttcher, emeritus hoogleraar theoretische fysica en chemie aan de RU Leiden, geeft het IPCC niet de stand van de wetenschap weer, maar de visie van een besloten club van wetenschappers en ambtenaren, die een open discussie met andersdenkenden vermijdt. Daarbij zwaait hij met een recente uitgave van het European Science and Environ­ment Forum met als titel The Global War­ming Debate, waarin het IPCC nogal fel wordt aangevallen.

Prof.dr. Jan Kommandeur, emeri­tus hoogle­raar aan de RU Gronin­gen en auteur van het artikel ‘Over geloof en weten in het CO2-debat’ in dit nummer van De Ingenieur, erkent dat het IPCC vrij sterk naar één kant leunt bij het inter­preteren van gegevens met betrek­king tot het broei­kaseffect. Voor Van Spiegel is dat aanleiding om te pleiten voor een open weten­schappelijk debat over het broeikaseffect, bijvoorbeeld onder auspiciën van de Konink­lijke Academie van Wetenschappen.

Met algeme­ne stemmen wordt voor het moment beslo­ten om niet te gaan discussiëren over de geloofwaardig­heid van het IPCC, maar om te proberen zo veel mogelijk uit te gaan van de nu bekende feiten.

 

Beschaafde schermutselingen

De discussie begint, vanzelfsprekend zouden we bijna zeggen, op het fysisch-chemische vlak. Wat is de temperatuur van de Aarde, wat is daarin de rol van CO2, in hoeverre is die veranderd en hoe zeker weten we dat. Daarna volgen enkele beschaafde schermutselingen over klimaatmodellen en hun relevan­tie. Verschillen van inzicht blijven bestaan, maar staan het daaropvolgende debat over de maatschappelijke gevolgen van het broeikaseffect niet in de weg; met de al vermelde conclusie dat Nederland het best kan insteken op verregaande energiebe­sparing en het ontwikkelen van duurzame energiebronnen.

Het debat begint met de geruststellende mededeling van voorzitter dr. Kees Le Pair, directeur van de Stichting voor de Tech­ni­sche Wetenschappen (STW), dat hij niemand van de aanwezigen zal vragen om op te treden als referee bij het beoordelen van een onderzoekpro­ject over het broeikaseffect. ‘Omdat we geen van allen zelf aan het front van wetenschappelijk onder­zoek op dit gebied werken, zijn we allemaal secun­daire waarne­mers. Dat neemt overigens niet weg dat we er zinvol over kunnen discus­siëren.’

 

Halve graad in 100 jaar

De eerste vraag die aan de orde komt, is of de gemiddel­de tempe­ra­tuur van de Aarde is gestegen. Le Pair en Van Spiegel vragen zich af wat de fysische betekenis is van de luchttemperatuur. Als we de Aarde beschouwen als een goed geleidende bol, zou de gemiddelde temperatuur 5 °C zijn. Geleidt de Aarde helemaal niet, dan krijg je verschillen die uiteenlopen van -273 °C aan de polen tot +120 °C aan de evenaar. Kun je eigenlijk wel iets zinnigs zeggen over de gemiddelde tempera­tuur van de Aarde en over de verdeling daarvan?

Dr. Aad van Ulden, hoofd Atmosferisch Onderzoek bij het KNMI, zegt dat er sinds 1860 voldoende recht­streekse tempe­ra­tuurmetingen be­schikbaar zijn om de verandering in de gemid­delde temperatuur van de Aarde nauwkeurig te kunnen bepalen. Daarbij gaat het om de temperatuur op 1,5 m hoogte. Het blijkt dat in die periode de temperatuur ongeveer 0,5 °C (0,3…0,6 °C) is gestegen.

Böttcher stelt dat zich ook vóór 1860 veranderin­gen hebben voorgedaan in de tempera­tuur op Aarde, waarschijnlijk nog wel groter dan 0,5 °C (zie kader ‘Waarom Groen­land Groenland heet’). Die metingen zijn echter veel minder nauwkeu­rig, pareert Van Ulden. Boven­dien weet je niet, aldus prof.dr.ir. Pier Vellinga, hoogleraar en direc­teur van het Instituut voor Milieu­vraagstukken van de VU Amsterdam, of die veranderingen zich wereldwijd hebben voorge­daan of alleen in bepaalde regio’s. Desondanks kan iedereen zich vinden in de constatering van Böttcher dat de gemiddelde temperatuurstijging met 0,5 °C ook een natuurlijke oorzaak kan hebben.

Wat zich minder makkelijk laat verklaren is, aldus Van Ulden, dat de temperatuur in de troposfeer stijgt en tegelijkertijd daalt in de lage stratosfeer. Dat klopt met de berekeningen die zijn gedaan met klimaatmodellen. Dat is geen bewijs, erkent hij, maar het wijst wel in de richting van atmosferische verande­ringen door de uit­stoot van broeikasgassen. Want als de troposfeer opwarmt doordat ze meer door de Aarde uitgestraald infrarood absorbeert, dan komt navenant minder infrarode straling terecht in de stratosfeer, die dan dus afkoelt. De afkoeling van de stratosfeer zou een bevestiging kunnen zijn voor de stelling dat de opwarming van de troposfeer een gevolg is van het versterkte broeikaseffect.

Vellinga voegt eraan toe dat het broeikas­effect ook niet strijdig is met fysische principes. Integen­deel zelfs; al in de vorige eeuw kon de chemicus Arrhenius aanneme­lijk maken dat een verho­ging van de concentratie koolstof­dioxi­de leidt tot verho­ging van de temperatuur. Ook de concen­tratie CO2 is toegenomen, daar is aldus Kommandeur geen twijfel over mogelijk. De vraag is alleen of dat door mense­lijk toedoen is gebeurd.

 

Verstoring stralingsbalans

De vraag is wat het effect is van de waargenomen toename. Daarbij wordt in eerste instantie gekeken naar de versto­ring van de stralingsbalans in de aardatmo­sfeer. ‘Dat is het best bekende onder­deel van het klimaat­systeem’, stelt Van Ulden. ‘Bovendien is het niet gebaseerd op aannamen, maar op first prin­ciples, wetmatigheden die in laboratoriumexpe­rimenten zijn bevestigd.’

Böttcher wijst erop dat volgens de Britse onderzoeker Barrett waterdamp veel belangrijker is als verklarende variabe­le voor de waarge­nomen temperatuurstijging. Andere gassen zijn methaan, waarvan de produktie verdubbeld zou zijn als gevolg van een uitbrei­ding van rijst- en veeteelt, en de inmiddels verbo­den CFK’s.

Dat waterdamp een dominante factor is, zal niemand ontkennen, aldus Van Ulden. Zonder waterdamp geen broeikas en dus ook geen leven op Aarde. Volgens enkele deelnemers aan de discussie is de invloed van water­damp autonoom en dus niet door menselijk handelen te beïnvloe­den. Een overmaat aan waterdamp zou vanzelf condenseren. Anderen menen dat die veronder­stelde autonomie niet geheel bewezen is als gevolg van de onzekerheid in klimaatmodellen.

Barrett blijkt weinig aanhangers te hebben. Daarmee is, volgens voorzitter Le Pair, overigens niet gezegd dat de water­damphypothese onderu­it is gehaald. Ook hier geven de modellen geen uitsluitsel. De conclusie is dat Bar­rett eerst maar eens een goed weten­schappe­lijk artikel moet publiceren met zijn theorie en bevindingen, dat dan vervolgens op Popperiaanse wijze op het aambeeld kan worden gelegd.

 

Verzadiging

Dan is er nog de suggestie dat de CO2-spectraalband ‘verza­digd’ zou zijn. De aanwezige CO2 zou reeds het door de Aarde uitgestraald infarood in het gebied tussen 13,7 micrometer en 16 micrometer tegen­houden; nog meer CO2 zou het broeikaseffect niet verder versterken.

In het ­artikel van Komman­deur wordt al aangege­ven dat die veronder­stelling niet juist is. Het verloop van de absorp­tie over het spectrum heeft de vorm van een klok. Zelfs als een spec­traal­lijn verza­digd zou zijn, blijft er nog een zekere mate van absorptie bestaan aan de flanken van het spectrum (13,7 micrometer en 16 micrometer). In het debat wordt deze stelling niet meer betwist.

Ook over de rol van methaan als broeikasgas is nog even gesproken. Het greenhouse warming potential (GWP) van dit gas, dat vrijkomt uit moerassen, rijstvelden en koeiekonten, is groter dan dat van CO2. Het GWP wordt echter vastgesteld per eenheid van thans uitgestoten massa broeikasgas. Aangezien de uitgestoten massa CO2 veel groter is dan die van methaan, draagt de toename van CO2 ongeveer drie keer zoveel bij aan de huidige stralingsforcering als de toename van methaan, aldus Van Ulden. Bovendien neemt het relatieve belang van CO2 in de toekomst toe; het verschil in bijdrage aan de broeikas wordt dus alleen maar groter.

Lachgas (N2O) en CFK’s blijken ‘pro memorie’-posten. In dit debat wordt er in ieder geval niet verder op ingegaan.

De vraag is wat er gebeurt als de stralingsbalans verandert. Om dat in kaart te brengen heeft men zijn toevlucht genomen tot klimaatmodellen; model­len die de aardatmosfeer beschrijven. Als je de hoeveel­heid CO2 verdubbelt in die modellen en je houdt rekening met het effect van waterdamp, dan neemt de temperatuur toe met 2…3 °C. De recht-toe-recht-aan fysica van de stralingsbalans wordt echter danig verstoord door allerlei terugkoppelingen, zoals wolkenvorming, opname van warmte in oceanen en verandering van de albedo van de Aarde, de reflectie.

Böttcher wijst erop dat er bijvoorbeeld ook geen rekening wordt gehou­den met aan­passingen in de vegeta­tie. Een verhoging van het kool­stofdioxi­de-gehalte in de atmosfeer zal ongetwijfeld leiden tot extra opslag in planten en bomen. Daarnaast is er de opslag van CO2 in oceanen, zowel in oplossing als via plankton en de vorming van kalk. Vaak worden deze als missing sink opgevoerd, maar erg veel bewijs is daar niet voor.

De vraag blijft, aldus voorzitter Le Pair, of we alle sinks wel kennen. ‘De aardatmosfeer bevat 750 gigaton CO2, waarvan jaarlijks 550 gigaton in- en uitstroomt. Het aandeel van de mens in die instroom is minder dan 2 %. Daarvan levert Nederland dan weer ongeveer 1 %. De sources en sinks van de overige 98 % zijn bij lange na niet nauwkeurig bekend. Of de toename van CO2 antropo­geen is, is dan ook, aldus de voorzitter, absoluut geen vaststaand feit. Verder moet je rekening houden met het feit dat als de par­tië­le druk van CO2 in de atmosfeer stijgt, de opslag in ocea­nen en vegetatie waar­schijnlijk ook toeneemt.

 

Missing sink

Vellinga gelooft niet dat de missing sinks een gemakkelijke uitweg vormen. Hij ­benadert de zaak van de andere kant. In de loop van vele miljoenen jaren is er koolstof opgeslagen in de vorm van olie, gas en steenkool. Op dit moment wordt die koolstof versneld teruggeleverd aan de atmosfeer. Een deel daarvan wordt inderdaad opgeslagen in allerlei sinks, zoals oceanen en vegetatie, maar die opslagcapaciteit is niet onbeperkt. Vellinga: ‘Ik vraag me ook af of die blijvend is. Met meer CO2 in de atmosfeer groeien bomen weliswaar sneller, maar te zijner tijd neemt ook de decompositie (verrotting) toe en neemt de rol van vegetatie als sink voor koolstof weer af.’

Al met al blijkt de voorspellende waarde van modellen beperkt te zijn. Er zitten vele aannamen in, aldus discussieleider Le Pair, dus over de uitkomsten mag je best discussiëren. Het enige dat je kunt concluderen is dat een verdubbeling van CO2-gehalte zal leiden tot een extra warmte-absorptie van ongeveer 4 watt per m2 aardoppervlak.

 

Verstoring

Afgezien van de vraag of de verdubbeling van het CO2-gehalte ook op zal treden, is de vraag of je mag verwachten dat een verande­ring van de stra­lingsba­lans met een paar watt zal leiden tot een versto­ring van het klimaat, preciezer geformuleerd, een significante versto­ring.

Het lijkt er wel op. De natuurlijke variaties in de stralingsbalans, bijvoorbeeld als gevolg van vulkaanuitbarstingen, bedragen gemiddeld over een tiental jaren niet meer dan 1 Wm-2. Een verdubbeling van de CO2-concentratie leidt tot een extra warmte-absorptie van 4 Wm-2.

Van Ulden concludeert hieruit dat een verdubbeling van het CO2-gehalte een significante verstoring van het klimaat met zich meebrengt. ‘Wil het systeem weer in evenwicht komen, dan is een stijging van de temperatuur aan het aardoppervlak nodig van 1,2 °C. Houd je ook nog rekening met de bijbeho­rende toename van de concentratie waterdamp, dan kom je uit op een temperatuurstijging van 2 °C. Historisch gezien zijn dat geen kleine veranderingen.’

 

Dijken hoger

Hoe erg is dat? Volgens Kommandeur levert dat een verwachte stijging van de zeespiegel op in de orde van 20 cm. Niet iets om van achterover te vallen, maar Vellinga vindt dat wat te simpel. ‘Op de verwachte stijging van de zeespiegel kunnen we in Nederland wel anticiperen’, zegt hij. ‘Dat ge­beurt ook al. Bij de verhoging van de rivierdijken en bij de stormvloedkering in de Waterweg is de verwachte stij­ging al meege­nomen in de kansberekeningen. Het punt is echter dat tempera­tuurveranderingen ook kunnen leiden tot veranderingen van atmosferische druk, depressiebanen, wind­richting en windkracht. Die zijn veel moeilijker te voor­spellen, maar ze hebben wel effect op ontstaan en hoogte van stormvloeden. De toenemende verdamping leidt waarschijnlijk tot een intensivering van de hydrologische cyclus. Daardoor zal het ’s winters meer gaan regenen en neemt ook de intensiteit van de neerslag toe. Heviger buien dus en dat betekent hogere rivierafvoeren in de winter.’

Van Ulden wijst op de vermindering van het sneeuwop­pervlak in de Alpen. Dat is niet alleen vervelend voor winter­spor­ters, maar houdt ook in dat de waterbuffer in de Alpen kleiner wordt. Dat betekent weer dat de waterafvoer in de zomer kleiner wordt, met alle gevolgen vandien voor de scheep­vaart in droge zomers.

In feite komt het erop neer, aldus Vellinga, dat we ons leven en ons land hebben ingericht op bepaalde gemid­delde verwachtingen over regenval, waterstanden en luchtstro­mingen. De vraag is of we daarop kunnen blijven vertrouwen of dat er veranderingen op zullen treden. Als bijvoorbeeld de Golfstroom zou gaan haperen, kunnen we, met een periodiciteit van enkele decennia, afwisselend een Zuidfrans klimaat en een Scandinavisch klimaat verwachten.

Van Ulden constateert dat we sowieso naar een ander kli­maat gaan, al dan niet onder invloed van het broeikas­ef­fect. ‘Of dat een goed of slecht klimaat is, doet niet ter zake; het klimaat laat zich niet vangen in een waarde-oordeel. Waar het om gaat is dat we kwetsbaar zijn voor snelle veran­deringen.’

Van Ulden: ‘Daarbij gaat het niet alleen over dijkhoogten en maatgevende waterstanden. Wereldwijd zijn en worden agrarische systemen geoptimaliseerd op gemiddelde klimatologische omstandigheden. Veranderen die snel, dan kunnen mensenmassa’s gaan schuiven. Je krijgt volksverhuizingen waarbij de huidige stromen vluch­telingen nog zullen verbleken.’

Vellinga: ‘Je zou kunnen zeggen dat een eventuele verandering van klimaat leidt tot herverdeling van kosten en baten van het weer; met dien verstande dat een klimaatverandering in eerste instantie leidt tot kostenverhoging, onder meer in de vorm van misoogsten en overstromingen. Eventuele baten kunnen waarschijnlijk pas veel later worden gerealiseerd. Als het klimaat tenminste niet blijft veranderen.’

 

Maldiven

Voor Nederland is de verwachte stijging van de zeespiegel niet heel drama­tisch. Voor een aantal eilandstaten zoals de Maldiven en de Seychellen, maar ook voor een land zoals Bangladesh ligt dat heel anders. Is er iets bekend over de omvang van het pro­bleem; over hoe veel mensen gaat het bijvoor­beeld?

Naar aanleiding van die vraag ontstaat een discussie over morele aspecten. Vellinga vindt verplaatsen een verkeerd uitgangspunt, een vorm van technocratisch denken. ‘Als je alleen al kijkt naar de ellende die de ontruiming van die paar huizen op Schokland teweegbracht, dan kun je dat mensen niet aandoen.’

Böttcher is het daar niet helemaal mee eens. Hij trekt een vergelijking met het sluiten van de kolenmijnen in West-Europa: heel verve­lend, zeker voor de betrokkenen, maar het laat zien dat mensen voldoende veerkracht hebben om ergens anders opnieuw te beginnen. Böttcher: ‘Het zou een enorme operatie zijn om 8 miljoen mensen te verhuizen’, zegt hij, ‘maar het is niet onmogelijk.’

 

Moreel verplicht

Vellinga vindt dat er een essentieel verschil is tussen een aard­be­vin­g en het broeikaseffect. Het broeikaseffect wordt namelijk door mensen veroorzaakt en wel in het bijzonder door de landen van de Oeso en Oost-Europa. Vellinga: ‘Omdat wij het systeem verzieken, zouden de mensen in Bangladesh en de Maldiven moeten ver­huizen. Alleen dat al zou voldoende reden moeten zijn om de uitstoot van koolstofdioxide in de geïndustriali­seerde landen verregaand te verminderen. We zijn er als het ware moreel toe verplicht.’

Voorzitter Le Pair wil de discussie toch wat pragmatischer houden en vraagt zich af hoe rele­vant de Neder­landse bij­drage is op wereld­schaal. ‘Nederland draagt 1 % bij aan de uitstoot van koolstofdi­oxide als gevolg van het verstoken van fossiele energie. Stel dat we dat met 10 % vermin­de­ren, dan is dat nog niets, vergeleken met de totale uitstoot in de Wereld.’

Vellinga erkent dat de bijdrage van Nederland gering is, zeker vergeleken met de te verwachten bijdrage van bijvoorbeeld China, dat massaal op steenkool overstapt. ‘Waar het om gaat is echter dat wij per hoofd van de bevolking veel meer CO2 produ­ceren. Op dit moment is dat in Nederland 3,5 ton per jaar, terwijl de uitstoot in China 0,3 ton per hoofd van de bevolking is. Stel dat de uitstoot per hoofd groeit met 7 % per jaar, dan zitten ze over twintig jaar op 1,2 ton per jaar. Als wij de uit­stoot gelijk weten te houden, produceren we per hoofd nog bijna drie keer zo veel. Het is dus niet juist om niets te doen en ondertussen naar China te wijzen.’

Böttcher vindt ook dat we verplicht zijn om er iets aan te doen, maar uiteindelijk gaat het volgens hem toch om de totale hoeveelheid CO2. We moeten ons niet in allerlei bochten gaan wringen om alleen hier de uitstoot met een paar procent omlaag te brengen. Dat levert niets op. We hoeven geen gids­land te zijn op CO2-ge­bied.

 

Dominee of koopman

Het argument van de rechtvaardige verdeling, zeg maar het argument van de dominee, blijkt te mager als basis voor actie. Meer bijval is er voor het ‘argument van de koopman’, zoals ver­woord door dr. Gerda Dinkel­man, politicologe en werkzaam bij de afdeling Beleids­studies van het ECN. Ze promoveerde eind 1995 op een beleidsana­lyse van de verzuring en van het broeikaseffect.

Volgens Dinkelman is er een essentieel ver­schil tussen het verzurings- en het broeikasbeleid. Terugdringen van de verzuring, zo zegt ze, kost geld. Rookgas­sen moeten worden gerei­nigd, auto’s worden voor­zien van een katalysator. Terugdringen van de uit­stoot van koolstofdioxide daarentegen levert geld op, namelijk in de vorm van energiebe­sparing. Opslag van CO2 daarentegen kost alleen maar geld.

Het stimuleren van energiebesparing kan, zo meent Dinkelman, de aanzet vormen tot de ecologische modernisering van de Neder­landse economie; het opnieuw door­denken van pro­cessen en produkten met als leidraad het zo min mogelijk belasten van het milieu. Die ecologische modernisering kan ons op wat langere termijn geld opleveren in de vorm van schone, energiezuinige produkten en processen.

Van Spiegel, als DG Weten­schapsbeleid indertijd verantwoordelijk voor het verschijnen van de Innovatie­nota, springt er meteen op in. ‘Ik weet nog hoe veel moeite het indertijd kostte om mensen ervan te overtuigen dat je gebruik moest maken van je comparatieve voordelen’, zegt hij. ‘Ik denk dat ecologische modernisering Nederland zo’n comparatief voordeel kan ver­schaffen.’

 

Dominee en koopman

De belangen van de koopman en de normen van de dominee blijken dus aardig parallel te lopen; zoals vaker in Nederland overigens. De vraag is hoe je dat zou moeten invullen in een CO2-beleid. Er moet geïnvesteerd worden, maar waar­in. In de ont­wikkeling van nieuwe, energiezuinige technologie, of in de modernisering van de kolencentrales in China met bestaande technologie?

Vellinga voelt wel iets voor een benadering over beide sporen. Nederland zou een deel van zijn geld kunnen inves­teren in het ‘up to date’ maken van de kolen­cen­trales in China. Het merendeel zou gestoken moeten worden in tech­nieken en systemen die de CO2-uitstoot in Nederland op de lange termijn terug moeten brengen tot 1 ton per hoofd per jaar. Die technieken en syste­men zouden we te zijner tijd weer naar Zuidoost-Azië kunnen exporteren.

Van Ulden voelt niet zo voor een tweesporenbeleid. Volgens hem moeten we investeren in maatregelen die op de langere termijn een echte mondiale oplossing bieden. Het lijkt daarom beter om ons geld te zetten op de ontwikkeling van nieuwe tech­nieken en systemen, zodat die over twintig, dertig jaar inge­zet kunnen worden. Niet alleen bij ons, maar ook in China.

 

Regeringsnota

Kommandeur wil het debat naar de actualiteit trekken en vindt Van Spiegel aan zijn zijde. ‘Ik verplaats me even in de regering’, zegt Kommandeur. ‘Dan sta ik voor het probleem dat ik een CO2-nota moet schrijven. Wat moet daarin?’

Hij geeft zelf het antwoord. ‘Kern van het CO2-beleid is kalm aan met ener­gie. Het energieverbruik moet omlaag en de efficiëntie moet omhoog, omdat daar­door de brand­stofvoorraden langer mee gaan; omdat het techno­logie oplevert die we kunnen exporteren en – als laatste – omdat daardoor de uitstoot van CO2 vermindert.’ Zeg maar de no regret-aanpak, ofwel de dingen doen die je toch al wilde doen, met wat meer nadruk op energiebesparing.

Ook Van Spiegel voelt voor een dergelijke instrumentele aanpak; inzetten op technologie voor verbeteren van de energie-efficiëntie. ‘Ik zie meer heil in een innovatiestrategie dan in een ideologisch-ethisch getinte aanpak. Als je mensen voor een uitdaging stelt, maak je een hele hoop creatieve energie los.’

Voor Vellinga maakt het eigenlijk niet zo veel uit of je inzet op een ideologisch-ethische strategie of een innovatiestrategie. ‘Als er eindelijk maar eens iets zou gebeuren. Wat mij hindert is de traag­heid van onze maatschappelij­ke structuren; er kan veel meer dan we nu doen. Dus laten we ophou­den met funda­menta­listi­sche discussies en een keer echt begin­nen.’

 

 

 

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

 

(BIJ OPENINGSFOTO VAN RONDE TAFEL; DIA’S BIJ COVER INGELEVERD)

Discussie op 26 maart in het KIvI-gebouw. In tegenstelling tot eerdere openbare bijeenkomsten kregen hier emoties niet de overhand. V.l.n.r.: ………………………….

(Foto’s: Michel Wielick, Amsterdam)

 

 

(QUOTES BIJ PORTRETTEN)

‘We gaan hoe dan ook naar een ander kli­maat, al dan niet onder invloed van het broeikas­ef­fect’, Van Ulden

 

‘Omdat wij het systeem verzieken, zouden de mensen in Bangladesh en de Maldiven moeten ver­huizen?’, Vellinga

 

‘Een verhoging van het kool­stofdioxi­de-gehalte in de atmosfeer zal ongetwij­feld leiden tot extra opslag in planten en bomen’, Böttcher

 

‘Ik zie meer heil in een innovatiestrategie dan in een ideologisch-ethisch getinte aanpak’, Van Spiegel

 

‘Terugdringen verzu­ring kost alleen maar geld; terugdringen CO2 levert daarentegen geld op in de vorm van energiebe­sparing’, Dinkelman

 

‘Kern van het CO2-beleid is: kalm aan met ener­gie. Omdat het exporttechnologie oplevert en – als laatste – omdat zo de uitstoot van CO2 vermin­dert’, Kommandeur

 

‘De mens zorgt voor minder dan 2 % van de CO2-instroom. De sources en sinks van de overige 98 % zijn bij lange na niet nauwkeurig bekend. Of de toename van CO2 antropo­geen is staat dus absoluut niet vast’, Le Pair

 

 

 

 

 

 

(KADER IN TEKST ONDER TUSSENKOP ‘HALVE GRAAD IN 100 JAAR’)

Waarom Groenland Groenland heet

 

Ook na de laatste IJstijd hebben zich veranderingen voorgedaan in temperatuur, aldus Böttcher. In de Middel­eeuwen heeft Europa een klimaat-optimum gekend, waarbij zelfs in Groot-Brittannië wijngaarden bestonden. In die periode was Groen­land groen. Later kregen we te maken met een kleine IJstijd.

Deze natuurlijke temperatuurvariaties zijn een stuk hoger dan 0,5 °C. Bovendien deden ze zich voor in perioden waarin er nog geen CO2-uitstoot was als gevolg van het verbranden van fossiele brandstoffen.

Böttcher wijst er verder op dat twee Deense meteorolo­gen een correlatie hebben aange­toond tussen tempera­tuurverloop en variaties in zonne­vlekken over de laatste twee eeuwen. Die variaties zijn ruim vol­doende om ook de temperatuurstij­ging van 0,5 °C in de afge­lopen honderd jaar te verklaren. Het punt is dat er geen duide­lijk fysisch verband bekend is tussen zonne­vlekken en temperatuur.

Overigens hebben zich in het grijze verleden perioden voorgedaan waarin de concentratie CO2 veel hoger was dan nu, zonder dat het klimaat uit de hand liep, althans voor zover valt af te leiden uit fossiele bronnen.

 

 

 

 

(KADER ONDER TUSSENKOP ‘VERZADIGING’)

Geluk of wijsheid

 

Hoe betrouwbaar zijn de klimaatmodellen eigenlijk, vraagt Van Spie­gel zich af. In hoeverre zitten er allerlei aannamen en kunstgrepen in om te voorkomen dat ze ‘uit de hand’ lopen. En als dat zo is, kun je er dan nog voor­spellingen mee doen?

Bött­cher vindt van niet, zeker niet over een perio­de van honderd jaar, zoals het IPCC doet. Zulke voorspel­lingen zijn veel te voorba­rig. Kommandeur valt hem bij. Hij heeft ervaring met eiwitmodellen, die veel nauwkeu­riger zijn beschreven dan het klimaat. Zelfs bij die modellen doen zich rare ver­schijnselen voor. Een kli­maatberekening heeft waarschijnlijk een chaotisch karakter, zegt hij, net als weermodellen. Dat betekent dat kleine fouten in de aanvang van een berekening zich exponen­tieel voort­planten en uiteindelijk onzin genereren. Dat komt door de niet-lineariteit van de berekening en door het voorko­men van tegen- en meekoppelingen. Een eis aan een klimaatmo­del moet zijn dat de uitkomsten fysisch inzichtelijk zijn.

Van Ulden ontkent niet dat de huidige klimaatmodellen in een aantal opzichten rammelen. Toch zijn ze inmid­dels wel zo ver ontwikkeld dat ze een klimaat genereren dat overeen­komt met het huidige klimaat; niet alleen globaal, maar ook regionaal, bijvoorbeeld met betrekking tot de neerslagverdeling op Aarde. Hebben ze daarmee ook enige voorspellende waarde? Vellin­ga meent van wel. ‘De model­len voor het we­reldklimaat zijn ook gebruikt om te voor­spellen wat het effect zou zijn van de uitbarsting van de vulkaan Pinatu­bo op de Filipijnen. Daaruit bleek dat de tempe­ratuur tijdelijk met 0,5 °C zou dalen. Dat is ook gebeurd. Het­zelfde geldt voor het voorspel­len van de effecten van El Niño (de perio­diek terugkerende warme golfstroom voor de kust van Peru, JvK). Volgens mij mag je die modellen best gebruiken om voor­spellingen te doen.’

Van Ulden relativeert het vertrouwen dat Vellinga in de klimaatmodellen stelt. ‘Gezien de traagheid van klimaatsystemen is het mij een raadsel hoe die 0,5 °C temperatuurda­ling heeft kunnen kloppen. Ik denk dat een toevallige natuurlijke klimaatfluctuatie ook tot een ander netto resultaat had kunnen leiden.’ Meer geluk dan wijsheid dus dat de voor­spelling uitkwam.

Verder wil Van Ulden erop wijzen dat de voor­spellingen van het optre­den van El Niño niet gedaan zijn met kli­maatmodellen maar met behulp van statistiek. ‘Zo’n voor­spelling is echter tot nu toe maar één keer met succes toegepast.’

 

 

 

 

(KADER ONDER TUSSENKOP ‘DOMINEE EN KOOPMAN’, NB: ‘EN KOOPMAN’)

Streefcijfers

 

Bedrijven en huishoudens nemen niet van­zelf allerlei ingrijpen­de maatregelen om het energiever­bruik en daarmee de uit­stoot van CO2 te verminderen. Een mogelijke stimu­lans is het stellen van kwantitatieve doelen. Streef­cijfers dus, zoals die ook worden gesteld voor bijvoor­beeld het terugdringen van de werkloos­heid.

Op dit moment geldt het streven om de uit­stoot in 2000 met 3 % te verminderen ten opzichte van 1990. Na 2000 blijft, althans volgens de laatste Energienota, de uit­stoot stabiel. Volgens Vellinga zijn de streefcijfers van Wijers te weinig ambitieus. ‘Duitsland stelt een vermin­dering voor met 15…20 % in 2010 en zelfs Engeland is bereid om de uitstoot met 5 % te verminderen.’

Van Ulden vindt het noemen van streefcijfers onge­rijmd. ‘Ik weet wel een manier om te zorgen dat de uit­stoot van CO2 per hoofd van de bevolking omlaag gaat’, zegt hij. ‘Alle kolencentrales ombouwen op aard­gas. Op termijn levert dat natuurlijk nauwelijks een bijdrage aan de oplossing van het probleem.’

Böttcher toont zich niet geïmponeerd door de Duitse ambities op het gebied van CO2-uitstoot. ‘Ze kunnen zo veel verdienen door centrales en be­drijven in het voormalige Oost-Duits­land te saneren’, zegt hij. ‘Het zou een schan­de zijn als ze het niet zouden halen.’

Afgezien daarvan is hij niet voor streefcijfers als doel. ‘Dat zegt zo weinig’, vindt hij. ‘Bovendien zou je in je streven om de vastgestelde reduc­tiepercenta­ges te halen ertoe kunnen beslui­ten om de alumini­umindus­trie en andere energie-intensieve bedrijfstakken uit Nederland weg te jagen. Voor de totale uitstoot van koolstofdioxi­de levert dat na­tuurlijk niets op. Behalve misschien als ze naar IJsland gaan en op waterkracht gaan draaien.’

Volgens Dinkelman en Vellinga is het hanteren van streefcijfers wel zinvol. Dinkelman: ‘Per sector kun je doelen stellen voor verbetering van de efficiëntie. Het kan echter een stimu­lans zijn om als land een totaaldoelstel­ling voor CO2 te hebben, een soort paraplu-norm.’

Artikelen

Klimaatdebat mmv ministerie VROM bij KIVI, 1996 met prof. dr. Jan Kommandeur, prof. dr. ir. Pier Vellinga, dr. Frits Bottcher e.v.a.

 

klimaatdebat1996_1

Hier klikken voor de PDF:    klimaatdebatComb

HET WORDT ENKELE GRADEN WARMER + NEDERLAND KAN DE GEVOLGEN AAN + BEDREIGING VOOR KLEINE EILANDSTATEN + MAATREGELEN HEBBEN PAS OVER 10…20 JAAR EFFECT + KLIMAATVERANDERING DUURT 50..­.200 JAAR + GEEN GROTE STORMEN + GEEN AMERS­FOORT AAN ZEE

 

Broeikastheorie kent veel meer onzekerheden dan zekerheden

 

Over geloof en weten in het CO2-debat

 

De Klimaatnota van de regering, die deze maand verschijnt, en de publikatie van het 1995-rapport van de IPCC (the Inter­go­vern­mental Panel on Climate Change) hebben de kwestie van het broeikaseffect weer aan de orde ge­steld. Het valt daarbij op dat maar weinig Neder­landsta­lige litera­tuur be­schik­baar is, waarin duidelijk wordt uiteen­gezet wat het broeikasef­fect nu eigen­lijk is. Dat maakt het moeilijk om tot een afweging te komen. Voor een beter geïnformeerde me­ning­vor­ming moeten we feiten scheiden van aannamen en veron­derstellingen.

– Prof. dr. Jan Kommandeur –

 

De auteur is emeritus hoogleraar fysische scheikunde van de Rijks Universiteit Groningen.

 

Hoe komt de Aarde aan zijn temperatuur? Onze planeet is een door vacuüm zeer goed geïsoleerde bol die vrijwel alleen door de Zon wordt verwarmd. Hoe groot is het vermogen dat op de Aarde wordt ingestraald? Als eenheid nemen we de hoeveelheid ener­gie die per seconde door een loodrechte denkbeeldige kolom dampkring met een doorsnede van één vierkan­te meter vloeit: de fluxdicht­heid (S). De hoeveelheid zonne-energie die zo de Aarde bereikt, is S = 1368 watt per m2.

 

De blote Aarde

De Aarde presen­teert aan het zonlicht een opper­vlak­te van πR2, waarin R de straal van Aarde plus de atmosfeer is. Het door de Aarde ontvangen vermo­gen van de Zon is dus πR2S. De totale opper­vlakte van de Aarde is 4πR2. De over tijd en ruimte gemid­delde flux aan de rand van de atmosfeer is dus ¼S = 342 Wm-2. Van deze inkomen­de stra­ling wordt 31 %, dat is 106 Wm-2, door het aardsys­teem gereflec­teerd en dus wordt er gemid­deld 236 Wm-2 aan zonnestra­ling door Aarde en atmosfeer geabsor­beerd.

In de stationaire toestand, als de tempera­tuur van de Aarde constant blijft, moet ook gemiddeld 236 Wm-2 aan infra­rode (IR) straling (‘warmte’) de Aarde verlaten. Daardoor heeft de Aarde een eindige temperatuur. Die kunnen we bereke­nen door de Aarde op te vatten als een bron van infrarode straling met een spectrum dat wordt gege­ven door de Wet van Planck. Door nu de energieën bij alle golflengten bij elkaar op te tellen, krij­gen we de wet van Stefan-Boltzmann: W = σT4, waarbij σ de stra­lings­con­stante (5,67032 x 10-8 Wm-2) is, T de absolute tempe­ra­tuur en W het uit­gezon­den vermogen zijn. Eenvoudig invullen levert voor W = 236 Wm-2 een tempe­ratuur van 254 K. Van grote afstand ziet de Aarde er dus uit als een bol met een tempera­tuur van 254 K ofwel -19 °C. Al deze waarden zijn nauw­keurig tot op één of twee eenheden, reden waarom men ook wel -18 °C als ‘stralings­tempera­tuur’ ziet.

Ruwweg wordt onze bereke­ning beves­tigd door metingen van de temperature­n op de Maan, die immers ‘bloot’ is.

 

 

De aangeklede Aarde

Gelukkig is -19 °C niet de gemiddelde temperatuur waarbij wij moeten leven. Want er is meer aan de hand dan het stralings­evenwicht. Er is namelijk het broeikas­effect. Dat de gemid­del­de temperatuur op Aarde reeds jaren ongeveer 15 °C is, dus 34 graden hoger dan de ‘stralingstemperatuur’, is aan dat effect te danken.

Wat is het nu precies, dat broeikasef­fect? Daarvoor moeten wij eerst de samenstel­ling en de temperatuur­verde­ling van de atmosfeer bekijken.

De atmosfeer bestaat ruwweg voor 4/5 deel uit stikstof (N2), 1/5 uit zuurstof (O2) en 1 % uit het edelgas argon. Daarnaast bevat de dampkring zogenoemde broeikasgas­sen waaronder water (H2O), het verbran­dingsgas (ook wij ademen het uit) ­ko­olstofdi­oxide (CO2), methaan (CH4), lachgas (N2O) en ozon (O3). Deze broeikas­gas­sen hebben de eigen­schap in hun molecu­laire tril­lingen infrarood licht te absorbe­ren omdat ze asymmetrisch zijn; ze bestaan uit verschillende atomen. Zuurstof (O2) en stikstof (N2) bestaan elk uit twee identieke atomen en absor­beren geen infrarood vanwege hun symme­trie.

Naast de samenstelling is het verloop van de temperatuur in de atmosfeer over verschillende hoogten belangrijk. Aan het aardop­pervlak heeft de atmos­feer een gemiddelde tempera­tuur van 15 °C. Zij koelt vervol­gens 6 °C per km af tot op onge­veer 14 km hoogte een mini­mum van pakweg -70 °C wordt bereikt. Dit niveau heet de tropo­pauze. Hieronder spreken we van tropo­sfeer, daarboven van stratosfeer. Als we in de stra­tosfeer komen en we blijven doorstijgen, dan zal de tempera­tuur weer toenemen met zo’n 2 °C per km. Dat komt doordat de daar aanwe­zige ozon inkomend ultraviolet licht absorbeert. Die tempe­ratuur­stijging­ gaat door totdat geen omgevingstempera­tuur meer gemeten kan worden omdat de atmos­feer daarvoor dan te ijl is.

De pure stralingsafkoeling van de troposfeer bedraagt ongeveer 1 °C per dag, voor ongeveer 80 % veroorzaakt door straling die afkom­stig is van waterdamp. Maar ook de afwezig­heid van water­damp kan een rol spelen. Daardoor kan de Aarde ongehin­derd naar het heelal stralen. In een woestijnnacht is dat duidelijk merk­baar; het koelt dan snel af. Wéér moet worden opge­merkt dat de getallen gemid­delden zijn. Zeker het latente verticale trans­port kan in sommige gebieden oplo­pen tot meer dan tien maal de gegeven waarden. Het overschot wordt afgevoerd door hori­zonta­le lucht­circulatie. Sommigen hebben daarom voor­speld dat een extra broeikaseffect tot grote stormen zou leiden, maar dat is zeer speculatief.

 

Modellen

Het globale begrip van de atmosfeer is empirisch goed ontwik­keld. Dat wil niet zeggen dat ­men de gevolgen van veranderin­gen een­voudig kan uitre­kenen. Daar­voor is het systeem veel te ingewikkeld. Te meer omdat er complexe zogenoemde mee- en tegen­koppelingen in voorko­men. Om tot kwan­titatieve uitspra­ken te komen moet men gebruik maken van (grote) compu­ters.

De oudste modellen waren globaal. Zij hadden een wereld­wijd karak­ter. Alles werd uitgere­kend aan de hand van gemid­delden voor de hele Aarde. Dat schept problemen. Het CO2-gehalte zal wel zo’n beetje overal gelijk zijn, alhoe­wel de seizoenschom­me­lingen die men overal heeft gemeten wel aangeven dat de men­ging (wereld­wijd) op termijn van één jaar niet volledig is. Maar hoe zit het met de gemid­delde tempera­tuur? Hoe dicht moet het net zijn waarmee men die meet en hoe moet men de getallen wegen met het oppervlak waarvoor ze kenmer­kend worden geacht? Of moet men de meetdichtheid blijven verho­gen totdat het niets meer uitmaakt als men meetpun­ten toe­voegt? Het lijkt erop dat men dat punt nu heeft bereikt, maar is dat waar voor alle andere gege­vens waar­over men dient te beschikken? Na­tuur­lijk heeft men de beschik­king over satellietgegevens over de wol­ken­be­dek­king, maar kan men altijd nauw­keurig hun reflecti­vi­teit voor kortgolvige straling en absorptiever­mo­gen voor langgol­vige straling bepalen? En voor globale modellen: welke rol speelt de structuur in de wolkbedekking die op wereld­schaal niet kan worden meege­nomen? Vragen te over.

Overigens bestaan er ook zekerheden. De albedo (= weerkaat­sing) van de Aarde (0,31) is goed bekend, evenals de samen­stel­ling van de damp­kring en de optische eigenschap­pen van de samen­stel­lende delen. Die eigenschappen zijn bijvoorbeeld hun brekingsin­dex voor kort­gol­vig licht om de strooiing ervan te berekenen en hun absorp­tiebanden in het infra­rood.

Met deze absorptie is overi­gens voor de in wat hogere concen­tratie aanwezige gassen zoals CO2, CH4 en N2O nog iets bijzon­ders aan de hand. Welis­waar is er tot op een hoogte van 14 km slechts een geringe concen­tratie van deze gassen, maar er is toch zoveel CO2 aanwezig dat alle infraroodemissie van de Aarde in het golflengtegebied tussen 13,7 μm en 16 μm al in de eerste 100 meter wordt opgenomen in de atmosfeer­. Dat heeft sommi­gen ertoe verleid te stellen dat deze absorptie al is ‘verzadigd’ en dat verder toevoegen van CO2 geen effect zou hebben. Dat is niet juist.

Als we de mate waarin infrarood wordt geabsorbeerd, afzetten tegen de golfleng­ten, dan krijgen we een klokkrom­me: in het midden van het golfleng­tegebied is zij het hoogst. Naar de flanken (13,7 μm en 16 μm) wordt zij wel minder, maar er blijft een zekere mate van absorp­tie bestaan. Deze flankab­sorptie verzadigt veel minder gauw, omdat zij zo veel zwakker is! Wel wordt het effect van een toena­me van CO2 minder naar­mate er meer van is. Daarom wordt het stralingsef­fect ten gevolge van CO2 als een loga­ritmi­sche term voor de absorp­tie aan de flanken meege­no­men (zie afbeelding 2a).

Een dergelijk verschijnsel doet zich voor bij methaan. Ook daar treedt een zekere ‘verzadiging’ op, maar veel minder sterk, zodat het stralingseffect met een vierkants­wor­tel afhankelijkheid kan worden beschreven. Tevens moet er rekening gehouden worden met overlappende absorpties zoals van CH4 en N2O. Dáárvoor worden dan ook gewogen mengtermen in de bereke­ningen meegeno­men. Alle andere broeikasgas­sen zijn van een dermate grote verdunning dat ze een­voudig lineair kunnen worden behan­deld: twee keer zoveel gas, twee keer zo groot de absorptie van aardse infraroodstra­ling.

Tot nu toe bespraken we alleen de zogenoemde directe effecten van infraroodabsorp­tie door CO2 en andere BKG’s (broeikasgas­sen). Er zijn echter veel mee- en tegenkop­pelin­gen denkbaar, zelfs op wereld­schaal, die de modellen sterk niet-lineair maken. We noemen er hier een paar: hogere temperaturen beteke­nen in eerste instantie minder wolkvor­ming, dus een grotere zonin­straling en dus een meekoppe­ling, een vererge­ring. Een ander gevolg van temperatuurverandering zou kunnen zijn dat het ijs van gletsjers maar vooral van de poolkappen zou gaan smelten. Daardoor wordt de Aarde minder wit en dus minder weerkaatsend. Zij zal als een zwarte zonne­collector meer zonlicht opnemen. De temperatuur stijgt nog meer, een klassiek geval van meekoppeling, waardoor grote veran­deringen zouden kunnen plaats­vinden.

Maar hogere temperatuur betekent ook hogere luchtvochtigheid. Nu is het aan de polen nog erg droog. Als vochtige lucht daar naar toe zou worden getrans­porteerd, kan men veel meer sneeuw verwachten, waardoor de witheid en dus de weerkaatsing van de Aarde zou toenemen, waardoor de temperatuur zou afnemen. Een klassiek geval van tegenkoppeling dus: alle verande­ringen worden min of meer afgeremd.

Wat overheerst? Het zal duidelijk zijn: alleen zeer gedetail­leerde beschou­win­gen, uitgaande van zeer goed gevalideerde gegevens kunnen met zekerheid uitsluitsel over deze dilemma’s geven.

 

Stralingsforcering

Als de temperatuur van de Aarde gemiddeld constant is, heerst er in de strato­sfeer gemiddeld stralingsevenwicht: de inkomen­de stralingsenergie van de Zon is gelijk aan de uit­gaande infrarode stralingsenergie. Wanneer aan de atmos­feer zoge­noemde broeikasgas­sen of aërosolen worden toegevoegd, dan zal de stralings­balans veranderen. De atmo­sfeer zal meer infraro­de aard­stra­ling tegenhou­den. Men noemt dit toene­ming van de ‘stralin­gs­force­ring'(F).

Als ijkjaar nemen we 1765 toen er nog bijna geen industrie was. Dat was al duizenden jaren zo ge­weest. De atmosfeer had dus voldoen­de tijd gehad om in even­wicht te komen. Met behulp van de eerder besproken modellen kan men de flux­veran­de­ring aan de tropopauze bereke­nen. Door dat voor ver­schillende concentra­ties te doen krijgt men een serie uitkom­sten. Die kunnen dan aan een functioneel verband worden aange­past, waardoor er gemakkelijker mee valt te reke­nen. In tabel I is een aantal van die relaties gege­ven.

Andere broeikasgassen zoals CFK-11 en CFK-12, enzovoorts, zijn line­air in hun effect, ΔF = kC, waarin de factor k varieert tussen 0,2 en 0,3 als de concentratie C in ppb (delen per miljard) wordt gegeven.

Met deze gegevens konden onderzoekers afbeelding 3 constru­eren, nadat zij met behulp van massa­spectrometrische methoden uit in ijs ingeslo­ten luchtbelletjes hadden gemeten wat de concen­traties vóór 1950 waren. Het is duidelijk dat de stra­lings­force­ring sinds 1775 behoor­lijk is toegenomen.

 

Water

Het belangrijkste broeikasgas is ongetwijfeld waterdamp. Toch wordt het die naam meestal niet gegeven. De hoeveelheid water­damp in de atmos­feer wordt ‘intern geregeld’; de mens heeft daarop geen directe invloed. We kunnen nog steeds niet op enige schaal regen maken. Veranderingen in de hydro­logi­sche cyclus zijn een eventu­eel indirect gevolg van menselijk hande­len, maar kunnen niet antropo­geen genoemd worden. Wél moet die cyclus altijd in de modellen meegenomen worden. Ruwweg draagt water voor zo’n 80 % aan het broeikaseffect bij.

 

 

Koolstofdioxide (CO2)

Na water is CO2 het belangrijkste broeikasgas. Voor zover de mens het broei­kaseffect versterkt, komt dit vooral door dit gas (zie afbeelding 4). Vandaar de huidige onge­rustheid. Het is daarom de moeite waard om de globale koolstofcyclus te bezien (zie afbeelding 5; de hoeveelheden zijn in gigaton koolstof (GtC); 1 gigaton CO2 zou 44/12 maal zo veel zijn).

Voor de mens zijn twee fluxen belangrijk, want wellicht be­nvloedbaar.

Voor de mens zijn twee fluxen belangrijk, want wellicht be­nvloed­baar: het resultaat van verbran­den van fossiele brand­stoffen (5 GtC per jaar) en de CO2 die vrijkomt door het kappen en verbranden of laten verrotten van hout (2 GtC per jaar)

en door sommige indus­triële acti­vitei­ten (cementproduk­tie) . Die activiteiten over de laatste 200 jaar worden verant­woorde­lijk gehouden voor de toename van de CO2-concen­tratie (afbeel­ding 4).

Het duurt ongeveer vier jaar voordat een atmos­ferisch CO2-molecu­le tijdelijk wordt vastge­legd in een plant of in de oceaan. Dit is niet de tijd die het CO2-systeem neemt om na verho­ging van de concentra­tie terug te keren naar het oor­spron­kelijk gehal­te. Deze is iets van 50…200 jaar. Zo lang neemt het voor de extra CO2 om defini­tief vastgelegd te worden in ge­steente. Deze lange tijden zijn belangrijk wanneer men tot verlaging van het CO2-gehalte wil komen. Maatre­gelen daartoe zullen pas merkbaar effect hebben op een termijn van tientallen jaren.

Een redelijke vraag is natuurlijk of al die extra CO2 sinds 1765 is veroorzaakt door de mens. Schat­tin­gen leiden tot een jaar­lijkse emissie in 1995 van 5,5 GtC/a. Naast CO2 van fossie­le brandstof en cementproduktie is er ook nog CO2-toename ten gevolge van ontbossing in de tropen. Deze hoeveel­heid wordt geschat op 1,6 GtC/a. Dat is een getal met een grote fouten­mar­ge (± 0,5 GtC/a). Voorlopig lijkt het vrij­ge­ko­men land hoofd­zake­lijk voor land­bouw te worden ge­bruikt en dan is de tijd waarvoor CO2 wordt vastgelegd (in gewas) te kort om in de CO2-balans te figureren. Maar herbe­bossing in subtro­pische en matige streken legt jaar­lijks naar schatting 0,5 GtC vast.

CO2 is ook een ‘meststof’ voor bomen. Men schat dat zo (met een grote foutenmarge) circa 1,3 GtC per jaar extra wordt vast­gelegd.

Over de uitwisseling van het oppervlaktewater van de oceanen met de diepere lagen is heel weinig bekend, maar als we het jaarlijkse budget van de antropo­gene CO2 opmaken, dan ziet dat er ongeveer uit zoals weergegeven in tabel II. Het lijkt er een beetje op dat men als een ‘missing sink’ de definitieve opslag in de diepe oceaan heeft genomen. Erg veel ander be­wijsmateriaal is er niet. Maar een feit is dat het CO2-gehalte van de atmosfeer sinds 1960 jaarlijks met zo’n 1,6 ppm is toegeno­men tot de huidige waarde van 358 ppm.

 

Methaan

Methaan (aardgas, CH4), het na CO2 meest bijdragende broei­kasgas, komt momen­teel met een gehalte van 1,72 ppm in onze atmosfeer voor. De concen­tratie neemt met 0,8 % per jaar toe. Waarom zouden we ons over zo weinig CH4 druk maken? De Green­house Warming Potential (GWP) van methaan, de effec­ti­vi­teit voor stra­lingsfor­cering, is door zijn sterke­re infra­roodab­sorp­tie ruw­weg 60 keer zo groot per gram als die van het broeikas­gas CO2. Daar staat tegen­over dat CH4 door hy­droxyl- (OH-)radicalen binnen negen jaar al tot de helft wordt afge­bro­ken tot H2O en zwak-IR-actieve produkten. Het effect is daar­door kortston­dig verge­leken met dat van CO2, maar als men een systeem be­schouwt waar elk jaar een tiental ppt (parti­cles per trillion, 1012) bij­komt, dan draagt ondanks zijn lage concen­tra­tie methaan dus toch aan­zienlijk bij aan de stra­lings­focering en dus aan het broeikas­effect.

Wat zijn de bronnen van me­thaan in de atmosfeer? In eerste instantie moeras­sen (bij ons heette methaan vroeger niet ‘aardgas’, maar ‘moerasgas’). Ook schijnt er een vergelijk­baar proces op te treden in natte rijstvelden (alhoe­wel dit door Indiase wetenschappers wordt bestre­den). Darmgisting bij dieren, produktie door termieten en verliezen bij winning van olie en aardgas zijn andere bronnen. Dan zijn er nog ver­schei­de­ne kleinere zoals steenkoolmij­nen, aange­plempte gronden (vaak afval) en de oceanen. Ten slotte nog de lekkage van pijplij­nen voor aardgas. Met name de Siberische vertonen veel lekken.

Er is nog een verbor­gen moge­lijkheid. Methaan vormt zogenoemde hydra­ten met water, die bij lagere temperatuur en/of onder hogere druk stabiel zijn. Er is de veronder­stel­ling geuit dat de grond van de toendra veel van deze hydra­ten bevat. Een tempe­ratuurver­hoging van de Aarde zou deze hydraten kunnen doen ontleden, waardoor veel extra methaan in de atmo­sfeer vrij zou komen. Een dergelijke ‘voorraad’ methaan wordt ook wel veronder­steld zich in de diepe oceaan te bevinden. Ver­hoogde temperaturen zouden ook die hoeveel­heid kunnen vrijma­ken. Hoeveel dat zou zijn is pure speculatie, we laten het daarom bij deze opmerking.

 

Andere broeikasgassen

Naast CO2 en CH4 zijn er nog enkele andere broeikasgassen, zoals N2O (lach­gas) en CFK en in het algemeen halo-alkanen. N2O komt vooral vrij uit occanen en (sterk variërend) uit zoet-waterreservoirs. Het is nog niet duide­lijk welke proces­sen tot N2O-vorming leiden. Vooral bodems lijken N2O vrij te maken, door nitrificatie onder anaërobe condities. Verder geven explo­siemoto­ren en de chemische industrie N2O af en komt het vrij bij verbranden van biomassa. Het gehalte aan N2O is nu 0,310 ppm, dat is 8 % hoger dan in het pre-indus­triële tijd­perk; de toename is circa 0,2…0,3 % per jaar, kennelijk een heel geringe antro­po­gene bijdrage.

Daarnaast hebben we nog de CFK’s, de volledig gehaloge­neerde koolwa­terstof­fen. Eenmaal in de stratosfeer dragen ze bij aan het ontstaan van het ozongat. In de tropo­sfeer dragen ze bij aan het broeikaseffect. Ze zijn zeer stabiel en zullen hun bijdrage lang leveren. Hun Global Warming Potenti­al is zéér hoog, tussen 4000 en 8000. Dat wil zeggen bij gelijke hoeveel­heid zijn ze 4000 tot 8000 keer zo effec­tief voor opwarmen als CO2! Gelukkig zijn de concentra­ties niet zo hoog, ze liggen rond de 100 ppt en alles te zamen circa 2000 ppt. Zij dragen toch bij tot het (extra) broeikas­effect. Gelukkig zijn hun concentraties in de atmo­sfeer nu gestabili­seerd of licht aan het dalen. Ge­vreesd moet echter worden dat de CFK’s door HFK’s (waterstof-fluorkoolwaterstoffen) vervangen zullen wor­den. Die laten ozon ongemoeid, maar zijn een broeikasgas met een aan CFK’s gelij­ke GWP. Naast N2O en de CFK’s heeft men dan nog O3 (ozon) in de tropo­s­feer. Onge­veer 10 % van het O3 in de strato­s­feer wordt naar de tropos­feer gevoerd, maar het komt ook vrij bij de oxidatie van methaan. Ozon in de troposfeer draagt bij aan het broeikasef­fect, in de stratosfeer vangt het de directe zonne­straling in. Meer ozon dáár betekent afkoe­ling. In de laatste jaren is boven Antarc­ti­ca een vermindering van het ozongehalte geconsta­teerd, in mindere mate evenzo boven Arcti­ca. Bij de tropen lijkt het onveranderd te zijn. Er is van het O3 netto een klein verwar­mend effect te verwach­ten.

 

Aërosolen

Aërosolen worden veroorzaakt door stofstor­men, door zeezout, maar ook door het onder invloed van zonlicht en water samen­klon­teren van zwaveldi­oxidegas tot kleine druppeltjes zwavel­zuur (zure regen). Ongeveer 10 % van het stof en vrijwel alle zure regen is van antropo­gene oorsprong, en dat geldt waar­schijn­lijk ook voor het verbranden van biomassa, al is dat niet echt zeker. De verblijftijd van aërosolen in de tropo­sfeer is van de orde van enige dagen tot enige weken. Voor een accumu­lerend effect behoeft dus niet te worden ge­vreesd. Het vóórkomen van aëroso­len is erg ongelijk, omdat zij vaak van lokale oorsprong zijn en betrekkelijk snel weer neerslaan. Zo wordt bijvoorbeeld 80 % van de massa van natuurlijke en ant­ro­po­gene aërosolen op het noorde­lijke halfrond gevonden.

Sulfaat-aërosolen vergroten vooral de totale weerkaatsing van de Aarde en leiden tot afkoeling. Roet­deel­tjes echter zijn meer als een broeikasgas. Het totale directe gemid­delde effect van aërosolen op de stra­lingsforcering is niet onbelangrijk en zal onder voorbehoud waar­schijn­lijk tot enige afkoeling lei­den.

 

De temperatuur van de Aarde

De stralings­force­ring is sinds 1765 behoorlijk toegenomen. Maar is het daardoor sindsdien ook warmer op Aarde gewor­den? Redelijk betrouwbare temperatuurreeksen zijn beschik­baar, maar zij zijn althans voor de vroegste decennia (1860-1890) open voor dis­cus­sie. Zijn de thermome­ters goed genoeg geweest, was het meetnet dicht genoeg, enzovoorts.

Het wordt alle­maal iets be­trouw­baarder wanneer we alleen naar de verschil­len tussen de jaren kijken; dan vermijden we wel­licht de syste­mati­sche fou­ten. Afbeelding 6 laat het verloop van deze verschil­len ten opzichte van het gemid­delde van 1920-1940 zien. Over de gehele 134 jaar zou men tot een opwarming van 0,5 °C kunnen besluiten. De afgelopen 130 jaar lag die tempe­ra­tuurverhoging binnen de natuurlijke schommeling van het kli­maatsysteem, maar dat zegt niets over het gedrag in de vol­gende 100 jaar. De statis­tiek van het tempe­ratuurver­loop is over langere tijd niet goed bekend en zal dat voor­lopig ook niet worden.

Maar wellicht bieden recente, heel uitvoerige klimaat­simula­tiepro­gram­ma’s wél soelaas. Zij nemen vooral ook het gedrag van de oceanen en hun koppe­ling via het klimaat aan de land­mas­sa’s mee. We kunnen die programma’s bij verschil­lende begin­voorwaarden laten starten. Elke keer krij­gen we een verloop in de tijd te zien van aller­lei grootheden, waaron­der de tempera­tuur. Door dat een groot aantal keren voor ver­schil­lende beginwaar­den te herhalen, krijgen we een soort ruis, een soort statistiek.

Als we voldoende statistiek hebben over de huidige situatie, laten we het programma weer lopen, maar vergroten we heel lang­zaam bijvoor­beeld de CO2-concentratie tot men een verdub­be­ling ten opzichte van de eerdere situatie heeft bereikt. Ook dat herhalen we een aantal keren en we bekijken of de bereken­de waar­den voor de inmiddels verlopen jaren aanslui­ten bij de geme­ten waarden en of latere boven de ‘synthetische’ ruis uitste­ken. Het resul­taat voor twee compu­terberekenin­gen zien we in afbeelding 7. De huidige temperatuur is aange­geven. Men zou kunnen conclu­de­ren, dat het opwarmend effect van de broei­kas­gas­sen nèt waarneem­baar is.

Er zijn ook andere, meer experimentele indicatoren denk­baar: gede­saggre­geerde gege­vens, vooral in conti­nenten en oceanen ge­schei­den. Ze zijn samen­gevat in afbeelding 8. De stratosfeer lijkt tussen 1979 en 1994 zo’n 0,6 °C kouder te zijn gewor­den. De troposfeer werd tussen 1958 en 1994 zo’n 0,3 °C war­mer, maar toont geen veran­dering over de laatste 15 jaar, terwijl de tempera­tuur op het aardop­per­vlak zo’n 0,3…0,6 °C hoger schijnt te zijn gewor­den.

De gemiddelde sneeuwbe­dekking op het Noor­delijk Halfrond lijkt 10 % te zijn afgenomen over de laatste 21 jaar en de gletsj­ers geven in het algemeen een teruggang te zien. Het opper­vlakte­water in de oceaan volgt de aardtem­pera­tuur: een stij­ging van 0,3 °C tot 0,6 °C sinds het eind van de vorige eeuw. Opmer­kelijk is dat over de laatste 40 jaar de nacht­temperatu­ren sneller zijn gestegen dan die van de dag, iets wat ook uit de compu­ter­modellen naar voren komt. Ten slot­te is het zeeijs op het Noordelijk Halfrond wat verminderd over de laatste 20 jaar en sinds 1990 óók op het Zuidelijk Halfrond.

 

Naast de temperatuur zijn er ook hydrologische verschijn­selen waar­neembaar. Ze zijn in afbeelding 9 aangegeven: de hoge bewol­king is sinds 1951 toegenomen, maar blijft sinds 1981 gelijk. De middenniveau-bewolking op het Noordelijk Halfrond is ook toegenomen, evenals de hogere convectieve wolken. De mooi-weercumulus is echter afgenomen. Min of meer hetzelfde geldt voor het Zuidelijk Halfrond. De subtropen zijn droger gewor­den en de verdamping van water in de VS en in het terri­torium van de voormalige Sovjetunie is afgeno­men. Zo is ook de grond in dat gebied natter geworden. Boven de oceaan vindt men overi­gens meer waterdamp dan vroeger in de lucht. Al deze ver­schijn­se­len kunnen in verband gebracht worden met modelle­ringen ­van het broei­kas­ef­fect, maar zeker­heid geven ze niet.

Als er al een verandering komt is het steeds de vraag of menselijk handelen daarvoor verantwoor­delijk is. Van bijzon­der belang is het mogelijke stijgen van de zeespiegel. Het bepalen van de hoogte daarvan is aan verschil­lende moeilijk­heden onderhevig. Men meet de zeespiegel ten opzichte van het land, maar wat als de bodem daalt? Meten we de zee- (of ijs-)hoog­te met een satel­liet, dan moet men de baan van die satel­liet tot op de centime­ter nauw­keurig kennen. Aan beide tech­nieken is veel aan­dacht besteed, de consen­sus lijkt te zijn dat een stijging van 2…7 c­m over de laatste honderd jaar heeft plaatsge­von­den. Deze wordt vooral veroor­zaakt door de warmte­uitzetting. Door de lang­zame uitwisse­ling van diep en ondiep oceaanwater kan verwacht worden dat de ‘rijzing’ nog vele jaren door zal gaan.

De Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) van de VN bestudeert intensief alle gegevens over het broeikaseffect. Het panel durft in stelligheid niet verder te gaan dan dat ‘The balance of evidence suggests a discernible human influen­ce on global climate‘. Voorzichtiger kun je het niet zeggen: niet eviden­ce, maar the balance of eviden­ce. Niet shows, maar su­ggests. En: discernible human influence in plaats van per­cep­ta­ble, of zelfs maar gewoon human influen­ce. Nee je moet erg goed kijken voor je het ziet, het gaat niet vanzelf: dis­cerni­ble. En dan influ­ence on global climate: Er wordt niet eens gepoogd aan te geven wàt voor invloed. Wordt ’t kouder, war­mer, natter, droger? Het IPCC zegt het niet, maar erkent wel de invloed van de mens. Het is moeilijk om met die uit­spraak van mening te verschillen.

 

Conclusies

Klimatologen adviseren regeringen over de moge­lijke gevolgen van het (extra-) broeikaseffect. Moeten zij adviseren alle industriële CO2-produktie te verbieden, haar te belasten of de zaak op zijn beloop laten? Ik benijd de klimatologen niet. Zij zouden toch eigen­lijk een antwoord moeten kunnen verzin­nen. Maar dat lijkt niet zo te zijn. Het is eerder: ‘Er moet nog meer onder­zoek gebeu­ren’.

Ik ben zelf geen klimatoloog, ik ben spectroscopist en weet als zodanig iets van licht en materie af. Maar ik heb dit verhaal na enige studie geschre­ven en voel mij als een onbe­trokken intermediair. Dan vind ik het passend als ik voor de lezer opschrijf wat ik er van denk. En wel in drie categorie­n: wat weten we (vrijwel) zeker, wat vermoeden we en wat kunnen we voorlopig alleen maar geloven?

De toename van de CO2– en CH4-concentraties zal voorlopig nog wel door­gaan, zeker wat het effect op de temperatuur be­treft. Dat heeft een ‘uitlooptijd’ van ten minste honderd jaar. Dat bete­kent dat we wel zeker weten dat het warmer wordt in de volgende honderd jaar. Gemiddeld 2…3 °C en méér aan de polen dan aan de evenaar.

Dat betekent ook dat – puur door thermi­sche expansie van het oppervlak­tewater – de zee­spiegel ongeveer twintig centi­me­ter zal stijgen, mis­schien iets meer. Ik vermoed dat de ‘verwoes­tij­ning’ van het subtropisch gebied verder zal worden bevor­derd en dat in het alge­meen soorten landbouw die het al moei­lijk hebben verder in de verdrukking komen, behalve als ze door de opwar­ming juist minder marginaal worden. Toch weer wijn uit Nederland? Gegeven onze geografische positie zal de druk op de subtropen wellicht leiden tot een hogere druk van politieke of economi­sche vluch­te­lingen. Ik vermoed ook dat Nederland de veranderingen bij zal kunnen houden, het is een verstandig land dat, als het getij verloopt, de bakens tijdig verzet.

Ik geloof niet dat we binnen afzienbare tijd ‘Amersfoort aan Zee’ zullen mee­maken. Wel geloof ik, gegeven de onzeker­heid van de berekeningen, dat de zogenaamde Small Island States zich terecht zorgen maken. Het gaat toch niet aan de bewoners van deze eilanden in grote moeilijkheden te brengen door onze emissies.

Ik geloof niet dat voldoen­de bewijs beschik­baar is dat grote stormen zullen plaatsvinden. Ik geloof niet dat in Neder­land een subtro­pisch klimaat zal ontstaan.

Wat geloof ik dan wel? Ik vermoed, met aan zekerheid grenzende waarschijn­lijkheid, dat het langdurig effect, typerend voor het broeikaseffect van CO2, juist is. En dát betekent dat regeren in dit geval echt vooruit­zien moet zijn. Maatrege­len die we nu nemen zullen hun effect over 10…20 jaar heb­ben, dus is het hoog tijd om ermee te beginnen.

(EINDE TEKST)

 

(QUOTES IN KADERS)

Als er al een klimaatverandering komt, is het steeds de vraag of menselijk handelen daarvoor verantwoor­delijk is

 

Het gaat toch niet aan de bewoners van eilanden in grote moeilijkheden te brengen door onze emissies

(BIJSCHRIFTEN)

(BIJ TEKSTKADER)

Afb. 1 UV- en IR-stralingsfluxen door de atmosfeer.

 

(BIJ TEKSTKADER)

Afb. 2 Netto UV-, IR- en convectiefluxen.

 

(BIJ DE EERSTE TEKSTCURSIVERING)

Afb. 2a Absorptie bij toenemende concentraties. Het gas blijft in de flanken absorberen. Het midden van de absorptieband gaat een steeds kleinere rol spelen.

 

(BIJ DE TUSSENKOP WATER)

Afb. 3 Stralingsforcering van verscheidene broeikasgassen vanaf 1765.

 

(BIJ DE TUSSENKOP KOOLSTOFDIOXIDE)

Afb. 4 Toename van de concentratie van atmosferische CO2 in de laatste 250 jaar afgeleid uit metingen aan in Antarctisch ijs gevangen luchtbelletjes en uit metingen op Hawaii sinds begin jaren vijftig.

 

 

(BIJ DE TUSSENKOP KOOLSTOFDIOXIDE)

Afb. 5 De koolstofreservoirs en -stromen in giga-metrieke ton (109). De onderstreepte getallen hebben betrekking op CO2-accumulatie ten gevolge van menselijke activiteit.

 

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 6 De eenjarige voortschrijdende gemiddelde afwijking van de gemiddelde temperatuur in de periode 1925-1935.

 

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 7 Huidige afwijking van de gemiddelde temperatuur in de ‘synthetische’ ruis van twee broeikasmodelberekeningen. (TOE­VOEGEN) MPI CO2 anom is de verhoging van de gemiddelde we­reldwijde temperatuur bij toename van de CO2-concentratie vol­gens het klimaatmodel van het Duitse Max Planck Instituut. Hadley CO2 anom : hetzelfde, maar dan berekend met het kli­maatmodel van het Britse Hadley Institute. MPI aer anom en Hadley aer anom : in beide klimaatmodellen wordt nu ook uitge­gaan van hogere concentratie aërosolen. Die zorgen voor afkoe­ling, c.q. gerin­gere opwarming van CO2 alléén zou doen. De grafiek in het horizontale vlak laat zien hoe het klimaat zich volgens beide modellen zonder toename van CO2 en aërosolen zou g­edragen.

 

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 8 Temperatuurindicaties voor het broeikaseffect.

 

(BIJ DE TUSSENKOP DE TEMPERATUUR VAN DE AARDE)

Afb. 9 Hydrologische indicaties voor het broeikaseffect.

 

 

 

(KADER BIJ FIGUUR 1 EN 2 EN BIJ TUSSENKOP MODELLEN)

De Aarde ontvangt en weerkaatst kortgolvig (UV) licht en zendt licht met een lange golflengte (IR) uit. Aan de hand van afbeelding 1 be­schrijven we hier de weg die kortgol­vig (ultra­vio­let en zicht­baar) licht aflegt dat op de Aarde valt. Eerst moet het licht de stratosfeer passeren. De aldaar (nog) aanwe­zige ozon fil­tert het UV-deel weg en verder wordt het licht voor- en ach­terwaarts verstrooid (blauw licht meer dan rood licht, daarom is de lucht hier beneden blauw, boven de atmo­sfeer is de hemel zwart). Doordat de druk er laag is, neemt de lichtin­tensi­teit naar beneden toe maar langzaam af. Nadat de tropo­pauze is gepas­seerd wordt de dicht­heid van de dampkring en daardoor de ver­strooiing van het licht groter. Er treedt enige absorptie op door water en troposfe­risch ozon. Het licht wordt ver­strooid, geabsor­beerd en gere­flec­teerd door aller­lei soorten van wolken en het wordt verstrooid en geabsorbeerd door atmo­sferi­sche stof­deeltjes. Van de 342 Wm-2 die binnen­kwam, bereikt gemid­deld 183 Wm-2 het aardopper­vlak, waarvan 23 Wm-2 direct weer wordt weerkaatst. Netto ont­vangt het aard­op­per­vlak dus 160 Wm-2. We volgen deze kortgol­vige flux vanaf de Aarde terug de ruimte in. Aller­eerst wordt hij vergroot door het terug­ver­strooi­de licht van stofdeeltjes en moleculen in de tropos­feer en door het van de wolken de ruimte in weer­kaatste licht. Alles te za­men treedt aan de buitenzijde van de atmos­feer 106 Wm-2 uit. Dat is 31 % van de inkomen­de 342 Wm-2 ofwel de ‘albedo’ van de totale Aarde, de weerkaatsing, is 0,31.

Alle objecten van een eindige temperatuur stralen licht uit. Ook de Aarde en de omringende atmos­feer. Bij de tempe­ra­tuur die beide hebben is dat infra­rode straling. Zoals ge­llus­treerd in afbeelding 1 volgen we de infra­rode flux, maar nu vanaf het aardop­pervlak. Gemid­deld is de IR-flux daar 395 Wm-2 (naar boven). Door absorptie in waterdamp, wolken, CO2, CH4 en andere broeikas­gassen neemt deze flux naar boven toe af tot ongeveer 240 Wm-2 bij de tropopauze en treedt er uiteinde­lijk 236 Wm-2 uit. Daarmee is de Aarde in stralings­evenwicht, want deze flux, vermeer­derd met de gereflec­teer­de kortgol­vige flux (106 Wm-2), is exact gelijk aan de 342 Wm-2 die op het aard­sys­teem viel.

Het feit van de stralingsbalans zou een mogelijkheid kunnen scheppen het broeikasef­fect direct te meten. Als de Aarde opwarmt, of afkoelt, is de balans uit even­wicht. Nauwkeu­rige infrarood- en ultraviolet-metingen met satellieten zouden deze onbalans moeten kunnen constateren.

Er is ook een benedenwaartse infrarood flux, die echter niet van buiten de dampkring komt maar in de stratosfeer ontstaat, sterk toeneemt in de tropos­feer en uiteindelijk 335 Wm-2 op het aardoppervlak deponeert. Deze is het gevolg van de in alle richtingen uitgezon­den straling van eerder met lichtener­gie opgeladen broeikasgassen en wolken. Daarnaast, zagen we, valt er 160 Wm-2 kortgolvige straling op het aardopper­vlak. Samen met de langgol­vige is dat dus 495 Wm-2.

Door het aardop­per­vlak wordt 395 Wm-2 uitge­zon­den. Er is dus een overschot van 100 Wm-2 dat, wil het aardopper­vlak gemiddeld een constan­te temperatuur hebben, op een andere wijze dan door straling moet worden afgevoerd. In tegenstelling tot de bui­ten­zijde van de atmosfeer is de ‘binnen­zijde’, het aardop­pervlak, niet in stralings­evenwicht. Het ‘overschot’ aan de aardzijde moet naar de atmos­feer worden afgevoerd. Dit trans­port heeft twee compo­nenten: het latente en het sensi­bele trans­port. Het eerste wordt veroor­zaakt door het verdampen van water en het weer conden­seren in een hogere lucht­laag. Deze flux bedraagt 85 Wm-2, waarmee per jaar gemid­deld 970 mm water wordt gecircu­leerd. De resterende 15 Wm-2 wordt als sensibele flux door geleiding en turbu­lente bewegingen in de tropos­feer verzorgd.

De ver­schillen­de netto fluxen zijn weergegeven in afbeelding 2. Bedacht moet daarbij worden dat over wereldwijde gemid­delden is gesproken.

 

(TABEL BOVEN TUSSENKOP WATER)

Tabel I

 

Stralingsforcering (ΔF in Wm-2) voor gassen

 

 

Gas  Functie   Opmerkingen

CO2  ΔF = 6,3 ln(C/C0)   met C0 = 279 ppm

CH4  ΔF = 0,036 (ÖM – ÖM0)*   met M0 = 790 ppb

N2O  ΔF = 0,14 (ÖN – ÖN0)*    met N0 = 0,027 ppb

*met correctie termen voor overlappende absorpties van CH4 en N2O (C = koolstof, M = methaan, N = stikstof)

 

(TABEL BOVEN TUSSENKOP METHAAN)

Tabel II

Jaarlijks Budget

 

EMISSIES                           OPSLAG

 

Brandstof en/of cement   5,5 ± 0,5 Atmosfeer      3,3 ± 0,5 GtC/jr

Hergroei       0,5 ± 0,5

Tropisch Bos       1,6 ± 1,0 Bemesting      1,3 ± 1,5

          Oceanen   2,0 ± 0,8

Totaal               7,1 ± 1,1      7,1 ± 1,3

 

Artikelen

NedCar etaleert zijn kennis met Access (1996 7)

 

Schermafbeelding 2016-01-21 om 20.58.50

 

NedcarAcces

1996 7

TECHNISCH NIEUWS

 

‘ECO-SPACEWAGON’ VERBRUIKT 1 LITER OP 21 KM + GEWICHTSBESPARING 22 % + TOTALE CO2-UITSTOOT 40 % OMLAAG + MILIEUBELASTING 25 % MINDER

 

NedCar etaleert zijn kennis met Access

 

Auto op zoek naar fabriek

 

In krap drie jaar heeft NedCar de Access ontwikkeld. De auto is licht, zuinig en gemaakt van veel herbruikbare materialen. Met de Access profileert NedCar zich als ontwerpbureau voor auto’s. Het zoeken is nu nog naar een fabrikant die de Access in produktie wil nemen.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Hoewel de technologie die Product Deve­lopment & Engineering (PD&E) van NedCar in de Access heeft gestopt in menig opzicht baanbrekend is, schuilt het werkelijke belang van het project in de strategische positie die NedCar er als ontwerpbureau mee hoopt te verove­ren in de auto-indus­trie. De auto, waarvan een prototype tijdens de Geneefse autosalon werd gepresenteerd, is figuurlijk slechts een vehi­kel om de technologie van NedCar te marke­ten binnen de auto-industrie.

NedCar nodigt geïnteresseerden van over de hele Wereld dan ook uit om op 7 en 8 mei 1996 in Eindhoven het pretentieuze Europe­an Automotive Technology Congress 1996 bij te wonen, waar Europees commissaris Edith Cresson zal spreken. Wat Cresson ook te melden heeft, hét onderwerp van de vele lezingen en fora is: de Access (Aluminium-based Concept of a CO2-Emissions Saving Sub-compact Car). In feite is dat con­gres de etalage waarin de auto, in casu de kennis van NedCar PD&E, moet worden verkocht aan een autobou­wer, of aan meerdere als zij delen willen gebruiken van het ontwerp. Dat laatste zou jammer zijn, maar dan nog is het project geslaagd: de bedoeling is over het voetlicht te bren­gen wat Nedcar allemaal kan: het ontwikkelen van een compleet systeem voor wie dat wil.

 

Uitbesteding

NedCar is als bouwer van Volvo’s te klein om een full size PD&E in stand te houden. Deze handicap én het nadeel dat Nedcar geen merknaam is, bleken een blessing in disguise.

Autobouwers besteden namelijk steeds meer constructiewerk uit. De ontwikkeling van nieuwe technologie heeft steeds meer plaats op subsysteemniveau (carrosserie, aandrijftrein, elektronica en dergelijke) bij de toeleveranciers die een enorme schaalver­groting beleven. Toeleveranciers opereren steeds meer wereld­wijd met hun expertise en verkopen hun spullen tegelijkertijd aan meerdere grote, concur­rerende, auto­bouwers. De autobouwers zelf positioneren hun produkten steeds meer emotioneel, op grond van een gevoelsmatig onderscheid (bij de consument) in plaats van een technisch onderscheid.

De volgende stap is dat automerken hun totale produktontwikkeling gaan uitbesteden aan een externe systeemarchitect zoals NedCar, om zich helemaal te kunnen richten op de emotiemarke­ting. Voor de grote engineeringafdelingen van de autobouwers is die voorwaartse integratie een bedreiging. Voor NedCar geldt dat niet, omdat het geen merknaam is.

Aan Access werken twintig Europese automotivebedrijven mee uit Duitsland, Frankrijk, Groot-Brittannië, België, Noorwegen, Liechtenstein en Nederland. Een op zichzelf staand ingenieursbureau, wat NedCar PD&E in deze is, kan net zo goed als een constructieafdeling van een auto­maker subsys­temen integreren tot een optimaal systeem. En misschien nog wel beter; het turn key uitbesteden van verwer­ving van de nodige technologie is voor NedCar PD&E minder bedreigend dan voor de grote opgetuig­de constructiebureaus van de autofabri­kanten die daardoor hun eigen competentie zien afkalven.

Om het gevestigde belang van deze bureaus te kunnen aanvallen, om daadwerkelijk autobouwers te interesse­ren voor uitbesteding aan Ned­Car stelde het Helmonds bedrijf zich twee voorwaar­den. NedCar benadrukt dat zijn ontwerp uitont­wikkeld is en gereed voor massa­produktie. Het project is dermate gedetailleerd uitgewerkt dat de gebruiker van de auto alleen nog maar een op afstand uitleesbare smartcard bij zich hoeft te dragen. Als je naar de auto toeloopt, ontgrendelt hij zich, schakelt de elektronische systemen in en is startklaar. Bij het verlaten van de auto gebeurt het omgekeerde.

Ten tweede moest de Access ten opzich­te van de nieuw­ste bestaande model­len in zijn klasse (middel­grote ge­zinsauto) een technolo­gische sprong voorwaarts zijn. Dat kon mede doordat NedCar erin slaagde het project te laten opnemen in het Europese technologiepro­gramma Eureka.

 

Licht en zuinig

Het bedrijf definieert het ontwerp vooral in termen van een kleinere ‘milieug­ebruiks­ruimte’ gedurende de gehele levenscyclus: de auto is niet alleen lichter en zuiniger maar is ook gemaakt van een groter percen­tage herbruikbare materialen waarvan de verwerking minder energie vergt. Het bouwen, ‘op­rijden’ van een Access en het hergebruiken van zijn sloop­materiaal veroor­zaakt 40 % minder CO2-uitstoot dan het geval is bij een conventionele auto. De totale milieubelasting (ener­gieverbruik en grondstoffenver­bruik) vermindert met 25 %.

Het spaceframe van de carrosserie is opgebouwd uit geëxtrudeerde aluminiumprofielen van Reynolds Automotive, een onder­deel van het gelijknamige aluminiumconcern. Veel gewichtsbe­sparing en torsiestijfheid is te danken aan het bijzondere ingelijmde dakpaneel dat is gemaakt van Hylite, een laminaat van kunst­stof en alumimium dat is ontwikkeld door Koninklijke Hoog­ovens. Het frame wordt aan de buitenkant opgetuigd met koets­delen van kunststof: bumpers, spatborden en deurpanelen. Bumpers en spatborden weerstaan een botsing bij 16 km/h zonder blijvende vervorming, een voordeel boven blikken auto’s in het steeds drukkere stadsverkeer.

De 1,7 viercilinder multipoint injectiemotor (met variabele regelbare keramische kleppen, van Hoechst) die NedCar ontwikkelde, weegt 50 % minder dan zijn conven­tionele tegenhangers (83 kW bij 5500 toeren). Hij voldoet aan de strengste Europese en Amerikaanse (Californische) emissie-eisen en verbruikt 4,7 liter benzine op 100 km in de Europese Test Cy­clus.

Ten slotte is ook het chassis gemaakt van robuuste geëxtrudeer­de profielen van alumium (Reynolds). Dat alles maakt de auto ongeveer 250 kg lichter dan gezinsauto’s van vergelijkbare afmeting (4,23 m x 1,68 m x 1,48 m): 850 kg tegen gemiddeld 1100 kg.

Als het ontwerp werkelijk helemaal produktierijp is, zoals NedCar stelt, dan is dat opmerkelijk: het hele project is in krap drie jaar gerealiseerd. Veel autofabrikanten hebben toch gauw vijf jaar nodig hebben om een opvolger van een bestaand model te ontwikkelen, waarbij de technologische verbeteringen dan incrementeel zijn en niet substantieel zoals bij dit model.

 

‘Europe­an Automotive Technology Congress’, 7 en 8 mei 1996, Eindhoven. Inl.: Euro­forum, postbus 845, 5600 AV Eindhoven, tel. (040) 29 7 48 90, fax (040) 297 49 76.

 

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

 

(OPENINGSFOTO FOTO 1)

 

(BIJ FOTO 2 + 4)

Achteras (links) en voorwielophanging van de Access; er is gebruik gemaakt van veel herbruikbare materialen.

 

(BIJ FOTO 3)

Het spaceframe van de carrosserie is opgebouwd uit geëxtrudeerde aluminiumprofielen van Reynolds Automotive.

 

(BIJ FOTO 5)

Door gebruik van een op afstand uitleesbare smartcard wordt de auto ontgrendeld en worden de elektronische systemen ingeschakeld, zodat de auto direct startklaar is.

interviews

Hoofdstuk 10 van Das Kapital of: het bouwen van koetsen Marx inspireerde bedrijfskunde, De Sitter (interview)

DeSitterBEDRIJFSKUNDIGE DE SITTER STAAT CENTRAAL OP KIVI/NIRIA-CONGRES + PROCESSEN NOG STEEDS VAAK NODELOOS INGEWIKKELD

Ulbo_de_Sitter

Hoofdstuk 10 van Das Kapital of: het bouwen van koetsen

 

Marx inspireerde bedrijfskunde

 

‘Marx was de eerste die neerdaalde uit zijn ivoren toren om heel platvloers op te schrijven wat in fabrieken gebeurde.’ Prof.dr. L.U. de Sitter prijst de bedrijfskundige kennis van Marx. ‘Hij is bij mijn weten de eerste geweest die minutieus heeft be­schre­ven hoe een koets wordt gemaakt, een locomotief of een horlo­ge.’

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Scheepswerktuigkundige ing. De Sitter, vlak na de oorlog opgeleid aan de Rotterdamse Machinistenschool, moest varen om zijn strepen te halen. ‘Ik ben me gaan interesseren voor bedrijfskunde door de manier waarop de rede­rij KNSM omging met het personeel. Toen ik eens in de machinekamer lampen van 40 Watt verving door lampen van 100 Watt omdat werken in het halfduister levensgevaarlijk is, kreeg ik naderhand op mijn donder van zo’n dorknoper, zo’n boekhoudertje. Dat zette me aan het denken.’

‘Ik wilde iets van werk en van organisatie te weten komen, dus ik ben sociologie gaan studeren. Be­drijfskunde bestond toen nog niet. Wel organisatiesociologie als bijvak, vlak voor je zou afstuderen.’

‘Ik studeerde af net voordat die linkse, marxistische up­swing begon. Dat heb ik altijd kritisch bekeken. Niet dat ik niet links was hoor – was niet iedereen links in die tijd? Ik heb nog eens een artikel geschreven – ik denk dat ik de enige technicus ben die dat ooit heeft gedaan – in het literaire tijdschrift De Gids, tegen A. de Swaan, tegenwoordig een be­dachtzaam columnist in NRC Handelsblad. Hij was in die perio­de echt een pure, opgewon­den, oproerkraaiende mar­xist.’

‘De teneur van mijn artikel was dat die neo-marxisten, zoals het woord al zegt, geen marxisten waren. Ze waren neo, meer niet. Ik vond dat ikzelf daarentegen wel bepaalde, echt marxisti­sche, opvattingen huldigde.’

 

Marx

‘De theoretische concepten van de neo-marxis­ten ware in feite in-burgerlijk want idealistisch: als ze de mensen nu maar konden verheffen zodat ieder­een zou inzien hoe het onrecht in de Wereld in elkaar zat, zou het allemaal vanzelf wel goed komen. Die veronderstelling, dat de manier waarop we leven een recht­streeks uitvloeisel is van ons denken – verbeter de Wereld, begin bij jezelf – vind ik intens burgerlijk. Dat is eerder Hegel dan Marx, eerder Plato dan Aristoteles. Ik dacht veel technischer, in structuren, zoals Marx zelf ook doet. In arbeidsstructuren, een zeer abstract begrip. Hoe een netwerk van relaties werkt en hoe dat een diepgaande invloed heeft op de keuzemoge­lijkhe­den en -onmogelijkheden die mensen hebben, op de ervaringen die ze op­doen, de oplossingen die ze zoeken.’

‘Daarom noemde ik me marxist in die zin dat als je zoekt naar de materiële grondslag, je die moet zoeken in wat de sociologie ‘structuren’ noemt, arbeidsstructuren. Een produktie­organisatie zag ik als socioloog in de context van arbeid. Daarbij is een machine, zoals Marx stelt, ‘gestolde arbeid’; wie of wat de arbeid verricht, doet er niet toe.’

‘Hoe komt het dat wij mensen organi­saties het liefst zo ingewikkeld mogelijk maken in plaats van zo eenvoudig mogelijk? De functioneel geconcentreerde organisatiestructuur, waarbij alle min of meer gelijksoortige taken binnen één afdeling zijn gegroepeerd en een bedrijf een groot aantal strikt ge­scheiden afdelingen heeft, is de ingewikkeldste structuur die denkbaar is, met een enorm aantal relaties.’

‘Marx heeft dat goed verklaard. De klassieke bedrijfsfuncties in de industriële produktie stammen van de oude ambachten. Neem de bouw van koetsen zoals Marx die zo prachtig minutieus heeft be­schreven. In het pre-industriële tijdperk had je leerbewer­kers, houtbewerkers, metaalbewerkers. In de industri­ële produktiestructuur werden dat binnen de fabriek de leer-, hout- en metaalbewerkingsafdeling, omdat alleen binnen zulke functionele afdelingen de ambachtelijke, niet-geformaliseerde kennis bewaard kon blijven door ze over te dragen van genera­tie op generatie. Tegenwoordig is ‘oude’ kennis over materiaalbewer­king allemaal vastgelegd en geformaliseerd, maar toch bestaat er binnen functionele afdelingen nog een hoop niet-geformali­seer­de ‘nieuwe’ kennis, ongrijpbare collectieve ervaring.’

Ford en Taylor hebben vervolgens de bouw van een auto geanaly­seerd en alle benodigde kennis formeel vastgelegd, zodat zij het voortbrengingsproces in heel veel kleine stappen konden verde­len die elk heel weinig kennis en ervaring vereisen: ze waren niet meer afhankelijk van de ervaring van ambachtslieden, ze konden elke arbeider ogenblikkelijk vervangen door een ander.

 

Arbeidsdeling

De socio­techniek die prof.ir. Jan In ’t Veld en De Sitter hebben beschre­ven, hekel­t dan de vervreemding. Het individu heeft als zoda­nig part noch deel aan het gemaakte produkt, zijn bijdrage is niet te herleiden. Ook de korte cyclustijden (de dwangma­tig­heid en eentonigheid van het werk) is in feite een heel mar­xisti­sch the­ma.

De Sitter: ‘Kijk, Marx is zo beladen dat mensen er niet nuchter tegen­over kunnen staan. ­Theoretisch heb ik niets van Marx ge­leerd, maar wat ik in Marx ontdekte, om precies te zijn in hoofdstuk 10 van Das Kapital, was zijn bedrijfskundige kennis. Hij is bij mijn weten de eerste geweest die minutieus heeft be­schre­ven hoe een koets wordt gemaakt, een locomotief of een horlo­ge. Hij was de eerste die neerdaalde uit zijn ivoren toren om heel platvloers op te schrijven wat in fabrieken gebeurde, door er naar toe te gaan en te kijken, heel goed te kijken, gewoon zijn ogen de kost te geven.’

‘Met die instelling van Marx identificeerde ik mij als arbeidssocioloog. Dat was voor mij ook niet zo moeilijk, want als machi­nist had ik oog voor machines als ik in fabrieken kwam – ik was daar niet bang voor. Een socioloog-van-huis-uit is wel bang voor machines, hij ziet die al gauw als iets negatiefs dat arbeid elimi­neert. Ik vind een machine juist een creatief produkt van de menselijke geest, een mooi iets. Ik hou van machines.’

‘Het argument klopt niet dat arbeid voor heel veel mensen niet zo leuk is omdat de arbeidsdeling en de organisatiestruc­tuur effici­ënt moeten zijn. Een vergaande arbeidsdeling is namelijk helemaal niet doelmatig. Ze leidt tot vervreemding en dus tot stress, frustratie, demotiva­tie, ziekteverzuim, lijdelijk verzet uitmondend in produktiefouten, afstemverliezen, wachttijden. Kortom tot grote inefficiëntie.’

 

Lean production

In de auto-industrie denkt men die manco’s te hebben verholpen met het organisatieconcept lean production. De Sitter: ‘Het blijft een moderne versie van de lopende band, waarbij echter de afstemverliezen en produktfou­ten worden geëli­mi­neerd door het invoeren van een kadaverachtige arbeidsdiscipline. De meting van de resultaatverbetering van lean production heeft geen wetenschappelijke basis, omdat het niet wordt vergeleken met andere organisatiestructu­ren maar slechts met de klassieke massapro­duktie, waarvan het slechts een variant is.’

Het concept dat Volvo eens toepaste, waar­bij een team van technici samen een complete auto bouwt op één plek waar alle onder­delen naartoe worden gebracht, wordt volgens de Sitter door de voorstanders van lean production slec­hts bekri­tiseerd en niet geanaly­seerd.

De Sitter: ‘De veronderstelling dat je die afstemverliezen en wachttijden langs zoiets als een lopende band kunt uitbannen is de ontkenning van het wezen van arbeid: een arbeidshandeling, hoe precies gere­geld ook, is geen tweede keer exact hetzelfde. Mensen zijn geen machines. Lean production gaat er vanuit dat een proces in alle opzichten constant kan zijn. Dat is een illusie. Dat wordt bewezen door het feit dat industriële robots veel minder worden toegepast dan men tien jaar geleden voorzag: er blijven toch allerlei variaties in de omstandigheden die robots niet aankunnen.’

Om het initiatief, de talenten en de creativiteit van het perso­neel tot bloei te laten komen, moeten produktieprocessen drastisch veranderen. De Sitter noemt dat Human Resources Mobilization, een parafrase op HMR, Humans Resources Manage­ment. De sociotechniek beschrijft die benodigde veranderingen. Busi­ness Proces Reengineering of Redesign is een Amerikaanse managementhype die vrijwel hetzelfde beoogt als de socio­tech­niek: het herontwer­pen van bedrijfsprocessen.

De sociotechniek heeft volgens De Sitter een praktisch bruikbaar instrumenta­rium, gereed­schap om het in de praktijk toe te passen, terwijl De bijl aan de wortel, Hammer’s en Champy’s boek over BPR, net zoals andere goeroeliteratuur, blijft steken in sweeping statements. Hebben anderzijds de sociotechnici vergeleken bij Michael Hammer niet wat weinig aan de weg getimmerd? De kennis is er kennelijk, maar zij slaat niet neer in de bedrijven.

De Sitter: ‘In ’t Veld en ik dachten dat de logica van ons werk zo evi­dent was, de analyse zo voor de hand liggend dat de stichting NKWO (Nederlandse stichting voor Kwaliteit, Werk en Organisatie) die wij oprichtten ter verbreiding van onze bedrijfskun­dige kennis zichzelf na uiterlijk tien jaar weer zou kunnen ophef­fen.’

Dat is tegengevallen. ‘Maar’, aldus De Sitter, ‘sinds wij begin jaren tachtig systematisch die kennis naar bedrijven zijn gaan uitdragen, is er toch veel veranderd. Alle veranderingsprocessen die nu plaatshebben in de indus­trie en in de kantooromgeving gaan niet langer in de richting van nog verdere arbeidsdeling, niet meer in de richting van verder functio­nalisering, maar in de rich­ting van minder arbeidsdeling, minder functionalisering.’

 

De Sitter, prof.dr. L.U. (m.m.v. drs. J.L.G. Naber en ir. F.O. Verschuur), Synergetisch produceren. Human Resources Mobilisation in de produktie: een inleiding in de structuurbouw; Van Gorcum & Comp, Assen 1994; 420 blz., f 79,50; ISBN 90 232 2862 6.

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

 

(BIJ OPENINGSFOTO: PORTRET)

Pro­f.dr. L.U. de Sitter, samen met prof.ir. J. In ’t Veld de naoorlogse grondleg­ger van de moderne bedrijfskunde in Neder­land.

(Foto’s: ’t Sticht, Utrecht

 

(QUOTE BIJ PORTRET)

‘Ik vind een machine juist een creatief produkt van de menselijke geest, een mooi iets. Ik hou van machines’

 

 

 

 

(KADER, IN BEGIN VAN ARTIKEL)

De Sitter op symposium

 

Op 9 mei 1996, van 19.00-22.00 uur, heeft in Den Haag een klein symposium plaats met de titel ‘Organiseren zonder bazen, over structuur, gedrag en prestaties’. Pro­f.dr. L.U. (Ulbo) de Sitter is daar de voor­naamste spreker. De Sitter is samen met prof.ir. J. In ’t Veld de naoorlogse grondleg­ger van de moderne bedrijfskunde in Neder­land. Zijn laatste boek, Synergetisch Produceren, is het afgelopen jaar door de Orde van Organisatie Adviseurs (OOA) uitgeroepen tot Boek van het Jaar op het gebied van de organisatiekunde. Het boek is een standaardwerk op het gebied van de sociotechniek die zich onder meer richt op het vereenvoudigen van bedrijfsprocessen, waardoor de mogelijkheden voor menselijke inbreng worden vergroot.

Het symposium is een initiatief van KIvI Bedrijfs­kunde West, NIRIA Bedrijfskun­de en de Haagse Hogeschool. Wie het symposium wil bijwonen moet zich wenden tot NIRIA Congresbureau, Diana Pronk, tel (070) 352 12 21. Deelname kost f 75 voor leden van KIvI en NIRIA en f 125 voor niet-leden.

Artikelen

Fokker blijft hopen op redding (1996, nr. 2)

FokkerGeheugenvanNed
De Eindlijn Fokker 100. Constructiehal van Fokker Aircraft B.V., Hal I op Schiphol Oost.Maker: Fotograaf: Luuk Kramer. N.V. Koninklijke Nederlandse Vliegtuigenfabriek 1992. Via Het Geheugen van Nederland.
Fokker_F28-2000
Foto: Fokker N.V.
Fokker_download
Bouw Fokker F-27, jaren 1960.

 

 

 

 

Lees ook: http://www.vergetenverhalen.nl/2015/09/24/de-ondergang-van-fokker/

BOEDELKREDIET EN UITSTEL VAN BETALINGEN GEVEN RES­PIJT + GEGADIGDEN VOOR OVERNAME MELDEN ZICH PER FAX + VERGELIJKING TUSSEN DAIMLER EN SAMSUNG

 

Samsung geïnteresseerd in kennis gehele luchtvaartcluster

 

Fokker blijft hopen op redding

 

Met een boedelkrediet van 225 miljoen gulden over­heids­geld en dank zij surséance van betaling kan vliegtuigbou­wer Fokker de komende weken nog het hoofd boven water houden. Het bedrijf is naarstig op zoek om te redden wat er te redden valt van de 7900 banen die nog resteren na vier reorganisa­ties.

– Erwin van den Brink –

 

De auteur is redacteur van De Ingenieur.

 

 

Controlerend aandeelhouder Daimler Benz besloot op 22 januari 1996 het financi­le infuus uit Fokker te trekken. Sinds de vlieg­tuigbouwer vijf maanden geleden ’tech­nisch fail­liet’ ging (het eigen vermogen was volledig op) hield Daimler Fokker draai­end met 1,4 miljard gulden aan overbrug­gingskredieten en stelde het zich garant voor 900 miljoen gulden aan leningen. Fokker ver­liest momen­teel 4 miljoen gulden per dag, naar verwachting ongeveer 1,5 miljard gulden in 1995.

Daimler Benz Aerospace kocht begin 1993 voor 600 miljoen gulden 78 % van de aandelen van Fokker Holding, dat op zijn beurt 51 % controleert van de Fokker NV waaronder alle werkmaatschappijen ressorteren waarvan de grootste Fokker Aircraft nu surséa­nce heeft. Daimler Benz zou de resterende 22 % staatsaandelen in de holding binnen drie jaar na sluiting van de overname-o­vereenkomst van de staat overnemen, maar daarvan zal het niet meer komen. Volgens minister Wijers van Economi­sche Zaken zal Daimler zich waar­schijnlijk helemaal uit de luchtvaart terug­trekken. Het belang in Dornier is al teruggebracht en er gaan geruchten dat Moto­ren und Turbinen Union (MTU) wordt overge­daan aan BMW/Rolls Royce.

 

Love baby

Wat is Daimler Benz AG, wiens topman Jürgen Schre­mpp Fokker zijn love baby noemde, voor een be­drijf? Het conglomeraat is net zo mon­stru­eus als deze bee­ldspraak: een kaartenhuis op lemen voeten, wankel en log. Van de technologische syner­gie tussen auto’s (Mer­ce­des), elektro­nica (AEG) en vlieg­tuigen (Dornier en Fokker) is niets te­rechtgeko­men, zoals overigens in 1991 al werd voorspeld in bijvoorbeeld het Britse tijdschrift The Economist.

Schrempp is nu de bewindvoerder die Daimler in hoog tempo ontdoet van de verliesgevende acquisities van de laatste jaren. De gang van zaken on­der de vorige bestuursvoorzitter Edzard Reuter en diens opvol­ger Jürgen Schre­mpp, een protégé van Reuter, was en is trou­wens tamelijk onduits. En dat had mis­schien te denken moeten geven. Tot de memora­bele incidenten behoren de zelf­moord van de gepasseerde financi­le topman van Daimler, Ger­hard Liener, een aanvaring van Schrempp met de politie in Rome tijdens een wat heftig avondje stappen en nu dan de karakter­moord van Schrempp op zijn mentor Reuter: ‘Strategie kun je niet eten’ is nu zijn oordeel over Reuter, die het woord stra­tegie te pas en te onpas in de mond nam. Reuter zal waar­schijnlijk gedwongen moeten aftreden als commissaris (pr­esi­dent-commissaris mocht hij al niet meer worden). Hij wordt nu ver­guisd. Hij immers tuigde het ‘geïntegreerde technologie­con­cern’ op met ver­lies­ge­vende miljardenacquisi­ties. Zo diver­si­ficeerde hij autobou­wer Daimler tot het (geme­ten naar omzet) groot­ste in­dustrië­le conglomeraat van Europa.

 

Kannibaliseren

Wat voor soort bedrijf is Samsung, dat Fokker nu op de korrel heeft? Het is het soort conglomeraat dat Daimler had moeten worden – dat namelijk van alles maakt (behalve auto’s), dus waarom niet ook vlieg­tuigen? Samsung is alleen succesvoller wat de synergie betreft. Het enige minpunt is dat topmen­sen van het bedrijf momenteel in verband worden gebracht met een corrup­tieschandaal.

De laatste tijd heeft Samsung samen met de combine Daimler Aerospace/Fokker en het Chinese staatsbedrijf AVIC gestudeerd op een geheel nieuw vliegtuig met 120 stoelen voor de Aziatische markt, de FA-X, waarvan in elk geval een produktielijn in Korea zou moeten komen.

Te vrezen valt dat Samsung, net als Daim­ler, niet is geïnteresseerd in het voortbestaan van Fokker als zelfscheppende vliegtuigbouwer, maar slechts in het kannibaliseren van een complete voortbrengingsketen inclusief afzetkanalen en klan­ten (Fokker heeft in het marktsegment voor vliegtuigen tot 100 stoelen een aandeel van 40 %).

Toch zijn er twee pluspunten. Voor Daimler had het begin van de keten, het fundamentele onderzoek, de vliegtuigont­wikke­ling en de engineering, beduidend minder waarde dan het heeft voor Samsung. Het Koreaanse bedrijf is gezien zijn wel erg korte geschiedenis in de industrie waar­schijnlijk juist genteresseerd in toegang tot fundamentele kennis, dus niet alleen de kennis van Fokker maar van het gehele luchtvaartcluster: NLR, TU Delft, de Haarlemse HTS-vliegtuigbouw, het Hoofddorpse luchtvaartcol­lege (de voormalige MTS ‘Anthony Fokker’), de kennis voor het certificeren van nieuwe vliegtui­gen door de RLD en derge­lijke.

De Koreanen zijn de afgelopen maanden gepaaid met joint ventures door niet alleen Daimler, maar ook Boeing en McDonnell-Douglas. Met een eventuele verwerving van Fokker zou Samsung op eigen benen kunnen staan in de vliegtuigbouw.

Dat Fokker andermaal is overgeleverd aan een grote partner komt doordat het bedrijf zijn te verouderde, ondoelmati­ge en dus te dure produktiemethode te laat is gaan rationali­se­ren: daardoor verdampte Fokker’s onderhandelingspositie met Daimlerdochter Deutsche Aerospace in 1990 zodra de markt begon te kenteren.

 

Lijken in de kast

Nu is de produktie sterk gerationaliseerd. Het hele voortbreng­ingsproces is gestroomlijnd. De doorlooptijd is sterk ver­kort, het onderhanden werk is verminderd, waardoor Fokker een prima uitgangsposi­tie heeft ten opzichte van zijn directe concurrenten, nu de markt zich lijkt te gaan herstellen. Volgens de bedrijfskundige dr. Ard de Man, die dezer dagen aan de Erasmus Universiteit Rotterdam is gepromoveerd op onderzoek naar de doorloop­tijd­verkorting bij Fokker, gaat de tijd die nodig is om een vlieg­tuig samen te bouwen van oorspronkelijk 222 dagen naar 56 dagen.

Bovendien hebben de Duitsers ‘lijken in de kast’ opgeruimd die ze bij de overname aantroffen in de vorm van op de balans geactiveerde ontwikkelings- en aanloopkosten uit het verleden. Het merkwaardige is overigens dat, hoewel Daimler het probleem van de vervuilde balans vóór de overname al kende, men het slechts deels heeft opgelost. In de onderhandelingen met de Nederlandse overheid de afgelopen weken werd het probleem van de ten onrechte geactiveerde kosten gepresenteerd als ‘de ijsberg van 1,3 miljard’, alsof er onder de eerder opgeruimde lijken nog andere ten onrechte geactiveerde kosten waren aangetroffen.

Het is denkbaar dat Daimler het probleem met opzet deels ongemoeid heeft gelaten om daarmee geld los te peuteren van de Neder­landse overheid; de ongezonde balans zou het vertrouwen van potentiële klanten ondermijnen. Er moest vers kapitaal in Fokker van Daimler én de staat. De Nederlandse regering was echter niet te vermurwen. Fokker was immers onderdeel van het enorme machtige Daimler Benz, dus was die ongezonde balans geen probleem. Werkkapi­taal, daarover viel wel te praten.

 

Belangstelling

Maar hoe het ook zij, Fokker is mede dank zij Duitse inbreng aan­trekkelijker gewor­den voor overname: weliswaar zwaar onderge­kapitaliseerd, maar in elk geval met een redelijk gezonde kostenstructuur en een naar Duitse maatstaven enigszins ge­schoonde boekhouding.

Er is dan ook belangstelling van meerdere kanten: ook Bombardier toont interesse, een bij Samsung vergeleken klein transportmiddelenconcern (omzet 6 miljard dollar tegen Samsung’s 100 miljard dollar) dat wereld­wijd opereert. Bombardier bewijst dat er geen mammoetbedrijven met miljarden cashflow voor nodig zijn om iets te bereiken in de civiele vliegtuigbouw. Het maakte in een paar jaar twee Canadese en een Noordierse vliegtuig­bouwer (Canadair, De Havilland en Shorts) weer winst­gevend.

Fokker zou goed bij Bombardier passen (Bombardier’s dochter Shorts bouwt de Fokkervleugels), maar Samsung zou een breekijzer kunnen zijn in een lonkende, gigantische afzetmarkt in Zuidoost-Azië, met name in China.

De surséance biedt Daimler nog alle speelruimte om zijn deelne­ming in Fokker onder redelijke condities van de hand te doen om zo de verliezen te beperken. Komt het echter tot een fail­lissement, dan bepaalt de curator hoe de schuldeisers, waarvan Daimler de grootste is, wordt tegemoetgekomen. ‘Een surséance kan daarom heilzaam werken. Het is een adempauze voor de debiteur. Elke regeling is denkbaar’, zegt mr.dr. W. Wijting, van de faculteit Wijsbegeerte en Technische Maatschappijweten­schappen van de TU Delft.

In ieder geval heeft Fokker iets dat lijkt op een onder­handelingsposi­tie tijdens de adempauze waarvoor de over­heid nu heeft gezorgd met de kasgeldfournering plus plaatsen van enkele orders, samen goed voor 335 miljoen. Volgens de Volkskrant, die doorgaans zuinig oordeelt over de Nederlandse aspiraties in vliegtuigbouw, heeft Fokker de staat sinds 1945 ongeveer 3,2 miljard gulden gekost, waarvan 1,6 miljard gulden is terugbe­taald; dat is netto gemiddeld 32 miljoen gulden per jaar, vermoedelijk een prijs waarvoor veel landen graag in de vliegtuigbouw zouden stappen. Volgens Fokker is 80 % van eerdere leningen afbetaald en vloeide de laatste tijd 150 miljoen gulden per jaar terug naar de staat.

 

Uitdaging

Toch pleiten veel economen op grond van het gegeven dat er (ook in de toekomst) structu­reel geld bij moet, voor definitieve terugtrekking van de overheid uit de vliegtuigbouw. Prof.dr. A.J.M. Roobeek vindt dat echter een ‘veel te kwantitatieve benadering.’

Roobeek: ‘We kunnen het niet alleen hebben van kaas en bloemen. Aan een hoogwaar­dig technologisch cluster hangt een prijskaartje. Die prijs moet de Nederlandse samenleving opbrengen.’ Ze vindt daarbij wél dat de Nederlandse kennis op het gebied van vlieg­tuigbouw nog veel meer dan nu het geval is buiten de bedrijfs­tak te gelde gemaakt zou kunnen worden.

Volgens prof.dr.ir. Th. de Jong, verbonden aan het laboratorium voor Constructie en Materiaalontwikkeling van de faculteit Lucht- en Ruimtevaart van de TU Delft, heeft uiteindelijk de hele Nederlandse industrie meegeprofiteerd van de technologie voor het verlijmen van metalen delen die in de jaren vijftig bij Fokker werd ontwikkeld ten behoeve van de bouw van de F-27 Friendship.

Composietmaterialen uit de luchtvaart worden nu ook toegepast in tennisrackets en in de auto-industrie. Binnenkort rijdt er een lichtgewicht trailer voor vrachtwagens rond waarvan de constructie afkomstig is uit de Nederlandse vliegtuigindustrie. Ook de vezel Twaron van Akzo is oorspronkelijk mede door Fokker ontwik­keld.

De Jong: ‘De luchtvaart plaatst je steeds voor een uitdaging. Als je een stuk hout in het water gooit, blijft het wel drijven. Gooi je daarentegen een stuk hout in de lucht en wil je het daar houden, dan komt daar veel meer technische kennis voor kijken. In de VS is men begonnen met de ontwikkeling van een imaginair vliegtuig dat vijf keer zo snel als het geluid moet kunnen vliegen. De bedoeling daarvan is de techniek in de VS op een hoger peil te brengen. Of dat vliegtuig er ooit komt, is niet eens zo belangrijk, maar het gaat erom Amerikaanse technici te prikkelen om met oplossingen te komen voor inge­wik­kelde problemen.’

 

Dit artikel is tot stand gekomen met medewerking van drs. Angele Steentjes.

 

 

 

(CREDIT OPENINGSFOTO, STAANDE FOTO)

(Foto’s: ANP Foto, Amsterdam)

 

(BIJSCHRIFT PORTRET VAN SCHAIK)

Fokker in de problemen; op 23 januari maakt Van Schaikt bekend dat uitstel van betaling voor Fokker Aircraft is aangevraagd en verleend.

 

(BIJSCHRIFT VLIEGTUIGEN)

Het dilemma van Fokker bij een flauwe markt in beeld gebracht: ingepakte vliegtuigen staan op vliegbasis Woensdrecht tijden lang te wachten op kopers.

Artikelen, Uitvinders

MegaPower, grootschalige energiewinning uit de natuur (De Ingenieur, nr. 20, 6 december 1995)

 

MegaPower_ill

 

Hier de PDF van het artikel in De Ingenieur: Megapower1995-2016

En hier onder twee websteks waar je er nog wat over vindt:

http://www.solar-tower.org.uk/megapowertower.php?PHPSESSID=5e87907ea6cf285f917966588c1c7c1f

http://www.lgwkater.nl/energie/megapower/megapower.htm

GESLOTEN SYSTEEM VOOR OPWEKKING VAN ENERGIE + BENUTTEN VAN TEMPERATUURVERSCHILLEN IN ATMOSFEER + VOLGENS NLR IS CONSTRUCTIE TECHNISCH MOGELIJK

 

MegaPower, grootschalige energiewinning uit de natuur

 

Toren van 5 km in Noordzee voor opwekken energie

 

Het principe van witte steenkool kan een zeer grootschalige toepassing krijgen. Plaats een gigantische toren in zee, laat gas via een pijp opstijgen tot 5 km hoogte, waar het condenseert en als vloeistof terugloopt tot zeeniveau, waar het door een turbine wordt omgezet in elektrisch vermogen. Onmogelijk? Nee, eerste studies rechtvaardigen nader onderzoek.

– Ing. R.M. van Ginkel –

– Frank Hoos –

– Ir. R.M. Krom –

– Drs.ir. P. van Summeren –

 

Ing. Van Ginkel en ir. Krom zijn werkzaam bij de Hoogovens Groep BV, Frank Hoos, bedenker van het MegaPower-idee, is werkzaam bij Seatec BV en drs.ir. Van Summeren is free-lance projectleider. Dit haalbaarheidsproject wordt gesteund door Novem. Ook Linde heeft aan het project deelgenomen.

 

 

Onder de naam MegaPower wordt sinds een jaar gewerkt aan een haalbaarheidsstu­die voor een grootschalig vermogensopwekkings‑ en conversiesysteem. Het voorstellingsvermogen moet hiervoor haast even groot zijn als het installatievermo­gen: 7000 MW in een installatie van tussen de 4 km en 7,5 km hoog­te. Het principe is dat van een gesloten systeem, waarbij een vloeistof verdampt op zeeniveau en op zeer grote hoogte bij de daar heersende lage temperatuur condenseert en terugge­leid wordt naar zeeniveau onder opwekking van vermogen. Het principe is vergelijkbaar met vermogensopwekking uit witte steen­kool: water verdampt, stijgt op, beregent de bergen en in de afdaling naar de zee worden waterkrachtcentrales ingezet voor het genereren van vermogen. De eerste studies tonen aan dat het project zowel fysisch als bouwtechnisch haalbaar kan zijn.

In het jaar 2050 naderen de gas‑ en olievoorraden hun einde, terwijl de wereldwijde energiebehoefte blijft stijgen. Er ontstaat dus behoefte aan grootschalig vermogen met andere bronnen dan gas en olie. Steenkool vormt op de lange termijn geen optie, want gezien het laatste rapport van de VN is wel vast komen te staan dat de klimaat­verandering daadwerkelijk in gang is gezet en dat CO2 daarin een voorname rol speelt. Dit noodzaakt te zoeken naar andere en betere oplossingen.

Met MegaPower komt een zeer milieuvriendelijke oplossing in beeld zonder enige CO2-produktie. Uitganspunt voor MegaPower is dat de temperatuur op grote hoogte (5000…8000 m) aanzien­lijk lager is dan op zeeniveau. Om hiervan gebruik te maken in een gesloten systeem zijn zeer grote installaties nodig, waarbij allerlei uitdagingen in de realisatie ervan opdoemen: de constructieve haalbaarheid, de thermodynamische voorwaar­den en de uitwerkingen daarvan.

Het fysische principe van een dergelijk geslo­ten systeem wordt verduidelijkt in afbeelding 1. Het systeem is in de Noordzee ge­dacht. Het bestaat uit een verdamper op zeeniveau, een stijgpijp voor het gas, een condensor op 5000 m hoogte, een pijp waardoor de vloeistof terugstroomt en een turbine op zeeniveau. De temperatuur op 5000 m hoogte is gebaseerd op de Nasa-standaard die aangeeft hoe de temperatuur met de hoogte varieert voor een standaardatmosfeer. De temperatuur van het zeewater komt overeen met de temperatuur van de Noord­zee in juni. De relatief hoge temperatuur is gunstig voor de verdamping van het medium. Het vloeibare medium wordt in de verdam­per een gas, stijgt op totdat het in de condensor komt, waar het condenseert. Daarna valt het terug tot op zeeniveau. De potentiële energie van de vloeistof in de condensor wordt in de turbine omgezet in elektrisch vermogen.

 

Rekenmodel

Om überhaupt berekeningen te kunnen uitvoeren moet het temperatuurverloop op grote hoogte en op zeeniveau bekend zijn. Aan het KNMI zijn derhalve gegevens gevraagd over het weer boven de Noordzee. Omdat het weer boven De Bilt niet signifi­cant verschilt van dat boven de Noordzee, zijn de weerdata van het jaar 1986 als uitgangspunt genomen. Deze zijn aangevuld met data van zeewatertemperaturen uit internationale klimaatatlas­sen. De data van het KNMI geven de hoogte van een drukniveau, de bijbehorende temperatuur en wind (in richting en snelheid).

De zeewatertemperaturen zijn af te lezen uit afbeelding 2. Dit tempe­ratuurverloop is een gemiddelde over tien jaar. Aanvullende gegevens van een bepaald meetpunt, de zeewatertempera­tuur bij Noordwijk in 1986, zijn in overeenstemming met die in deze afbeelding.

De temperatuur op 5500 m wordt weergegeven in afbeel­ding 3. Daarin is duidelijk te zien dat grote dagelijkse afwijkingen van de Nasa-standaard optreden.

In het MegaPower-project wordt uitgegaan van de meest ongunstige situatie. Hoe hoger de temperatuur is op 5500 m, des te slech­ter dat is voor conden­satie. In afbeelding 3 wordt door een ge­trokken lijn een ongunstig verloop aangegeven.

MegaPower heeft een rekenmodel ontwikkeld waarin het gewenste vermogen, de eigenschappen van de damp, de temperaturen op zeeniveau en op 5000 m hoogte zijn opgenomen. Dit model is gebaseerd op de aanname dat gedurende het transport van beneden naar boven geen warmte met de omge­ving wordt uitgewisseld. In het model is het verloop van de druk van een gas met de hoogte in een zwaartekrachtveld in rekening gebracht.

Bij uitwerking van dit model voor butaan, een gas dat ver­dampt bij ‑0,5 °C en dat een geringe verdampingswarmte heeft, blijkt dat voor een pijp met een doorsnede van onge­veer 50 m (of een bunde­l pijpen met in totaal een equivalent inwendig oppervlak) en 5000 m leng­te, een elektrisch vermogen van 7000 MW beschikbaar kan komen. De butaandamp stijgt op van het zeeniveau met een snelheid van ongeveer 50 m/s en komt op 5000 m hoogte aan met 20 m/s.

Uit de eerste berekingen bleek dat zuiver butaan niet kan voldoen, omdat er geen condensatie optreedt bij gestelde omgevingstemperaturen. Er zijn aan het butaan derhalve additieven toegevoegd. Deze condenseren tijdens het transport en geven hun warmte af aan het butaan. Daardoor komt het butaan met hogere druk dan voorheen aan bij de condensor en is condensa­tie mogelijk.

Door het geringe temperatuurverschil met de omgeving worden zowel de verdamper als de condensor buitenspo­rig groot. Bovendien betekenden de gegevens van het KNMI voor het MegaPower-project dat een systeem met butaan als medium vele maanden per jaar niet zou kunnen werken. Dit was aanleiding tot het zoeken van andere media en andersoortige systemen.

 

Medium

Het ontwikkelde rekenmodel biedt de mogelijkheid ook andere media in te voeren. Uit de eerste ervaringen was duidelijk geworden dat de tempe­ratuurniveaus de beperkende factoren waren, en niet zozeer de constructie. Daarom is een aantal stoffen onderzocht op hun mogelijke toepasbaarheid.

De minimaal vereiste temperatuur voor de verdamper moet altijd lager zijn dan de minimum zeewatertemperatuur van 4 °C (in de winter). Deze minimale temperatuur is bovendien afhan­kelijk van de con­struc­tie. In het onderzoek is de minima­le temperatuur van de verdamper op 0 °C gelegd. Voor de condensor geldt een soortgelijke beschouwing. Daar is de condensortemperatuur 6 °C hoger genomen dan de omringende lucht.

In de zomer is de temperatuur op 5000 m het hoogst en het temperatuur­verschil met het zeewater het klei­nst. Derhalve ligt bij die situatie de strengste systeem­eis. Daarnaast zijn er uit over­wegingen van stabiliteit en sterkte van de constructie nog eisen voor de drukken die mogen optre­den in het systeem. Het drukverschil met de omgeving mag niet te groot zijn en zeker niet lager dan de omgevingsdruk.

Een eerste keuze van mogelijke materialen leverde zeventien potentië­le kandidaten op. Ook de invloed van addi­tieven op deze materialen is onderzocht. Uit het reken­model blijkt dat met voornoem­de systeemeisen slechts drie potentiële materia­len over­blijven. Na invoering van andere voorwaarden zoals vrije convectie van de lucht in de condensor bleef alleen NH3 als medium over. Alhoewel het systeem binnen de gestelde temperatuurgren­zen functioneert, worden de con­densor en verdamper door gerin­ge temperatuurver­schillen en grote verdampingswarmte van NH3 relatief erg groot. Er zijn nog andere voorstellen gedaan, maar die vragen nog nadere uitwerking.

 

MegaPower-toren

Er is aan het NLR opdracht gegeven na te gaan of een dergelijke constructie technisch gerealiseerd kan worden. De Mega­Power-toren wordt getuid vanuit drie punten op zeeniveau. Er zijn twee versies (afbeelding 4, 5 en 6). Beide versies zijn opgebouwd uit modules die een kern van kunststof hebben met aan beide zijden aluminium. Enerzijds wordt de massa van de toren hierdoor beperkt, ander­zijds wordt de stijfheid groter. Bovendien is de protec­tie van belang, inwen­dig naar de gebruikte media, uitwendig naar meteorologische invloeden. In het MegaPower-project zijn dikten van 250 mm gebruikt.

In versie I zijn er om de 1200 m drijflichamen met water­stof. Er zijn dan vier drijflichamen die een elliptische vorm hebben. De inhoud van deze lichamen varieert met de hoogte. Beneden is de opwaartse kracht groot, dus kan de inhoud relatief klein zijn. Boven is de atmosferi­sche druk klein en moet het drijflichaam relatief een grotere inhoud hebben. Gedacht wordt aan langsdoorsneden van 360 m tot 900 m.

In versie II is het drijfvermogen geïntegreerd in de pijp. Deze wordt daardoor twee keer zo breed op zeeniveau. Ook hier speelt de atmosferische druk op grote hoogten een rol. Daardoor neemt de doorsnede toe tot 165 m op ongeveer 5000 m hoogte.

Het blijkt dat beide versies constructief mogelijk zijn. Bij een flinke storm is de statische deflectie bovenaan de pijp bij versie I (met vier drijflichamen) 344 m, bij de geïntegreerde versie slechts 57 m. Dat is voor beide ver­sies verras­send weinig. Nog meer indruk echter maakte het dynamische gedrag van beide versies. Windstoten van sinusvorm en beperkte duur werden aan de beide versies gegeven. Indien een windstoot op 4500 m wordt gegeven, is de deflectie maximaal 20 m respectievelijk 1 m.

De natrilling van beide ver­sies was ver­schil­lend. De dunne mast heeft veel eigenfre­quenties voor buigen onder de 0,1 Hz, terwijl de gedistribueerde versie begint bij 10 Hz. De reden voor deze kleine uitwijkingen moet gezocht worden in het enorme gewicht van de condensor. Deze functio­neert als stabilisator voor de pijp eronder.

Ook de tuidraden zijn technisch interessant. Zonder de toe­passing van nieuwe materialen zal het niet mogelijk zijn de toren te tuien. Nu blijkt dat doorsneden van 0,2 m2 van een modern materi­aal de spannin­gen kunnen opvangen, die ont­staan bij stormen en windsto­ten. De mechanische constructie is derhalve technisch moge­lijk.

De manier waarop de pijp opge­bouwd moet worden ligt daarmee nog niet vast. Binnen het MegaPower-pro­ject is een aantal ideeën bedacht om een pijp van een derge­lijke lengte op te bouwen. Uit verder onderzoek van het NLR blijkt dat con­structies van nog grotere dimensies technisch mogelijk zijn. Dit opent nieuwe wegen voor andere voorstellen.

Milieutechni­sche aspec­ten zijn voor MegaPower van groot belang. Men kan zich voor­stellen dat een puntvormige vermogens­winning zich heel anders gedraagt in het milieu dan een vermo­genswinning die over een groot oppervlak is verdeeld. Hiervoor zou een model ontwikkeld moeten worden voor zowel de condensor op grote hoogte als de verdamper in de zee. Vanwege de beperk­te duur en mogelijkhe­den van de huidige voorstudie kon alleen de haal­baarheid naar constructie en thermodynamische opzet bekeken worden.

 

Ten slotte

Door de opmerkelijke resultaten van de voorberei­dende haalbaarheidsstudie moet er een uitgebreid voor­ontwerp komen waarin alle aspecten uitge­werkt, geëvalu­eerd en afgewogen worden. Er zijn nog veel onuitgewerk­te mogelijkheden. De koppeling tussen techniek en techno­logie moet met grote harmonie tot stand worden gebracht. Voorbeelden daarvan geeft de natuur in grote diversi­tei­ten.

Het idee van MegaPower komt vanuit bewo­genheid met de natuur en moet daarom een eerlijke kans krij­gen. Zou het niet prachtig zijn als op economische verant­woorde wijze door middel van dit ‘luchtkasteel’ op grote schaal energie uit de natuur gewon­nen kan worden?

 

 

 

 

(BIJSCHRIFTEN)

(CREDIT BIJ DIA)

(Illustratie: Hans Pihl)

 

Afb. 1 Butaan/NH3-procescyclus; de vloeistof wordt door het zeewater verdampt en condenseert op grote hoogte; de druk en het debied van de vloeistofkolom worden in energie omgezet.

 

Afb. 2

 

Afb. 3

 

(VOLGENDE DRIE AFBEELDINGEN BIJ ELKAAR PLAATSEN)

Afb. 4

 

Afb. 5 Separate waterstof drijflichamen.

 

Afb. 6 Drijfvermogen geïntegreerd in de pijp.